Stresul oxidativ – catalizator și impediment al performanței sportive

Atunci când abordăm conceptul de performanță sportivă, stresul oxidativ se profilează ca un factor cheie. Acesta poate funcționa ca un prieten sau inamic, în funcție de condițiile fiziologice și de mediu.

Exercițiile fizice determină o creștere a consumului de oxigen și o producție mai mare de radicali liberi în organism, facilitând apariția stresului oxidativ.

Stresul oxidativ apare atunci când există un dezechilibru între producerea de radicali liberi (specii reactive de oxigen/ROS) și capacitatea organismului de a neutraliza și de a repara daunele oxidative.

Radicalii liberi pot reacționa cu moleculele biologice esențiale, precum lipidele, proteinele și ADN-ul din celule și pot cauza leziuni celulare și inflamații. Aceste daune pot afecta performanța sportivă și pot crește riscul de leziuni și de îmbolnăvire.

Stresul oxidativ și producția excesivă de radicali liberi pot fi asociate cu numeroase afecțiuni și probleme de sănătate, cum ar fi îmbătrânirea accelerată, boli cardiovasculare, cancer, diabet, boala Parkinson și alte afecțiuni neurodegenerative.

Substanțele oxidante se formează, în mod normal, prin metabolismul aerob, iar mecanismele fiziologice antioxidante care inactivează speciile reactive de oxigen pot fi insuficiente.

Exercițiile fizice moderate reglează funcționarea sistemului antioxidant endogen și ameliorează efectul nociv al speciilor reactive de oxigen [1], facilitând adaptarea organismului la efort. Cu toate acestea, antrenamentele intense și prelungite sau competițiile sportive sporesc nivelul de stres oxidativ, depășind capacitatea de apărare a organismului [2].

Reacția redox (reacție de oxido-reducere) este menținută în echilibru în majoritatea condițiilor de efort pentru a minimiza potențialele daune oxidative și limitează nevoia de suplimentare cu antioxidanți exogeni.

Nivelurile ridicate de exerciții fizice intense și antrenamente excesive pot crește producția de radicali liberi și pot depăși capacitatea de neutralizare a antioxidanților, ceea ce poate duce la oboseală cronica, creșterea riscului de leziuni musculare, articulare si tendinoase, etc.[3]

Sportivii care desfășoară în mod regulat antrenamente beneficiază de niveluri mai mari de antioxidanți endogeni în mușchii lor.

Spre deosebire de aceștia, persoanele care practică sport ocazional au un răspuns mai puțin eficient la creșterea nivelului de ROS generată de efortul fizic, prezentând un risc mai mare de afecțiuni inflamatorii și leziuni musculo-tendinoase. 

Unele studii [4], [5] au evidentiat faptul ca cei care se antrenează ocazional sau la intensități mai mici, cum ar fi sportivii de agrement, sunt mai putin susceptibili la dezvoltarea unei protectii enodgene optime împotriva stresului oxidativ, in comparatie cu sportivii de performanță sau care practică un sport în mod frecvent, prin prisma gradului de adaptare a organismului la efort.

Suplimentarea cu antioxidanti

 Este recomandat ca suplimentarea cu antioxidanți să urmeze o direcție personalizată, având în vedere un complex de factori specifici[7], inclusiv:

• durata și intensitatea exercițiului
• modul de alimentare,
• nivelul de antrenament a unui atlet
• vârsta.

 Deși antioxidanții joacă un rol important în protecția împotriva ROS, unele cercetări sugerează că suplimentarea cu antioxidanți poate afecta adaptarea organismului la eforturile fizice. 

Anumite studii sugerează că aportul de antioxidanți ar putea obstrucționa efectele benefice ale speciilor reactive generate în timpul efortului, implicate în îmbunătățirea capacității aerobe și a hipertrofiei musculare.

Suplimentarea adecvată cu antioxidanți poate fi benefică în anumite circumstanțe, cum ar fi supraantrenamentul, suprasolicitarea și antrenamentul la altitudine mare sau în hipoxie. 

Antioxidanții pot fi endogeni (produși de organism) sau exogeni (obținuți prin alimentație). Antioxidanții exogeni sunt substanțe care se pot obține din surse externe, cum ar fi alimentele și suplimentele alimentare. 

Categoria antioxidanților endogeni include superoxid dismutaza (SOD), catalaza (CAT) și glutation peroxidaza.

SOD catalizează dismutarea (sau divizarea) radicalului superoxid (O2·-) în peroxid de hidrogen (H2O2) și oxigen. Există trei tipuri principale de SOD în organismele umane: SOD1, localizată în citoplasmă, SOD2, localizată în mitocondrii, și SOD3, care este extracelulară.

CAT catalizează descompunerea H2O2 în apă și oxigen, protejând astfel celula de efectele toxice ale peroxidului de hidrogen.

Glutationul peroxidază reduce peroxidul de hidrogen și peroxidul de lipide la apă și alcoolii corespunzători, respectiv, utilizând glutationul ca donator de electroni.

Glutationul (GSH)

GSH este unul dintre cei mai puternici antioxidanți endogeni, limitând efectele nocive ale stresului oxidativ în organism. GSH joacă, de asemenea, un rol crucial în reparația musculară și recuperare, prevenind astfel leziunile induse de exercițiile intense. 

Nivelurile de GSH pot fi afectate de stilul de viață, inclusiv dietă, exerciții fizice și stres. Consumul de alimente bogate în sulfiți, cum ar fi usturoiul, ceapa și cruciferele poate ajuta la creșterea producției de GSH.

Aminoacizii necesari sintezei de GSH sunt glutamină (carne, pește, ouă, lactate, leguminoase), glicină (carne, pește, ouă, lactate, supă de oase) și cisteină (în special carnea de pui și de porc, ouă, iaurt, cereale integrale). Din cauză că cisteina se găsește în cantități reduse în alimente, aceasta constituie principalul element restrictiv în producerea glutationului.

Acidul alfa lipoic (ALA)

ALA este o coenzimă solubilă atât în grăsimi, cât și în apă, fiind disponibil în toate zonele organismului. ALA prezintă o arie largă de beneficii, inclusiv:

• • susține producerea de energie prin metabolizarea carbohidraților, proteinelor și grăsimilor;
  • sprijină activitatea vitaminelor E și C și sinteza glutationului;

• • scade concentrația glucozei din sânge;

• • promovează scăderea în greutate și reducerea țesutului adipos la pacienții obezi;

• • reduce nivelul colesterolului din sânge și ameliorează hipertensiunea;

• • diminuează stresul oxidativ din creier, ceea ce poate duce la îmbunătățirea memoriei și a funcției cognitive;

• • inactivează radicalii liberi și contribuie la chelarea de metale grele din organism, prevenind apariția unor boli cronice.

 Recunoscut pentru multiplele sale beneficii asupra sănătății, ALA a început să câștige teren și în domeniul sportului, unde este studiat pentru potențialul său de a îmbunătăți performanța și a accelera recuperarea.

Rata de absorbție a suplimentelor de ALA este de 30-40%. Absorbția ALA în organism poate fi îmbunătățită dacă se administrează concomitent cu vitaminele E și C, dar și cu acizi grași precum Omega 3.

Vitamina C (acidul ascorbic)

Vitamina C poate reduce efectele adverse ale speciilor reactive de oxigen induse de efort, inclusiv leziunile musculare, disfuncția imunitară și oboseala, însă, în doze mari, vitamina C alterează procesul de adaptare la efort.

 Vitamina C se găsește în citrice, fructe de pădure, kiwi, căpșuni, ardei gras, broccoli și alte legume și fructe proaspete.

Pentru a beneficia de avantajele oferite de aportul de vitamina C, fără a afecta adaptările la antrenament, se recomandă un consum de până la 1 g/zi[9]. Aportul pe termen scurt (1 până la 2 săptămâni) de >0,2 g pe zi poate aduce beneficii sportivilor în perioadele de stres crescut.[10]

Sunt necesare cercetări suplimentare pentru a clarifica protocoalele doză-răspuns și sincronizarea nutrienților cu privire la vitamina C.

Vitamina E

Vitamina E are proprietăți antiinflamatorii și poate ajuta la reducerea inflamațiilor și la accelerarea procesului de recuperare musculară. Aportul adecvat de vitamina E poate contribui la reducerea durerii musculare, la regenerarea mai rapidă a țesutului muscular și la îmbunătățirea performanțelor în antrenamentele ulterioare.

Vitamina E se găsește în uleiurile vegetale (cum ar fi uleiul de germeni de grâu și uleiul de floarea-soarelui), semințe și nuci (migdale și semințele de floarea-soarelui).

Aportul de vitamina E asupra performanței sportive are beneficii în două cazuri:

(1) dacă antrenamentul se desfășoară la altitudine mare [14], prin protejarea membranei celulare a globulelor roșii si prevenirea descompunerii acestora sau

(2) în cazul desfășurării unor exerciții de intensitate mare cu intervale scurte de recuperare, dacă obiectivul final nu vizează adaptarea la efortul fizic [15], prin îmbunătățirea performanței imediate, susținerea sistemului imunitar si facilitarea recuperării musculare.

Vitamina E + Vitamina C

Unele cercetări sugerează că suplimentarea cu vitamina E și vitamina C, concomitent cu desfășurarea unui antrenament de forță, poate susține creșterea masei musculare.

In studiul efectuat de către Bobeuf et al. [11], autorii au observat că doar participanții care au combinat antrenamentul de forță cu suplimentarea vitaminelor E si C au câștigat masă fără grăsime (+1,5 kg), până la sfârșitul studiului.

Alt studiu [12] confirmă că desfășurarea, pe o perioada de 6 luni, a unui antrenament de rezistență (de 3 ori pe săptămână) de către persoanele vârstnice clinic sănătoase nu a avut un efect semnificativ asupra masei musculare, în timp ce combinația dintre exerciții de rezistență cu suplimentarea cu antioxidanți (600 mg vitamina E și 1000 mg vitamina C pe zi) a contribuit semnificativ la dezvoltarea masei musculare.

Suplimentarea cu doze mari de vitamina C și E pe termen scurt (vitamina C: 2000 mg/zi, vitamina E: 1400 UI/zi; 4 zile) a fost eficientă pentru a atenua leziunile musculare induse de efort și răspunsul inflamator în timpul și după meciuri competitive de Taekwondo Olimpic la sportivi de elită.[13]

Carotenoizi

Aceștia sunt pigmenți naturali care se găsesc în plante și alte organisme fotosintetice si sunt responsabili de culoarea roșie, portocalie și galbenă a multor fructe, legume și plante. 

Cel mai cunoscut și studiat carotenoid este beta-carotenul, precursor al vitaminei A și se găsește în legume și fructe de culoare portocalie sau verde închis, cum ar fi morcovii, cartofii dulci broccoli, dovleacul, spanacul și mango.

Beta-carotenul acționează ca un antioxidant și poate ajuta la protejarea celulelor împotriva daunelor provocate de stresul oxidativ indus de antrenamentele intense.

Beta-carotenul, ca parte a unei alimentații echilibrate și sănătoase, poate contribui la menținerea sănătății generale și la optimizarea funcțiilor corporale necesare atingerii performantei.

Alți carotenoizi importanți includ licopenul (găsit în roșii), luteina și zeaxantina (găsite în frunzele verzi întunecate), alfa-carotenul (găsit în morcovi și dovleac), și criptoxantina (găsită în citrice și fructe de pădure).

Astaxantina este considerată unul dintre cei mai puternici antioxidanți carotenoizi. cu o capacitate antioxidantă de aproximativ 10 până la 100 de ori mai puternică decât beta-carotenul, licopenul sau luteina.

Unele studii [16, 17] au arătat că astaxantina poate îmbunătăți rezistența, reduce oboseala și inflamația musculară, și poate accelera timpul de recuperare după exerciții fizice intense, poate contribui la creșterea rezistenței, a capacității aerobice si la reducerea durerilor musculare post-antrenament.

Coenzima Q10

Coenzima Q10 este o substanță produsă în mod natural în organism și este implicată în producerea de energie în celule.

Această coenzimă acționează atât ca un antioxidant, protejând celulele împotriva daunelor oxidative, cât și ca un catalizator energetic, fiind implicată în creșterea nivelului de energie și îmbunătățirea performanței fizice și a rezistenței.

Rezultatele unui studiu [19] efectuat pe 111 sportivi au indicat un nivel relativ scăzut al concentrației de coenzima Q10 în sânge, cele mai acute deficiențe fiind înregistrate la adolescenții sub 18 ani. Studiul sugerează că administrarea unei doze de 400mg de coenzima Q10 ar putea îmbunătăți producerea de ATP, reduce creatinkinaza, preveni leziunile musculare și reduce oboseala.

Sursele alimentare de coenzima Q10 includ: carnea roșie, peștele gras, nuci, semințe.

Coenzima Q10 are două forme principale, ubiquinone și ubiquinol.

Ubiquinona, joacă un rol central în bioenergetica celulară, fiind implicată în producția de ATP în mitocondrie. Ubiquinona poate ajuta la îmbunătățirea energiei și a recuperării la sportivii de rezistență, datorită rolului său în producția de energie și combaterea durerilor musculare.

Ubiquinolul oferă o absorbție superioară și protecție antioxidantă mai puternică, fiind mai eficient în susținerea funcției cardiace.

Minerale cu rol antioxidant

Seleniu: este un mineral antioxidant care se găsește în unele alimente, cum ar fi nucile braziliene, semințele de susan, leguminoasele și carnea de pasăre. Seleniul este un cofactor pentru enzimele antioxidante și ajută la neutralizarea radicalilor liberi.

De asemenea, seleniul este implicat și în sinteza proteinelor și poate contribui la menținerea sănătății musculare.

Aportul adecvat de seleniu poate ajuta la menținerea unei funcții imunitare sănătoase, la reducerea riscului de îmbolnăvire în rândul sportivilor, ajută la regenerarea țesutului muscular și la susținerea procesului de recuperare după antrenamentele intense. De asemenea, seleniul poate juca un rol în reducerea durerii musculare și a inflamațiilor asociate cu efortul fizic intens.

Zinc: este un mineral important pentru sistemul antioxidant al organismului. Joacă un rol crucial în funcționarea enzimelor antioxidante care ajută la neutralizarea radicalilor liberi și la protejarea celulelor de daunele oxidative.

Alimentele bogate în zinc includ carne roșie, fructe de mare, nuci și semințe, precum și leguminoase.

Polifenoli

Acești antioxidanți se găsesc într-o varietate de alimente, cum ar fi fructe de pădure, cacao, ceai verde, vin roșu, măsline și nuci. Polifenolii au multiple efecte antioxidante și pot contribui la protecția celulară împotriva stresului oxidativ.

Polifenolii sprijină reducerea inflamațiilor și ameliorarea durerii asociate cu exercițiile fizice intense. Aceste efecte antiinflamatorii pot contribui la o recuperare mai rapidă și la reducerea riscului de leziuni cronice cauzate de antrenamente repetate.

Unele cercetări [20, 21] sugerează că polifenolii pot îmbunătăți performanța aerobică. Acești compuși pot spori capacitatea organismului de a utiliza oxigenul și pot îmbunătăți eficiența metabolică. De exemplu, consumul de polifenoli din sfeclă roșie a fost asociat cu o creștere a performanței aerobe la sportivi.

Polifenolii au fost asociați cu îmbunătățirea sănătății cardiovasculare prin reducerea inflamațiilor, scăderea tensiunii arteriale și îmbunătățirea funcției endoteliale.

Aceste beneficii pot duce la o circulație sanguină mai bună, o furnizare optimă de oxigen și nutrienți către mușchi și o rezistență crescută în timpul exercițiilor fizice intense.

Acizi grași cu rol antioxidant

Omega-3, Omega-6: sunt acizii grași polinesaturați (PUFA) care acționează ca antioxidanți prin neutralizarea radicalilor liberi și inhibarea reacțiilor oxidative. Mai mult, ei pot stimula și activitatea enzimelor antioxidante endogene din organism, cum ar fi superoxid dismutaza și glutation-peroxidaza. 

Omega-3 și Omega-6 au demonstrat atât proprietăți antioxidante, cât și proprietăți antiinflamatorii puternice, contribuind astfel la o recuperare mai rapidă și la reducerea durerii musculare.

De asemenea, aceștia au efecte benefice asupra tensiunii arteriale și a funcției endoteliale, asigurând protecția sistemului cardiovascular, și contribuie, totodată, la îmbunătățirea funcțiilor cognitive, precum atenția, concentrarea și memoria.

Echilibrul dintre omega-3 și omega-6 în dietă este esențial (menținerea unui raport de 1:4), deoarece un raport disproporționat (prea mult omega-6 în comparație cu omega-3) poate promova inflamația și poate crește riscul de boli cronice.

Alimente vs Suplimente

Unele studii recente sugerează faptul că alimentele bogate în antioxidanți sunt mai eficiente în creșterea capacitații antioxidante a organismului si în îmbunătățirea performantelor sportive, în detrimentul suplimentelor alimentare.

In studiul (2018) efectuat de către Koivisto et al. [22] privind impactul antioxidanților exogeni asupra capacității de adaptare a sportivilor de performanță la desfășurarea antrenamentelor la altitudine, autorii au concluzionat ca aportul de alimente bogate în antioxidanți nu obstrucționează răspunsul de adaptare a organismului la antrenamentele efectuate.

Studiul privind ”Efectele alimentelor bogate în antioxidanți asupra stresului oxidativ și inflamației generate de altitudine la sportivii de elită de anduranță” [23] concluzionează că un consum de alimente bogate în antioxidanți a crescut capacitatea antioxidantă și a scăzut unii dintre biomarkerii inflamatori induși de altitudine la sportivii de elită.

 

CONCLUZII

[4] Simon-Schnass, I. “Oxidative stress at high altitude and effect of vitamin E.” Nutritional Needs in Cold and High Altitude Environments. National Academy Press, Washington, DC, pp. 393Á/418 (1996).

[5] Powers, S.K., Kurt J. S., and Michael P. W., “Endurance exercise and antioxidant supplementation: sense or nonsense?-Part 1.” Sport Sci Exch 27.137 (2014): 1-4.

[6] Shunchang Li, Babatunde Fasipe, Ismail Laher, Potential harms of supplementation with high doses of antioxidants in athletes, Journal of Exercise Science & Fitness, Volume 20, Issue 4, 2022, Pages 269-275, ISSN 1728-869X, https://doi.org/10.1016/j.jesf.2022.06.001. (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1728869X22000351)

[7] Braakhuis, A.J.; Hopkins, W.G. Impact of dietary antioxidants on sport performance: A review. Sports Med. 2015, 45, 939–955.

[8] Morrison, D., Hughes, J., Della Gatta, P. A., Mason, S., Lamon, S., Russell, A. P., & Wadley, G. D. (2015). Vitamin C and E supplementation prevents some of the cellular adaptations to endurance-training in humans. Free Radical Biology and Medicine, 89, 852-862.

[9] US Anti-Doping Agency (USADA), Do Athletes Really Need Vitamin C Supplements to Stay Healthy?, Martie 2022, https://www.usada.org/spirit-of-sport/vitamin-c-supplements/.

[10] Braakhuis, Andrea J. PhD, MND, APD. Effect of Vitamin C Supplements on Physical Performance. Current Sports Medicine Reports 11(4):p 180-184, July/August 2012. | DOI: 10.1249/JSR.0b013e31825e19cd.

[11] Bobeuf, Florian, et al. Effects of resistance training combined with antioxidant supplementation on fat-free mass and insulin sensitivity in healthy elderly subjects. Diabetes research and clinical practice, 2010, 87.1: e1-e3.

[12] Bobeuf, F., et al. Combined effect of antioxidant supplementation and resistance training on oxidative stress markers, muscle and body composition in an elderly population. The journal of nutrition, health & aging, 2011, 15: 883-889.

[13] Chou, Chun-Chung, et al. Short-term high-dose vitamin C and E supplementation attenuates muscle damage and inflammatory responses to repeated taekwondo competitions: a randomized placebo-controlled trial. International journal of medical sciences, 2018, 15.11: 1217.

[14] Braakhuis, Andrea J.; Hopkins, Will G. Impact of dietary antioxidants on sport performance: a review. Sports Medicine, 2015, 45: 939-955.

[15] Merry, Troy L.; RISTOW, Michael. Do antioxidant supplements interfere with skeletal muscle adaptation to exercise training?. The Journal of physiology, 2016, 594.18: 5135-5147.

[16] L. Wu, Z. Sun, A. Chen, X. Guo, J. Wang, Effect of astaxanthin and exercise on antioxidant capacity of human body, blood lactic acid and blood uric acid metabolism, Science & Sports, Volume 34, Issue 5, 2019, Pages 348-352, ISSN 0765-1597, https://doi.org/10.1016/j.scispo.2018.12.008. (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0765159719300322)

[17] Fleischmann C, Horowitz M, Yanovich R, Raz H, Heled Y. Asthaxanthin Improves Aerobic Exercise Recovery Without Affecting Heat Tolerance in Humans. Front Sports Act Living. 2019 Sep 4;1:17. doi: 10.3389/fspor.2019.00017. PMID: 33344941; PMCID: PMC7739736.

[18] Drobnic, F.; Lizarraga, M.A.; Caballero-García, A.; Cordova, A. Coenzyme Q₁₀ Supplementation and Its Impact on Exercise and Sport Performance in Humans: A Recovery or a Performance-Enhancing Molecule? Nutrients 2022, 14, 1811. https://doi.org/10.3390/nu14091811.

[19] Erpenbach, Klaus, et al. Coenzyme Q10 Level and Q10 Supplementation in Elite Sports: Effects on Mitochondrial Energy (Performance Fatigue) and Muscle Metabolism (Muscle Damage). Age, 2022, 10: 750-1200.

[20] Sobhani V, Mehrtash M, Shirvani H, Fasihi-Ramandi M. Effects of Short-Term Green Tea Extract Supplementation on VO2 Max and Inflammatory and Antioxidant Responses of Healthy Young Men in a Hot Environment. Int J Prev Med. 2020 Oct 5;11:170. doi: 10.4103/ijpvm.IJPVM_64_19. PMID: 33312479; PMCID: PMC7716607.

[21] Nyakayiru J, Jonvik KL, Trommelen J, Pinckaers PJ, Senden JM, van Loon LJ, Verdijk LB. Beetroot Juice Supplementation Improves High-Intensity Intermittent Type Exercise Performance in Trained Soccer Players. Nutrients. 2017 Mar 22;9(3):314. doi: 10.3390/nu9030314. PMID: 28327503; PMCID: PMC5372977.

[22] Koivisto, A. E., et al. Antioxidant‐rich foods and response to altitude training: A randomized controlled trial in elite endurance athletes. Scandinavian Journal of Medicine & Science in Sports, 2018, 28.9: 1982-1995.

[23] Koivisto, Anu Elisa, et al. Effects of antioxidant-rich foods on altitude-induced oxidative stress and inflammation in elite endurance athletes: A randomized controlled trial. PLoS One, 2019, 14.6: e0217895