رابطه ورزش وانتي اكسيدان ها

ورزش مي‌تواند عدم تعادل بين ROS ها و آنتي اكسيدان‌ها به وجود بياورد، كه به عنوان فشار اكسايشي از آن ياد مي‌شود. فعاليت بدني توليد راديكال‌هاي آزاد را از چند راه افزايش مي‌دهد. در شرايط عادي ۲ تا ۵ درصد اكسيژن استفاده شده در ميتوكندري‌ها به صورت راديكال آزاد از آن خارج مي‌شود. ورزش مصرف اكسيژن بدن را به ۱۰ تا ۲۰ برابر حالت استراحتي مي‌رساند. با افزايش فسفوريلاسيون اكسايشي در پاسخ به ورزش، افزايش همزماني در توليد راديكال‌هاي آزاد به وجود مي‌آيد. كاتكولامين‌هايي كه در طول فعاليت آزاد مي‌شوند نيز مي‌توانند موجب توليد راديكال‌هاي آزاد شوند. برخي ديگر ازمنابع افزايش راديكال‌هاي آزاد عبارتند از؛ متابوليسم پروستانوئيد[۴]، مسيرهاي آنزيمي زانتين اكسيداز، NOX2[5]، و چندين منبع ثانويه ديگر از جمله رهايش راديكال‌هاي آزاد توسط ماكروفاژها .

تجديدنظري در باب فشار اكسايشي و راديكال‌هاي آزاد

با نگاهي اجمالي به پژوهش هايي كه در زمينه “فشار اكسايشي” و “آنتي‌اكسيدان‌ها” انجام  شده است، متوجه مي‌شويم كه همگي به زيان‌بار بودن اكسيدان‌ها اشاره كرده‌اند. ورزشكاران براي خنثي كردن فشار اكسايشي ناشي از ورزش از مكمل‌هاي ورزشي استفاده مي‌كنند و معتقدند با بالا رفتن شدت ورزش نياز به آنتي‌اكسيدان‌ها در رژيم غذايي افزايش مي‌يابد. ROS ها به خاطر شكل راديكالي خود قابليت آسيب زدن به همه انواع مولكول‌ها را دارند. در اين بين واكنش با DNA كه موجب سرطان مي‌شود، يا با ليپوپروتئين‌ها كه به عنوان يك واكنش مولد آترواسكلروز شناخته مي‌شود، بيشترين توجه را به خود معطوف كرده‌ است.

با اين حال، شواهد فزاينده‌اي وجود دارند كه نشان مي‌دهند ROS ها نه تنها سمي نيستند، بلكه براي داشتن يك زندگي سالم به آن ها نيازمند هستيم. بهترين مثال، توليد سوپراكسايد توسط بيگانه خوارها براي كشتن باكتري‌ها، يا تنظيم مثبت سيستم دفاعي بدن براي نابودي زنوبيوتيك‌ها يا عوامل سرطان‌زا است.

هيدروژن پراكسايد[۶] توليدي در ميتوكندري ها، از زمان كشف به عنوان يك نارسايي ساختاري بزرگ در زنجيره ي تنفسي محسوب مي‌شد، اما اكنون به عنوان تنظيم كننده ي مسيرهاي مرگ سلولي شناخته مي‌شود.

هم چنين، آنيون سوپراكسايد اكنون به عنوان يك متابوليت فيزيولوژيكي آنزيم NOX2 بيگانه خوار ‌ها شناخته مي‌شود كه اهميت زيادي در دفاع در برابر عفونت‌هاي ميكروبي دارد.

بر اين اساس، توليد ROS ها يا همان فشار اكسايشي، تهديدي براي زندگي هوازي محسوب نمي‌شود، بلكه پديده‌اي است كه هوموستاز زندگي طبيعي را شكل مي‌دهد.

پارادوكس ROS

تا اين جا متوجه شديم كه دو ديدگاه كاملا متفاوت و تا حدي متناقض در مورد توليد ROS ها در نتيجه ي ورزش وجود دارد. از ديدگاه سنتي ROS ها در هر حالت براي بدن سمي هستند و تاثيرات زيان باري بر سلول‌ها مي‌گذارند. اما ديدگاه مدرن آن ها را نه تنها سمي نمي‌داند، كه براي داشتن يك زندگي سالم ضروري هم مي‌داند. بر اساس ديدگاه مدرن ROS ها مي‌توانند پاسخ‌هاي سازگاري عضلاني به تمرين را بهبود بخشند؛ در مقابل، ديگران معتقدند كه  ROS ها تاثيري مهار كننده بر ريكاوري عضله دارند و مصرف آنتي‌اكسيدان را براي خستگي عضله توصيه مي‌كنند. اين موضوعات جاي بحث دارند و به طوري كه خواهيم ديد همه نسبي هستند. استدلال‌هاي اساسي در حمايت از زيان ‌بار بودن ROS ها عبارتند از:

·         آسيب زدن به DNA، پراكسيداسيون ليپيدها و اكسايش پروتئين‌ها

ها همان گونه كه از نام شان بر‌مي‌آيد، به شدت واكنش‌پذير بوده و از اين رو مي توانند به همه درشت‌مولكول‌ها از جمله ليپيدها، پروتئين‌ها و اسيد نوكلئيك‌ها آسيب برسانند. يكي از شناخته‌شده‌ترين تاثيرات سمي راديكال‌هاي اكسيژن آسيب به غشاهاي سلولي است كه از راه فرايندي به نام “ليپيد پراكسيداسيون” آغاز مي‌شود. هدف متعارف اين فرايند اسيد‌هاي چرب اشباع نشده موجود در فسفوليپيدهاي غشا هستند، اما آبشارهاي اكسايشي به وجود آمده در اين فرايند DNA و پروتئين‌ها را نيز بي‌نصيب نمي گذارد و با آسيب رساندن به آن ها سرانجام موجب پير شدن سلول يا آپوپتوز آن مي‌شود.

·         تحليل بردن عضله از طريق تحريك بيان پروتئوزوم

 ROS ها از راه فعال كردن NF-κβ[۷]  مي‌توانند مسير پروتئوزوم را كه در تجزيه ي پروتئين‌ها نقش دارد تحريك كند.

·         نقش پيشنهاد شده ROS ها در خستگي از راه مهار حساسيت به كلسيم

 يكي از رويكردهاي تعيين سازوكار ‌هاي خستگي عضلاني استفاده از تارهاي عضلاني منفرد پر از يك شاخص كلسيم است. در اين روش، افت نيروي ايزومتريك در جريان انقباض (خستگي) را مي‌توان به سه عامل مختلف نسبت داد. ۱) تغيير در حداكثر نيروي فعال شده به واسطه ي Ca²⁺، ۲) تغيير در مقدار كلسيم درون‌سلولي در طول تحريك كزازي، و ۳) كاهش حساسيت سيستم انقباضي به Ca²⁺. در دماي اتاق هر سه اين عوامل در خستگي به وجود آمده در عضله به طور نسبي سهم دارند. اين احتمال وجود دارد كه افزايش غلظت فسفات غيرآلي و اسيدوز عضله مسئول كاهش حداكثر نيروي فعال شده توسط كلسيم، و كاهش حساسيت به كلسيم باشد. پيش از اين گفته شده بود كه اسيدوز درون عضلاني در كاهش حساسيت به كلسيم نقش دارد، اما آزمايش مربوط به آن ادعا در دماي اتاق انجام شده بود، و هنگامي كه آزمايشاتي در دماي ۳۷ درجه انجام گرفت، مشخص شد اسيدوز در اين شرايط تاثير ناچيزي بر حساسيت به كلسيم يا خستگي عضله دارد. به همين ترتيب مشخص شد با نزديك‌تر شدن دما به دماي فيزيولوژيك، تاثير غلظت فسفات و ديگر متابوليت‌ها در خستگي عضلاني كمتر مي‌شود. هم چنين بروز سريع تر خستگي در دماي ۳۷ درجه نسبت به دماهاي پايين‌تر، اين احتمال را برانگيخت كه سازوكارهاي ديگري بايد در خستگي عضلاني دخالت داشته باشند و با توجه به ۱)توليد سريع‌تر ROS ها به هنگام فعاليت انقباضي، ۲) تسريع بروز خستگي همگام با تخليه ي آنتي‌اكسيدان‌ها و ۳)كاهش روند گسترش خستگي با مصرف آنتي‌اكسيدان‌ها به اين نتيجه رسيدند كه به احتمال زياد ROS ها در خستگي دخالت دارند. سپس با استفاده از نشانگر كلسيم مشخص شد سازوكار تاثير ROS ها در خستگي عضلاني، كاهش حساسيت سيستم انقباضي به كلسيم است.

در خصوص جنبه‌هاي مثبت و نقش‌هاي ضروري ROS ها شواهد پژوهشي نشان مي دهد غلظت‌هاي پايين تا متوسط اكسيدان‌ها، كه به هنگام ورزش توليد مي‌شوند، بر توسعه استقامت، روند پيري و سندرم متابوليك تاثير مثبتي مي گذارد. به هنگام ورزش عضله لاكتات را توليد و مصرف مي‌كند. لاكتات از راه حامل لاكتات/پيروات ميتوكندريايي، يعني مونوكربوكسيلات ترنسپورتر[۸]، به درون ميتوكندري انتقال مي‌يابد. لاكتات در درون ميتوكندري تنفس سلولي و به دنبال آن توليد ROS را تحريك مي‌كند. ROS نيز به نوبه ي خود مي‌تواند سيگنالينگ سلولي را آغاز كرده و از راه اعمال تغييرات مستقيم در پروتئين‌هاي هدف يا تغيير وضعيت ردوكس درون سلولي، تغييراتي را در بيان ژني به وجود آورد. براي مثال پيشنهاد شده است ROS ها در مسيرهاي سيگنالينگ عوامل رشدي نقش دارند.

ارتباطات مولكولي موجود بين توليد ROS و پاسخ سازگاري فراوان است، اما سيستم NFκβ و Keap1/Nrf2 بيش از همه مورد مطالعه قرار گرفته‌ است. Nrf2 فعال كننده ي پاسخ آنتي‌اكسيداني است، اما خودش توسط اكسايش گروه سولفيدريل خود فعال مي‌شود (يعني يك اكسيدان بايد آن را فعال كند). از اين نظر فشار اكسايشي ملايمي را كه توسط ورزش اعمال مي شود مي‌توان نوعي واكسن محسوب كرد كه در برابر چالش اكسايشي زيان‌آور از ارگانيسم محافظت مي‌كند.

هم چنين، پيشنهاد شده است ROS‌ ها در پاسخ به تمرين بتوانند مايوكاين‌ها را تحريك ‌كنند. پژوهش هاي مداخله‌اي انساني از اين ايده حمايت مي‌كند؛ پس از مصرف همزمان آنتي‌اكسيدان‌ها (ويتامين‌هاي A، C، E) توليد IL-6 عضلاني به طور كامل متوقف مي شود، نتيجه‌اي كه نشان مي‌دهد تحريك IL-6 در پاسخ به ورزش به ROS وابسته است. در پژوهشي ديگر نيز نشان داده شد مصرف مكمل‌هاي ويتامين C  و E رهايش IL-6 از عضله ي اسكلتي در حال انقباض انسان را مهار مي‌كند.

هم چنين، غيرفعال كردن نيتريك اكسيد سينتاز توسط مهاركننده‌اي به نام L-NAME به كاهش تحريك IL-6 ، IL-8  و كاهش بيان ژن پيروات دهيدروژناز كيناز ناشي از ورزش انجاميد. در مقابل، تزريق وريدي نيتروگليسيرين، كه موجب افزايش راديكال‌هاي نيتروژن مي‌شود، بيان همان ژن‌ها را به طور چشمگيري افزايش داد. اين موضوع نشان مي‌دهد اين ها همگي ژن‌هاي هدفي بوده‌اند كه توسط NO در پاسخ به ورزش تحريك مي‌شوند.

در مجموع، اين داده‌ها بر نقش ROS به عنوان يك محرك توليد مايوكاين و هم چنين ميانجي سيگنالينگ سلولي در عضله تاكيد مي‌گذارد.

نتيجه‌گيري

به رغم پيشرفت‌هاي عيني صورت گرفته، هنوز فاصله زيادي تا به دست آوردن تصوير جامعي از بيولوژي مرتبط با ROS در انسان وجود دارد. نتيجه‌گيري كلي در زمينه توليد ROS ناشي از ورزش و تاثيرات آن اين است كه فشار جسماني ملايم زيان‌بار نيست و چنانچه ROS توسط سيستم آنتي‌اكسيداني دروني بدن در حالت تعادل حفظ شود، از راه تنظيم سيگنالينگ سلولي نقشي مهم در سازگاري عضله ايفا خواهد كرد. تنها هنگامي كه فرد كاملا غيرآماده شروع به انجام ورزش تا حد خستگي كند، فعاليت مي‌تواند مساله ساز شود. اين بدان معناست كه بايد آستانه‌اي را كه شرايط فيزيولوژيك به شرايط پاتوفيزيولوژيك تبديل مي‌شود، درك كنيم.