Tekst preuzet iz „MD Srbija“ br. 4
Robbie Durand, M.A.
Da li su antioksidansi korisni za sprečavanje trošenja mišića?
Povećanja mišićne mase dovode do povećane veličine postojećih mišićnih vlakana zbog akumulacije novih mišićnih proteina. Suprotno tome, atrofija skeletnih mišića ili gubitak mišića, povezana je sa smanjenim sadržajem kontraktilnih proteina. Drugim rečima, masa skeletnih mišića je direktno proporcionalna sadržaju proteina, što nedvosmisleno zavisi od ravnoteže između sinteze i degradacije.
Hormoni, kao što su insulin, hormon rasta i IGF-1, smanjuju stopu degradacije proteina i pored toga stimulišu stopu sinteze. Štaviše, administracija insulina pacovima sa tumorom i pacijentima sa kancerom se pokazala da zaustavlja proces trošenja mišića i povećava razlaganje proteina. Suprotno ovome, glukokortikoidi (kortizol) ispoljavaju jasan katabolički efekat i njihovi nivoi se često povećavaju u stanjima bolesti. Kortizol aktivira katabolički enzim koji se zove ubikvitin-proteazom, koji razgrađuje mišićno tkivo. Akutni tretman glikokortikoidima povećava izraz ubikvitin-proteaze u mišićima, što rezultuje katabolizmom.
Ćelije brzo izazivaju antioksidantne odbrane, da bi delovale na oksidativni stres. Nedostatak ili ispražnjenje različitih sistema antioksidanasa, neprestano pogoršava povrede oksidativnog tkiva.
Sprečavanje razgradnje mišića ili atrofije mišića može biti postignuto sprečavanjem hormona (kortizola) ili drugih imunoloških posrednika (inflamatorni citkoini), koji udaraju na metabolizam mišićnih proteina, i stoga, menjaju fiziološku ravnotežu između sinteze i razgradnje – podstičući razgradnju i verovatno smanjujući sintezu – što rezultuje razgradnjom proteina. Pored hormona kao što je kortizol, koji razgrađuje mišiće, reakcije, kao što je oksidativni stres, može da smanji sintezu mišićnih proteina. Smatra se da je oksidativni stres uključen u patogenezu trošenja skeletnih mišića na višestruke načine, uključujući i povećanu razgradnju proteina.
Oksidativni stres je izazvan neravnotežom između proizvodnje reaktivnog kiseonika i sposobnosti tela da spremno detoksikuje reaktivne međuposrednike, ili lako popravi stvorenu štetu. Slobodni radikali se proizvode svaki dan u vašem telu; cilj je minimizovati štetu koju oni mogu naneti vašim ćelijama. Vaše telo konstantno reaguje sa kiseonikom koji udišete i vaše ćelije proizvode energiju. Kao posledica ovih procesa, proizvode se visoko reaktivni molekuli, poznatiji kao slobodni radikali. Kada duboko dišete, posle poslednje serije čučnjeva, vi proizvodite slobodne radikale – ali nemojte biti previše zabirnuti zbog toga, zato što ne možete ništa da uradite povodom toga.
Budite zabrinutiji za ono što slobodni radikali izazivaju dijetama ili u okruženju kao što su zagađenja, pušenje, masna jela, nedovoljno unošenje voća i povrća, i teški metali koji se mogu naći u vodi. Kod ljudi, prekomerni oksidativni stres je povezan sa mnoštvom bolesti, kao što je ateroskleroza, Parkinsonova bolest, problemi sa srcem, miokardijalni infarkt, Alchajmerova bolest i sindrom hroničnog umora – ali kratkotrajni oksidativni stres može takođe biti važan za sprečavanje starosti.
Oksidativni stres i mišići
Dakle, šta se dešava kada se vaši mišići izlože prekomernim slobodnim radikalima ili reaktivnim vrstama kiseonika (ROS)? Da li uzimanje antioksidanasa, kao što su mešani tokoferoli, koenzim Q10 ili lipoična kiselina, može da pomogne u izgradnji mišića i spreči gubitak mišića i starenje.
Pokazano je da nivo ROS-a, koji je proizveden, utiče na prisiljenu produkciju skeletnih mišića. Na primer, prekomerne koncentracije ROS-a dovode do sprečavanja mišćne kontrakcije.5 ROS su takođe umešani u stvaranje mišićnog umora tokom ponavljajućih ili zadržanih kontrakcija.6 Za oksidativni stres se takođe smatra da upravlja hiperkatabolizmom mišićnih proteina i razgradnjom mišića, što doprinosi disfunkciji skeletnih mišića. U vezi sa ovim, ROS su umešani u aktivaciji kataboličkog protolitičkog puta, razgrađujući mišićne proteine.
Antioksidansi i mišićni anabolizam
To je mesto gde antioksidansi uskaču u pomoć mišićima. Ćelije brzo izazivaju antioksidantne odbrane, da bi delovale na oksidativni stres. Nedostatak ili ispražnjenje različitih sistema antioksidanasa, neprestano pogoršava povrede oksidativnog tkiva. Kao za skeletne mišiće, vlaknasti tip značajno utiče na aktivnost enzima antioksidanasa, koja je veća kod sporokidajućim okdisativnim vlaknima, nego kod brzokidajućim glikolitičkim vlaknima.
Proizvodnja ROS-a je pokazala da povećava skeletni mišić tokom starenja,10 i oksidativni stres se smatra relevantnim za oštećenja ćelija koja imaju veze sa starenjem. U vezi sa ovim, ostareli skeletni mišić je manje podložan da aktivira regenerativne reakcije posle povrede. Ovo je povezano sa redukcijom puteva anaboličke signalne transdukcije, kao što su oni regulisani od strane IGF-1, i zato što ROS ometaju sposobnost IGF-1 da aktivira ćelije satelite – umanjujući njihovu sposobnost da poprave ćelije. Zbog toga, povećani oksidativni stres kod starenja, mogao bi da dovede do oštećene zaštite mišićnih ćelija i više oštećenih mišićnih ćelija – i preplavljenost tela da ih popravi.
Pored oštećenja koja se pojavljuju direktno na nivou skeletnih mišića od prekomernog ROS-a od starenja, sarkopenija – gubitak mišićne mase kod starijih osoba – je povezana sa smanjenim unosom antioksidanasa.11 Slaba snaga mišića i mala fizička aktivnost je povezana sa niskim nivoom karotenoida koji cirkulišu.12,13 Zaista, bar neki od mehanizama, koji su umešani u ispražnjenje mišića, kao što je pojačana protoliza ili smanjena sinteza proteina, mogu takođe da zavise od povećanog oksidativnog oštećenja na mišićima – podržavajući prihvatanje terapeutskih režima antioksidansima. Međutim, uprkos zapažanju da se oksidativni stres generalno pojavljuje kod atrofirajućih mišića, bez obrzira na uzročne mehanizme, produžetak ovog doprinosa na trošenje tkiva je nejasan.
U nekim slučajevima, može se uočiti snažan doprinos neravnoteže oksidacije patogenezi mišićnog pražnjenja, i čak i zaključiti, iz efektivnosti terpije antioksidansima. Ovo je naročito evidentno kod dijabetesa, kod kojeg antioksidansi, kao što su vitamin C i E i rezervatol, značajno štite mišiće od trošenja. U drugim slučajevima, rezultati dobijeni tretmanima antioksidansima su u suprotnosti, iako su neke studije pokazale stepen zaštite protiv mišićne atrofije kod kancera, mišićne distrofije, starenja i ALS-a.15 U svim ovim stanjima, oksidativni stres se verovatno ponaša kao dodatni činilac koji pojačava stimulans trošenja, ali ne igra glavnu ulogu u tome.
Praktična primena ovog članka je da uzimanje antioksidanasa, kao što je rezervatol, zeleni čaj i kurkumin, neće dovesti do momentalnih ili vidnih dobitaka u snazi ili veličini, ali će oni usporiti oštećenje, koje se događa tokom godina. Ako tražite dugotrajnu polisu osiguranja za održavanje mišića dok starite, uzimanje antioksidanasa će sprečiti štetu koju slobodni radikali prave mišićima i održati anaboličnije stanje u vašim mišićima.
Reference:
1. Ruff RL, Secrist D. Inhibitors of prostaglandin synthesis or cathepsin B prevent muscle wasting due to sepsis in the rat. J Clin Invest, 73:1483-1486; 1984.
2. Tessitore L, Costelli P, Baccino FM. Pharmacological interference with tissue protein hypercatabolism in tumor-bearing rats. Biochem J, 299:71-78; 1994.
3. Heslin MJ, Newman E, Wolf RF, Pisters PW, Brennan MF. Effect of systemic hyperinsulinemia in cancer patients. Cancer Res, 52:3845-3850; 1992.
4. Wing SS, Goldberg AL. Glucocorticoids activate the ATP-ubiquitin-dependent proteolytic systemin skeletal muscle during fasting. Am J Physiol, 264:E668-E676; 1993.
5. Reid MB, Khawli FA, Moody MR. Reactive oxygen in skeletal muscle. III. Contractility of unfatigued muscle. J Appl Physiol, 75:1081-1087; 1993.
6. Smith M, Reid MB. Redox modulation of contractile function in respiratory and limb skeletal muscle. Respir Physiol Neurobiol, 151:229-241; 2006.
7. Buck M, Chojkier M. Musclewasting and dedifferentiation induced by oxidative stress in a murine model of cachexia is prevented by inhibitors of nitric oxide synthesis and antioxidants. EMBO J, 15:1753-1765; 1996.
8. Li YP, Schwartz RJ, Waddell, ID, Holloway BR, Reid MB. Skeletal muscle myocytes undergo protein loss and reactive oxygen-mediated NF-κB activation in response to tumor necrosis factor. FASEB J,12871-880; 1998.
9. Li YP, Chen Y, Li AS, Reid MB. Hydrogen peroxide stimulates ubiquitinconjugating activity and expression of genes for specific E2 and E3 proteins in skeletal muscle myotubes. Am J Physiol Cell Physiol, 285:806-812; 2003.
10. Vasilaki A, McArdle F, Iwanejko LM, McArdle A. Adaptive responses of mouse skeletal muscle to contractile activity: the effect of age. Mech Ageing Dev, 127:830-839; 2006.
11. Chaput JP, Lord C, Cloutier M, Aubertin Leheudre M, Goulet ED, Rousseau S, Khalil A, Dionne IJ. Relationship between antioxidant intakes and class I sarcopenia in elderly men and women. J Nutr Health Aging, 11:363-369; 2007.
12. Semba RD, Blaum C, Guralnik JM, Moncrief DT, Ricks MO, Fried LP. Carotenoid and vitamin E status are associated with indicators of sarcopenia among older women living in the community. Aging Clin Exp Res, 15:482-487; 2003.
13. Cesari M, Pahor M, Bartali B, Cherubini A, Penninx BW, Williams GR, Atkinson H, Martin A, Guralnik JM, Ferrucci L. Antioxidants and physical performance in elderly persons: the Invecchiare in Chianti (InCHIANTI) study. Am J Clin Nutr, 79:289-294; 2004.
14. Gomez-Cabrera MC, Domenech E, ViÒa J. Moderate exercise is an antioxidant: upregulation of antioxidant genes by training. Free Radic Biol Med, 44:126-131; 2008.
15. Are antioxidants useful for treating skeletal muscle atrophy? Bonetto A, Penna F, Muscaritoli M, Minero VG, Fanelli FR, Baccino FM, Costelli P. Free Radic Biol Med, 2009 Oct 1;47(7):906-16. Epub 2009 Jul 8.