חפש רק בנושא זה






הקשר בין פעילות גופנית, רדיקלים חופשיים וסטרס חמצוני

רדיקלים חופשיים מיוצרים במהלך תהליכים פיזיולוגים נורמליים ויכולים לגרום נזק לשומנים, לחלבונים ולחומצות גרעין בתאים. צריכת החמצן המוגברת במאמץ אירובי, יכולה להעלות את ייצורם של רדיקלים חופשיים – ברוך וינשלבוים יורד לעומק הפרדוקס
 
מאמרים נוספים בתחום
רצות מרתון מושפעות מזיהום אוויר יותר מגברים
פתרונות מתחום הרפואה הסינית להפרעות במחזור החודשי
מחקר: פעילות גופנית מקלה על תסמיני גיל המעבר
תנו לחיות לרוץ – חלק א'
מאמרים נוספים בתחום
שימוש בהורמון גדילה לשיפור הישגים – האם הכול בראש?
מחקר: השפעת גלולות למניעת היריון על העלייה במסת השריר
פעילות גופנית טובה לדיכוי התיאבון
"חימום" לפני פעילות גופנית כן או לא?
מתאמנים כדי לראות תוצאות
פעילות גופנית – "תרופת הפלא"
חיים למרחקים ארוכים
כואב לכם הגב?
פעילות גופנית: "וחיית בה"
אפשר לרוץ איתו (בזהירות ובהדרגה)
שאלה של זמן
כיצד שורפים זאת נכון?
מאמרים נוספים בתחום

ידוע שפעילות גופנית בתדירות קבועה בשילוב תזונה מאוזנת, היא גורם חשוב בשמירה על הבריאות ובמניעת מחלות, כגון: מחלת לב כלילית, השמנה, סוכרת מסוג 2, יתר לחץ דם ושבץ המוח. עם זאת, פעילות גופנית עצימה ברמות התשה גבוהות יכולה לקדם את התרחשותן של מחלות שונות, לזרז תהליכים דלקתיים, לגרום לפציעות ולעייפות כרונית. מה שיכול להוביל בסופו של דבר לסינדרום "אימון יתר". בחלק לא מבוטל מהמקרים מקור התופעות ברעילות של רדיקלים חופשיים שנוצרים במהלך פעילות גופנית עצימה. במאמר זה בחרתי לדבר על תגובות פיזיולוגיות וביוכימיות המתרחשות בתאי הגוף שלנו כתגובה למאמצים גופניים, ולסקור את הקשר בין הפעילות הגופנית ובין ייצור רדיקלים חופשיים ואנטיאוקסידנטים.

 

רדיקלים חופשיים

רדיקלים חופשיים הם צורנים כימיים, אטומיים או מולקולריים בעלי מספר אי זוגי של אלקטרונים, המוביל לקיומם של אלקטרונים לא מזווגים. על פי רוב, הם מאוד לא יציבים ומאוד פעילים כימית, ולכן הרדיקלים משתתפים בקלות בתגובות כימיות בגלל הנטייה שלהם לתפוס אלקטרון. אורך החיים שלהם מאוד קצר (מילישניות-ננושניות), והם נוצרים ע"י העברת אלקטרון שדורש הכנסה אנרגטית גבוה. בזמן שרדיקלים חופשיים מגיבים כימית עם רדיקלים או מולקולות אחרות הם יכולים ליצור רדיקלים חדשים.

בקרב משפחת הרדיקלים החופשיים הרדיקל מסוג ROS ((Reactive oxygen species הוא העיקרי שמשתתף בתהליכים פיזיולוגיים בגוף, הקשורים למערכת החיסונית ולסטרס חמצוני.

רדיקלים נוספים, כמו RSS (Reactive sulphur species) ו־RNS Reactive nitrogen)(species  יכולים בתהליכים כימיים ליצור ROS ולעלות את כמותו.

 

ל־ROS יש יכולות מזיקות בעיקר בגלל תכונתם לשנות את הצורה ואת הגודל של המרכיבים עמם הם באים באינטראקציה. בנוסף הם יכולים לעורר דלקת או ולשנות תפקוד תאי מסוים. כל התהליכים הללו לוקחים חלק במחלות ניווניות, כמו סרטן, אלצהימר או פרקינסון והזדקנות תאים. רדיקלים חופשיים, ובעיקר ,ROS יכולים לפגוע כמעט בכל חלק בתא ולחמצן את השומנים, את החלבונים ואף את הקוד הגנטי של התא – DNA. כאמור פגיעה באחד מהמבנים של התא יגרום לשינוי תפקודי של אותו חלק בתא ויחשוף אותו לזיהומים לדלקות ואף למוות של התא). למשל חמצון שומנים בממברנת (מעטפת) התא יגרום לשינוי היכולת הסלקטיבית של הממברנה לכניסת חומרים מסוימים לתא והדבר יכול להוביל לזיהומים ולדלקות בתא.

 

אנטיאוקסידנטים

אנטיאוקסידנט מוגדר כחומר שעוזר להפחית את חומרת "הסטרס החמצוני". פעילותו יכולה להתרחש בשתי צורות, יצירת רדיקלים פחות פעילים או דיכוי ועיכוב של שרשת ריאקציות כימיות ונזק שגורמים רדיקלים חופשיים לחלבונים, לפחמימות, לשומנים או ל־DNA של התא.

 

ישנן שתי צורות של אנטיאוקסידנטים:

  • אינזימתים/אנדוגנים – שהגוף מייצר בעצמו.
  • לא אינזימתים/אקסוגניםבעיקר ממזון – מקור חיצוני.

שני הסוגים יכולים להתקיים בגוף, בתוך התאים ומחוצה להם. אנטיאוקסידנטים אינזימתים כוללים: Superoxide Dismutase, Catalase, Glutathione Peroxidase, שפועלים כמערכת מגנה שהגוף מייצר לבד. אנטיאוקסידנטים לא אינזימתים כוללים מגוון של חומרים מדכאים לרדיקלים חופשים כגון: ויטמינים מסוג A,C,E, פלבונוידים, חומצה אורית, בילירובין, פריטין, אוביקיונין Q10, מקרונוטריאנס (ברזל, קופר, צינק, סלניום ומנגניס).

 

יעילות המערכת האנטיאוקסידנטית תלויה בסטטוס התזונתי של הגוף (כמות מספקת של ויטמינים ומיקרונוטריאנס) ובהסתגלות של המערכת האנדוגנית שיכולה להשתנות ע"י מאמץ גופני אקוטי, ע"י אימון כרוני, וע"י תזונה והזדקנות. שתי מערכות אלו, האנדוגנית והאקסוגנית, עובדות בשיתוף פעולה מלא בינהן, המספקת הגנה לתאים מפני פעילותם המזיקה של הרדיקלים החופשיים. יתר על כן, יעילות המערכת האנטיאוקסידנטית חשובה מאוד בפיזיולוגיה של הספורט כיוון שמאמץ גופני מעלה ייצור של רדיקלים חופשיים.

 

מאמץ אירובי וסטרס חמצוני

 "סטרס חמצוני" מוגדר כמצב שבו ייצור רדיקלים חופשיים עולה על פעילות של אנטי־אוקסידנטים וגורם נזק לתאים. מתקיים רק במאמץ קשה וברמות התשה גבוהות יחסית לאותו אינדיבידואל. ככל שהמאמץ עצים יותר כך יהיה ייצור גדול יותר של FR שיגרום ל־"סטרס חמצוני" – כבר בשנות השמונים נמצא במחקרים שפעילות גופנית מעלה ייצור רדיקלים חופשיים. מחקרים רבים שבדקו את השפעת המאמץ הגופני על סטרס חמצוני, נעשו מאז, רובם התעסקו בשיטות לבדיקת מאמץ אירובי כגון: ריצה, אופניים ושחייה.

 

מאמץ אירובי מאופיין בעלייה של צריכת חמצן ליניארית כפונקציה של דרגת מאמץ. פרדוקס החמצן הוא שמצד אחד הוא חיוני ונחוץ ליצירת אנרגיה, ומצד שני צריכה עודפת שלו יכולה להביא לסטרס חמצוני: סיכון לפגיעה במערכות ביולוגיות ולנזק ברוב הצורות של בע"ח. במאמץ אירובי צריכת החמצן יכולה לעלות מעל פי 10 מצריכת החמצן במנוחה, עלייה זו יכולה להעלות את ייצור רדיקלים חופשיים. לכן, מרבית המחקרים התעסקו בפעילות גופנית מסוג זה שמדרבנת ייצור מוגבר של רדיקלים חופשיים בבעלי חיים ואדם.

 

למרות האמור לעיל, תופעה זו לא תתרחש בדרגות מאמץ נמוכות: פחות מ־50% מ־VO2 max (מהיכולת האירובית המרבית של האדם). במקרים אלו ייצור רדיקלים חופשיים אינו עולה על קיבולת של אנטיאוקסידנטים ולכן לא יתרחש נזק לתאים. יתר על כן, ככל שהפעילות עצימה יותר כך ייצור רדיקלים חופשיים גדול יותר ודרגת סטרס חמצוני גבוה יותר. הדברים הללו תואמים חלק מהמחקרים שמראים מתאם גבוה בין צריכת החמצן לבין סטרס חמצוני, אך ישנם מחקרים אחרים, שמראים שסטרס חמצוני לא מופיע במאמצים עצימים. חוסר אחדות בממצאי מחקרים אלו נובע בגלל בקרה לקויה על משתנים כמו סטטוס תזונתי, עצימות המאמץ, רמת כושר גופני/ותק באימון ושיטות המחקר שהשתמשו בהן למדידה, שלא תמיד מנורמלות ואחידות.

 

מאמץ אנאירובי הוא סוג מאמץ שכולל בתוכו וריאציות רבות של פעילות ספורטיבית ( ספרינטים, ניתורים או אימוני התנגדות). מידע פחות עשיר קיים על ייצור רדיקלים חופשיים כתוצאה ממאמץ אנאירובי אקוטי בהשוואה לייצורם כתוצאה ממאמץ אירובי. למרות זאת, מרבית המחקרים הראו עלייה בסטרס חמצוני אחרי מאמצים מרביים: ריצות בהפוגות, ספרינטים, ניתורים, אימוני התנגדות קונצנטריים ואקסצנטריים, ומבחן אנאירובי של וינגייט.

 

העלייה בייצור רדיקלים חופשיים במאמץ אנאירובי קשורה לאפשריות ייצור אחרות של רדיקלים חופשיים בנוסף לייצורם בדליפת אלקטרון כפי שמתרחש במסלול האירובי. ייצור אינזים Xanthine oxidase: תהליך איסכמי של ירידה בפרפוזיה ברקמה, הגורם לחוסר בהספקת חמצן מספקת לתא נראה כגורם העיקרי לייצור רדיקלים חופשיים במאמץ האנאירובי. בנוסף, התופעה של עלייה בריכוזי חומצת חלב, ירידה ב־PH ועלייה בחומציות, עלייה בקטוכולומינים ותהליכי דלקת שלאחר אימונים עצימים מביא לייצור של רדיקלים חופשיים ולסטרס חמצוני.

 

השפעת אימון אירובי כרוני על סטרס חמצוני

הרוב המכריע של המחקרים מראה ירידה בסטרס החמצוני שלאחר מאמץ וירידה בנזק לשרירים בעקבות תקופת אימונים אירוביים. ממצאים אלו עולים בקנה אחד עם ממצאים קודמים המראים שאימון אירובי כרוני מאפשר להילחם נגד הזדקנות תאים ונגד התפתחות סוגי סרטן מסוימים. ירידה זו היא בעלת חשיבות עליונה לספורטאי עילית שמתאמנים בעצימות גבוהה משכי זמן ארוכים, כגון טריאתלטים, שאצלם נפוצים מאוד תהליכים דלקתיים לאחר אימון. למרות ממצאים אלו, עדיין לא ידוע בבירור מה המנגנון שמשתפר בעקבות תקופת אימונים, האם זה עלייה באנטיאוקסידנטים אינזימתיים שעוזרים להילחם בהשפעות המזיקות של רדיקלים חופשיים או ייצור מופחת של רדיקלים חופשיים במאמץ נתון לאחר תקופת אימונים אירוביים.

 

אימון אנאירובי כרוני – מידע מועט קיים לגבי השפעת אימון אנאירובי כרוני על סטרס חמצוני. למרות זאת, מהממצאים הקיימים נראה שלאוכלוסיית המאומנים יש דרגות סטרס חמצוני ושרירי נמוכות יותר בהשוואה ללא מאומנים וגם בהשוואה למאומנים אירובית. ממצאי מחקרים אלו אינם אחידים מסיבות מתודולוגיות.

 

סטרס חמצוני, אימון כרוני ו"אימון יתר" – אימון אירובי, אימון אנאירובי או אימון מעורב למשך תקופה ארוכה, מעורר ירידה ברמת סטרס החמצוני שנגרמת כתוצאה מעלייה ביעילות עבודתה של המערכת האנטיאוקסידנטית בתגובה לתוספת ייצור של רדיקלים חופשיים, שמתרחשת במהלך מאמץ גופני. מכל מקום תכנית האימונים צריכה להיות ארוכה דייה ועצימה דייה בכדי לגרות את המערכת האנטיאוקסידנטית לתהליך של אדפטציה ושל ירידה בסטרס החמצוני. יתר על כן, לאדפטציה מעין זו יש חשיבות יתרה כאשר רמתו הגופנית של המתאמן נמוכה בתחילת תכנית האימונים.

 

אימון כרוני זה היוצר שיפור בסטטוס האנטיאוקסידנטי וירידה ברמת הסטרס החמצוני מדווח בהרחבה בספרות. למרות זאת, ישנם מחקרים המדווחים על ירידה ביעילות המערכת האנטיאוקסידנטית במיוחד בספורטאי הישג ברמה גבוהה, בתקופת תחרויות חשובות, בעלי עומסים גבוהים ועם תזונה לא הולמת. מחקרים אלו מציעים את גבול נפח האימונים, שמעליו צפוי להתרחש סטרס חמצוני ו"אימון יתר". בנוסף, ייצור רדיקלים חופשיים במהלך מאמץ גורם לא רק נזק שרירי אלא גם תהליך פרוגרסיבי של התפתחות דלקת שיכול להביא לפגיעה בתאים. ההשערה מאחורי תיאוריה זו ששילוב של תופעות אלו יכול לשבש תפקוד שרירי תקין ולהוביל לסינדרום "אימון יתר".

 

לסיכום – רדיקלים חופשיים ובמיוחד ROS מיוצרים במהלך תהליכים פיזיולוגים נורמליים ויכולים לגרום נזק לשומנים, לחלבונים ולחומצות גרעין בתאים. אנטיאוקסידנטים מגנים מפני ההשפעות השליליות של הרדיקלים החופשיים. פעילות גופנית מעוררת את intracellular homeostasis – (מנגנון מאזן תוך תאי) ומשבשת את המאזן בין pro-oxidants and antioxidants. שרשרת הנשימה המיטוכונדרית, תופעת איסכמיה מקומית בשריר ותגובות דלקתיות הנם מקורות עיקריים לייצור רדיקלים חופשיים במהלך ואחרי, פעילות גופנית. סטרס חמצוני עלול להופיע בעיקר לאחר מאמצים עצימים וטראומטיים, בלא מאומנים ובספורטאים במחסור תזונתי של אנטיאוקסידנטים. אימון גופני כרוני מפחית את רמת "סטרס חמצוני" ע"י אדפטציה של מערכת אנטיאוקסידנטית־אינזימתית. אימונים עצימים ומצטברים (תקופות העמסה/תחרויות) יכולים לעורר סטרס חמצוני, להיות מקור לעייפות שרירית, לפציעות ו"לאימון יתר".

 

ברוך ויינשלבוים – (M.P.E), יועץ, המרכז לרפואת ספורט ולמחקר ע"ש ריבשטיין במכון וינגייט.

 

ביבליוגרפיה

 

Bailey D.M. et.al (2004). Regulation of free radical outflow from an isolated muscle bed in exercising humans. Am J Physiol Heart Circ Physiol 287: H1689–H1699,

 

Bloomer, R.J.; and Goldfarb, A.H. (2004). Anaerobic exercise and oxidative stress: A review.Can. J. Appl. Physiol. 29(3): 245-263.

 

Evans W.J (2000). Vitamin E, vitamin C, and exercise. Am J Clin Nutr ;72(suppl):647S–52S.

 

Finaud J., Lac and E. Filaire (2006). Oxidative Stress

Relationship with Exercise and Training. Sports Med; 36 (4): 327-358.

 

Fletcher L. A, et. al (2005). Cyclosporine A induced changes to plasma and

erythrocyte antioxidant defences. Redox Report, Vol. 10, No. 1.

 

Jenkins R.R (2000). Exercise and oxidative stress methodology: a critique1–3. Am J Clin Nutr ;72(suppl):670S–4S.

 

Petersen E. W. et.al (2001). Effect of vitamin supplementation on cytokine responseand on muscle damage after strenuous exercise. Am J Physiol Cell Physiol 280: C1570–C1575.

 

 

Ramel A., Wagner, Elmadfa I. (2004). Correlations between plasma oradrenaline concentrations, antioxidants, and neutrophil counts after submaximal

resistance exercise in men. Br. J. Sports Med.;38;22-25.

 

Schroder H. et.al (2001). Effects of α-tocopherol, carotene and ascorbic acid on oxidative, hormonal and enzymatic exercise stress markers in habitual training activity of professional basketball players. Eur J Nutr 40 : 178–184.

 

Schneider, C.D.et.al. (2005). Oxidative stress after three different intensities of running. Can. J. Appl. Physiol. 30(6): 723-734.

 

Vi˜na, et.al (2000). Free Radicals in Exhaustive Physical Exercise: Mechanism of Production, and Protection by Antioxidants. Life, 50: 271–277.  

 

 



תגובות הוסף תגובה
1.מבולבלת... אז ספורט טוב לבריאות או מעורר רדיקלים? (לת)חנה17/06/12
משחק מנהלים
המאמן בעידן המודרני כבר איננו רק "מכונת אימונים" ונדרש להפגין גם כישורי ניהול שונים


תשתחררו
כולם מכירים את חשיבות החימום לפני האימון, רבים מזניחים את השחרור וההרפיה אחריו. מולי אפשטיין מסביר כמה זה חשוב


מציאות מדומה
אימון הדמיה הוא חלק חשוב בתוכנית האימונים. המטרה: להכיר את סיטואציית התחרות ואת תגובות הספורטאי ולהפחית את הלחץ


כדור לבטן
ענת מאיר מציגה סדרת תרגילים לחיזוק שרירי הבטן עם כדור כוח גמיש