Studi e Ricerche

ATTIVITA' FISICA STRENUA O INCONGRUAUsura tessuti e strutture.Introduce un forte stress cronicoAltera il bilancio redox cellularePredispone all’invecchiamento precoce e alle patologie correlate allo stress ossidativoL’esercizio fisico strenuo aumenta la liberazione di specie reattive e può indurre stress ossidativo. Dillard et al. (1978); Davis et al. (1982)

La probabilità che ciò si verifichi dipende da:

livello d’allenamento

tempi di recupero

condizioni fisiche generali

tipo, intensità e durata dello sforzo indotto

status nutrizionale

età e sesso del soggetto

Lo stress ossidativo è una condizione indotta da un’accentuazione in senso pro-ossidante dell’equilibrio dinamico tra processi di ossidazione e riduzione che avvengono continuamente nelle cellule

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LA MODIFICAZIONE DELL’EQUILIBRIO NON IMPLICA NECESSARIAMENTE DANNO

�Le fibre tipo 1 più “ossidative” producono più RONS perché più ricche di mitocondri ma possiedono anche un patrimonio d’enzimi antiossidanti maggiore rispetto alle fibre tipo 2

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RONS

1)ROS (REACTIVE OXYGEN SPECIES)
RADICALICHE:

O2 - * (anione superossido)1 O2* (ossigeno singoletto)HO* (idrossile)RO* (alcossile)ROO* (idroperossile)

NON RADICALICHE

�H2O2ROOH (idroperossidi)HClO
2)RNS(REACTIVE NYTROGEN SPECIES)
RADICALICHE:

NO2 * (diossido nitrico)NO * (ossido nitrico)

NON RADICALICHE

�HNO2 (Ac. nitroso)ONOO - (perossinitrito)ONOOH (Ac. perossinitroso)ROONO (alchilperossinitrito)
Ruoli fisiologici dei ROS

�a basse concentrazionicellulari:

1) difesa contro le infezioni

2) induzione della risposta mitogena.

3) regolazione dell’attività di vari enzimi.

4) regolazione della trascrizione genica in base allo status redox

5) ottimizzazione della contrazione muscolare

IPOTESI BIOCHIMICHE

A) GENESI MITOCONDRIALE

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�1) leaking elettronico (15-20 %) nella catena respiratoria dovuto all’elevato consumo di O2

2) da enzimi non respiratori es. mGPDH che aumenta sottola spinta della liberazione di Ca 2+ indotta dall’attività fisica.Mc Donald et al. ; Rasmussen et al.; Jesina et al.

B)ISCHEMIA/RIPERFUSIONE

�Ipotizzabile sia nel muscolo (a intensità vicine alla VO2max) che in altri organi sottoposti a furto ematico.
Può generare ROS per molte ore dopo la fine dell’attività.Vina et al. ; Heunks et al.

C) AUTOSSIDAZIONE DI Hb e Mb

D) BURST RESPIRATORIO DEI PMN

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NELL’ATLETA UN MODERATO LIVELLO DI STRESS OSSIDATIVO HA UN SIGNIFICATO FISIOLOGICO POSITIVO E’ PARTE DEL PROCESSO ADATTATIVO CON CUI L’ORGANISMO RISPONDE AGLI EFFETTI DELL’ESERCIZIO FISICO QUALE POTENTE «INTERVAL STRESSOR».

OLTRE UNA CERTA SOGLIA L’ALLENAMENTO:
INDUCE FATTORI DI TRASCRIZIONE GENICA (NF-KB e AP-1)

ATTIVA VIE DI SIGNALING INTRA ED INTER-CELLULARI

PROVOCA UP-REGULATION DELL’ATTIVITA’ DEGLI ENZIMI ANTIOSSIDANTI

STIMOLA I MECCANISMI DI RIPARAZIONE DEL DANNO (AUMENTA L’ATTIVITA’ DI COMPLESSI PROTEASOMICI NEL MIOCARDIO E RIDUCE LA CARBONILAZIONE DELLE PROTEINE).

INDUCE L’ESPRESSIONE DI Hsp

FAVORISCE LA MITOCONDRIOGENESI, IL TROFISMO E LA FUNZIONE MITOCONDRIALE

L’ALLENAMENTO REGOLARE E’ UN ANTIOSSIDANTE NATURALE.

IL MODELLO DI REID Reid MB J Appl Physiol 2001

A riposo il tono redox su cui è regolata l’omeostasi muscolare tende a uno stato più ridotto (A).
Durante l’esercizio un innalzamento ottimale dei ROS porta il muscolo nelle condizioni di massima performance contrattile (B).
Esercizi prolungati o di alta intensità superano il tono ottimale,peggiorano lo stato redox e inducono fatica muscolare (C).Le variazioni di forza contrattile in risposta agli shift redox dipendono da cambiamentidella sensibilità miofibrillare al Ca 2+ (troponina e le catene leggere di miosina).

QUANDO LO STRESS OSSIDATIVO SPORT-CORRELATO E’ FUORI CONTROLLO :1)AUMENTA LA FATICA MUSCOLARE E LA SUSCETTIBILITA’ ALLE LESIONI DELLE FIBROCELLULE MUSCOLARI

2) IL DANNO PUO’ COINVOLGERE LA MATRICE EXTRA-CELLULARE: la mieloperossidasi leucocitaria forma HClO che attacca DNA, amminoacidi e proteine denaturando il collagene e provocando danno alle componenti non muscolari dell’apparato locomotore come tendini, sinovie, ecc.

3) PUO’ CAUSARE EMOLISI: c’è ormai consenso sul fatto che ciò che un tempo si chiamava «pseudo-anemia dello sportivo» ha un’importante componente emolitica legata anche allo stress ossidativo.

4) PUO’ INDURRE IMMUNO-SOPPRESSIONE5) POTREBBE ACCORCIARE L’ASPETTATIVA DI VITA (SECONDO ALCUNI STUDI)E’ UN’EVENTUALITA’ INFREQUENTE CHE SI VERIFICA SOLOIN ALCUNI SPORT E NON IN TUTTI I SOGGETTI

Oxidative Stress in Young Football (Soccer) Players in Intermittent High Intensity Exercise Protocol (Escobar et al.)

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ESERCIZI AEROBICI:

AUMENTA VO2 10-20 % sistemico; 100-200 % muscolare

Lo stress ossidativo aumenta dopo sessioni di lavoro ad elevato VO2 ma non a bassa intensità (< 50 % VO2 max)che non soverchiano la capacità dell’ADS e non producono danno tissutale (Lovlin et al. 1987).
La liberazione di ROS è direttamente correlata all’intensità dello sforzo sostenuto (Lovlin et al. 1987, Palmer et al. 2003).
Gli sport di endurance modificano in senso positivo l’ADS enzimatico e mobilizzano gli antiossidanti non enzimatici(tocoferolo, ac. urico, bilirubina, ac. ascorbico).

ESERCIZI ANAEROBICI-SERIE DI SALTI-CORSA INTERMITTENTE-SPRINT -ESERCIZI ECCENTRICI-WINGATE TEST-AUMENTANO LO STRESS OSSIDATIVO

�Contributo della Xantina ossidasi superiore che nelle attività aerobicheRespiratory burst dei PMN (infiltrazione del muscolo e flogosi post-esercizio)Azione facilitatoria del release d’acido lattico (libera ioni ferro e rame dalle proteinedi sequestro)

L’INTEGRAZIONE CON ANTIOSSIDANTI

C’E’ AMPIO CONSENSO CHE NELLA MAGGIOR PARTE DEGLI ATLETI, ANCHE I PROFESSIONISTI, L’INTEGRAZIONE CON ANTIOSSIDANTI NON SIA NECESSARIA PERCHE’:

1) LO STRESS REDOX E’ TRANSITORIO E NON COMPARABILE A QUELLO CHE SOTTENDE CONDIZIONI PATOLOGICHE

2) UNA DIETA ISOCALORICA BILANCIATA GARANTISCE UN RIFORNIMENTO ADEGUATO DI ANTIOSSIDANTI NATURALI

3) LO SHIFT IN SENSO RIDUCENTE PUO’ INVERTIRE GLI EFFETTI ADATTATIVI DELL’ALLENAMENTO (Gomez-Cabrera et al. 2008)

4) DOSAGGI NON CALIBRATI DI ALCUNE MOLECOLE (ES. AC. ASCORBICO) POSSONO AVERE EFFETTI PRO-OSSIDANTI (Close et al. 2002)

5) SI POSSONO PERDERE GLI EFFETTI BENEFICI DELL’ESERCIZIO SULLA SENSIBILITA’ INSULINICA (Ristow et al. 2009)

EFFETTI SULLA PERFORMANCE ?

�vitamina c

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1 g/die x 4 w riduce la velocità dei levrieri; – 3 m su una corsa di 500 m (Marshall et al. 2002)

1 g/die x 14 d non attenua il dolore post-esercizio eccentrico anzi allunga i tempi di recupero(Close et al. 2006)
1 g/die x 8 w riduce gli incrementi di VO2 max prodotti dalla corsa di fondoincremento medio gruppo sperimentale: + 10 %incremento medio gruppo placebo: + 22 % (p < 0,05)Gomez-Cabrera et al. 2008

omega 3

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non ha migliorato la performance atletica in nessun trial clinico sull’uomo(Braakhuis et al. 2010)
un effetto positivo è stato rilevato solo in altitudine per stabilizzazione eritrocitaria(Kobayashi 1974) e sullo swim time to exhaustion dei ratti (Close et al. 2006)

q10

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la maggior parte dei lavori su un potenziale effetto ergogenico del Q10 hanno dato esito negativo sia da solo (Powers et al. 2004, Braun et al. 1991, Weston et al. 1997,Bonetti et al. 2000) che in associazione ad altri antiossidanti ( Snider et al. 1992)

solo uno studio mostra una correlazione positiva tra concentrazione di Q10e forza contrattile nel vasto laterale di atleti maschi (Karlsson et al. 1996)

riduce la performance in test ad alta intensità (Malm et al. 1997) e in prove di endurance(Laaksonen et al. 1995)

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attenua la fatica muscolare quando è infusa prima di un test a intensità sub-massimale in ciclisti allenati ( McKenna et al. 2006)
tra gli antiossidanti testati è uno dei pochi che certamente migliora la performance
non può essere assunta cronicamente a causa degli effetti collateraliHanno mostrato effetti positivi sulla prestazione non legati all’azione antiossidante maa variazioni favorevoli dell’emodinamica.
Aumentano la produzione di fattori di vasodilatazione (NO, prostacicline), inibiscono labiosintesi di endotelina-1, migliorano la risposta vasale allo shear stress.

La quercetina ha un meccanismo d’azione particolare: stimola la biosintesi DNAmitocondriale e di mRNA relativo a quattro geni implicati nella mitocondriogenesi.500 volte più potente della vitamina E come quencher dell’ 1 O2antiossidante puro (non si trasforma in pro-ossidante anche ad alto dosaggio)stabilizza le membrane plasmatiche più della vitamina E e del beta-carotenepreviene l’ossidazione delle LDL, riduce i TG, aumenta HDLrallenta la progressione della ARMD; riduce i sintomi di stanchezza ocularemigliora la fertilità, controlla la sintomatologia gastrica da H. pylorii