BIOCHEMICZNE WSKAŹNIKI PRZETRENOWANIA

Transkrypt

1 BIOCHEMICZNE WSKAŹNIKI PRZETRENOWANIA Dr hab. prof. AWF Elżbieta Hübner-Woźniak AWF, Warszawa W organizmie zawodniczek i zawodników uprawiających wyczynowo różne dyscypliny sportu dochodzi z jednej strony do pojawienia się zmian adaptacyjnych, zwiększających możliwości wysiłkowe, z drugiej zaś mogą być oni narażeni na przeciążenie wysiłkiem fizycznym. Adaptacje wywołane treningiem, czyli efekt kompleksowych działań mających na celu poprawę wyników sportowych, pojawiają się jako konsekwencja systematycznie powtarzanych ćwiczeń fizycznych o określonej objętości, intensywności i częstotliwości [9]. Jak dotąd brak jest powszechnie akceptowanego sposobu obliczania wielkości obciążeń treningowych, czyli określenia siły bodźca wysiłkowego, oddziaływującego na organizm. Jednocześnie wiadomo, że odpowiedź organizmu na takie same obciążenia może być zróżnicowana, gdyż zależy od indywidualnego potencjału sportowca, którego jednak nie daje się dokładnie określić. Właściwy dobór rodzaju i wielkości obciążeń wysiłkiem fizycznym odgrywa decydującą rolę w przygotowaniu zawodnika do uczestniczenia w walce sportowej. Wiadomo, że zbyt małe obciążenia treningowe nie wywołują pożądanych zmian adaptacyjnych, ale jednocześnie obciążenia zbyt duże, jak na możliwości organizmu zawodnika, również nie przyczyniają się do pojawienia takich zmian. Wiadomo, że nowoczesny trening, szczególnie sportowców najwyższej klasy, zakłada okresowe stosowanie przeciążenia wysiłkiem fizycznym w celu uzyskania optymalnych adaptacji fizjologicznych i szczytowego wzrostu wydolności. Stwarza to zagrożenie pojawienia się zwiększonego ryzyka wystąpienia stanu przetrenowania, charakteryzującego się przede wszystkim spadkiem wydolności fizycznej oraz niekorzystnymi zmianami w metabolizmie i zmianami funkcjonalnymi [10]. Właściwie dobrana wielkość obciążeń treningowych, stosowanych podczas treningu, powinna prowadzić do zaburzeń homeostazy ustrojowej. Zmiany spowodowane wysiłkiem są bodźcem wywołującym odpowiedź fizjologiczną związaną z pojawieniem się adaptacji, które są efektem przystosowania się organizmu do zmienionych, aktualnych wymogów. Adaptacje te pojawiają się po zakończeniu wysiłku, gdy organizm dąży do odtworzenia stanu 1

2 równowagi metabolicznej. Jeżeli okresy odpoczynku między kolejnymi obciążeniami wysiłkiem są niewystarczające do odtworzenia homeostazy organizmu, pojawia się długotrwałe zmęczenie. Tak więc kluczowym problemem jest określenie prawidłowych proporcji między wysiłkiem i odpoczynkiem. Jednakże równowaga między wystarczająco silnym bodźcem wysiłkowym, zwiększającym siłę, szybkość czy wytrzymałość a czasem odpoczynku jest niezwykle trudna do zdefiniowania. Zespól przetrenowania może być konsekwencją utrzymującego się przez dłuższy czas stanu przeciążenia organizmu wysiłkiem. Objawy stanu przeciążenia mogą cofnąć się po kilku dniach odpoczynku, natomiast zespół przetrenowania wymaga wielu tygodni, a nawet miesięcy odpoczynku i dla wielu sportowców oznacza utratę całego sezonu startowego. Zespół przetrenowania pojawia się wtedy, gdy równowaga między treningiem fizycznym i odpoczynkiem ulega zaburzeniu i zamiast wzrostu wydolności obserwowany jest jej spadek, nawet po okresie odpoczynku [3]. Mechanizmy leżące u podłoża zespołu przetrenowania są złożone i nie w pełni wyjaśnione, a dane doświadczalne są niepełne i niejednoznaczne. Generalnie przyjmuje się, że w zespole tym pojawiają się zarówno objawy zmęczenia lokalnego jak i ogólnoustrojowego, spowodowanego zaburzeniami w funkcjonowaniu centralnego i autonomicznego układu nerwowego, podwzgórza i przysadki mózgowej [4]. Objawy te mogą występować niezależnie lub łącznie i mieć różny stopień nasilenia. Istnieje wiele hipotez, próbujących wyjaśnić mechanizm (lub mechanizmy) pojawienia się zespołu przetrenowania, ale najczęściej każda z nich wyjaśnia tylko jeden z wielu aspektów tego stanu. Istnieje coraz więcej dowodów sugerujących, że zespołowi przetrenowania towarzyszą różnorodne, powiązane ze sobą, zmiany metabolizmu węglowodanów, lipidów i białek, jak również procesów oksydacyjnych oraz funkcji hormonalnych i immunologicznych. Jedną z hipotez pojawienia się zespołu przetrenowania jest założenie, że główną jego przyczyną jest spadek stężenia glikogenu mięśniowego, co powoduje, że do celów energetycznych mięśnie wykorzystują aminokwasy rozgałęzione (Leu, Ileu, Val) pobierane z krwi, co powoduje spadek ich stężenia, a jednocześnie we krwi wzrasta stężenie tryptofanu [8]. W tych warunkach dochodzi do zwiększonego pobierania tryptofanu przez mózg i nasilonej syntezy serotoniny. Serotonina jest neuroprzekaźnikiem, którego zwiększone stężenie powoduje zmiany nastroju i zachowania, hamuje pobudzenie motoneuronów oraz, za pośrednictwem podwzgórza, ma wpływ na autonomiczny układ nerwowy i układ hormonalny. 2

3 Wykazano również, że w zespole przetrenowania obniża się stężenie glutaminy we krwi. Obniżone stężenie tego związku jest odpowiedzialne za zaburzenia komórkowego układu immunologicznego i zwiększone ryzyko infekcji, ponieważ glutamina jest głównym substratem energetycznym wykorzystywanym przez leukocyty (Ryc. 1). TRENING Spadek stężenia glutaminy w osoczu Supresja układu immunologicznego obniżenie zdolności leukocytów do fagocytozy spadek stężenia IgA w ślinie Zwiększone ryzyko wystąpienia infekcji Ryc. 1. Wpływ stężenia glutaminy na układ immunologiczny Podczas wysiłku fizycznego dochodzi do zwiększenia produkcji reaktywnych form tlenu (RFT), głównie w mitochondriach. Co prawda komórki tkanek i narządów wyposażone są w systemy antyoksydacyjne, to jednak może dojść do sytuacji, gdy systemy te są niewystarczające do unieszkodliwienia produkowanych podczas wysiłku RFT wywołując stres oksydacyjny. Reaktywne formy tlenu powodują uszkodzenia cząsteczek białek, tłuszczów, węglowodanów i DNA komórkowego. Tak więc w warunkach stresu oksydacyjnego dochodzi do zaburzenia równowagi między produkcją RFT i odpowiedzią antyoksydacyjną, co może być przyczyną uszkodzeń komórkowych. Reaktywne formy tlenu uczestniczą w inicjacji indukowanych wysiłkiem uszkodzeń mięśni i rozwoju odpowiedzi zapalnej. Jedna z hipotez dotycząca mechanizmów leżących u podłoża zespołu przetrenowania zakłada, że jego pierwszą przyczyną są uszkodzenia mięśni, a w konsekwencji pojawiają się inne, znane objawy tego zespołu [7]. Wiadomo, że umiarkowane uszkodzenia włókien mięśniowych, po których następuje odnowa, są integralnym elementem procesu treningowego. W warunkach dużych obciążeń treningowych i niewystarczającego czasu odpoczynku umiarkowane uszkodzenie mięśni rozwija się w stan chroniczny, któremu towarzyszy ból mięśni i ich osłabienie. Jednocześnie we krwi wzrasta stężenie białek 3

4 wewnątrzmięśniowych, w tym enzymów, takich jak kinaza kreatynowa (CK) oraz podwyższa się poziom wskaźników stanu zapalnego (np. stężenie białka C-reaktywnego), wskazując na uszkodzenie tkanek. Mikrouszkodzenia mięśni powodują obniżenie ich siły i zakresu ruchów, co może zakłócać wykonywanie zadań treningowych. Kluczową rolę w indukowaniu zintegrowanej odpowiedzi organizmu na nadmierne obciążenie wysiłkiem pełnią cytokiny. Są to białka lub peptydy o małej masie cząsteczkowej, produkowane i wydzielane przez różne komórki, np. makrofagi czy uszkodzone komórki mięśniowe. Cytokiny uczestniczą w przekazywaniu sygnałów między komórkami różnych tkanek i narządów. Niektóre cytokiny mają działanie prozapalne, chociaż znane są również cytokiny o właściwościach antyzapalnych. Zakładając, że uszkodzenia mięśni mogą być przyczyną pojawienia się zespołu przetrenowana, zaproponowano następująca kaskadę oddziaływań (Ryc. 2). Uszkodzone pod wpływem wysiłku włókna mięśniowe produkują prozapalne cytokiny, inicjujące powstawanie stanu zapalnego, który związany jest z infiltracją neutrofili i makrofagów do miejsc objętych uszkodzeniem. Sygnał z mięśni wywołuje odpowiedź ze strony mózgu, wątroby i systemu immunologicznego. Aktywacja centralnego układu nerwowego przez prozapalne cytokiny odbywa się przez podwzgórze, w którym zlokalizowane są receptory cytokin. Związanie się cytokiny z receptorem powoduje aktywację osi podwzgórze-przysadka-kora nadnerczy i jednocześnie pogorszenie funkcjonowania osi podwzgórze-przysadka-gonady. W konsekwencji wzrasta stężenie katecholamin i kortyzolu i obniża się stężenie testosteronu we krwi, tak więc dochodzi do zmian profilu hormonalnego, obserwowanego w zespole przetrenowania, a następnie do zmian nastroju i zachowania. Wzrost stężenia kortyzolu we krwi przyczynia się również do nasilenia degradacji białek mięśniowych. Cytokiny prozapalne stymulują również wątrobę do produkcji białek ostrej fazy, np. białka C- reaktywnego. Zwiększone pobieranie aminokwasów przez wątrobę do syntezy tych białek może być jedną z przyczyn spadku stężenia aminokwasów, w tym glutaminy, we krwi. Obniżone stężenie glutaminy, substratu energetycznego leukocytów, wywołuje supresję funkcji komórek układu immunologicznego, czego następstwem jest zwiększoną częstość występowania infekcji. Należy jednak wyraźnie podkreślić, że stan zapalny, jako zintegrowana reakcja organizmy na uszkodzenie, jest jedynym czynnikiem zdolnym zainicjować procesy regeneracyjne. 4

5 Uszkodzenie mięśni Stan zapalny Cytokiny ( ) Aktywność CK w osoczu ( ) Stężenie IgA w ślinie ( ) Mózg Wątroba Układ immunologiczny (supresja) Zmiany Zmiany Wzrost zachowania hormonalne stężenia CRP pobieranie Spadek stężenia glutaminy Testosteron Kortyzol Degradacja białek ( ) ( ) Ryc. 2. Schemat zależności między czynnikami wywołującymi zespół przetrenowania (główne objawy zaznaczone ciemnym drukiem); ( ) spadek, ( ) wzrost Diagnozowanie zespołu przetrenowania jest jednym z bardziej skomplikowanych zadań medycyny sportu, przede wszystkim z uwagi na niewielka liczbę danych doświadczalnych [1]. Świadome doprowadzenie zawodnika do stanu przetrenowania i w efekcie do utraty wydolności fizycznej natrafia na przeszkody natury etycznej. Powszechnie uważa się, że brak jest pojedynczego wskaźnika, dającego wiarygodną odpowiedź o stanie zawodnika i jego zdolności do treningu, jak również nie znaleziono uniwersalnego narzędzia przydatnego do wykrywania przetrenowania w jego subklinicznej fazie [6]. Dlatego też dokonywane są liczne próby wykorzystania w diagnozowaniu zespołu przetrenowania różnorodnych wskaźników, w tym wskaźników biochemicznych, związanych z uszkodzeniem komórek mięśni szkieletowych, indukowanymi wysiłkiem zmianami metabolizmu oraz zmianami wskaźników immunologicznych i hormonalnych [2, 5]. Wybór sposobu 5

6 postępowania w rozpoznawaniu zespołu przetrenowania powinien uwzględniać zarówno charakter uprawianej dyscypliny sportu jak i wiarygodność zastosowanej metody badań. Metoda Ocena trafności Próg przemian beztlenowych Nie ma wartości diagnostycznej, zmiany mogą być wywołane treningiem i dietą Stężenie mleczanu we krwi Nie ma wartości diagnostycznej, zmiany mogą być wywołane treningiem Aktywność CK w osoczu (w spoczynku) Wzrost może wskazywać na przeciążenie mięśni Stężenie mocznika w osoczu (w Wzrost może wskazywać na spoczunku) długotrwały niedobór węglowodanów Stężenie testosteronu (w spoczynku) Spadek może wskazywać na przemęczenie? Stężenie kortyzolu (w spoczynku) Stężenie amin katecholowych w moczu Wzrost wskazuje na przemęczenie Znaczny spadek wskazuje na stan przetrenowania Ryc. 3. Proponowane metody biochemiczne wykrywania zespołu przetrenowania i ocena ich trafności [10] Zwiększone ryzyko wystąpienia zespołu przetrenowania wynika w znacznym stopniu z braku możliwości ustalenia strefy optymalnych obciążeń treningowych, gdyż nie jest ona dokładnie zdefiniowana, brak jest również jednoznacznych wskazówek, jaki powinien być czas odpoczynku między kolejnymi sesjami treningowymi. Z tego też względu łatwiejsze wydaje się zapobieganie zespołowi przetrenowania poprzez indywidualizację i periodyzację treningu, monitorowanie reakcji organizmu na stres wysiłkowy czy okresową ocenę wydolności, jak również zapewnienie właściwej diety odpowiedniego stylu życia. Piśmiennictwo 1. Armstrong LE, VanHeest JL. The unknown mechanism of the overtraining syndrome. Sports Med 2002; 32: Hübner-Woźniak E, Stupnicki R, Hackney AC. Changes in plasma creatine kinase activity and urea concentration monitored daily during training of elite wrestlers. Sports Med Training rehab 1997; 7:

7 3. Kuipers H. Training and overtraining: an introduction. Med Sci Sports Exerc 1998; 30: Lutosławska G, Hübner-Woźniak E. Zespół przetrenowania objawy, mechanizmy i metody wykrywania. Med Sportowa 2000;16: Petibois C, Cazarola G, Deleris G, Gin H. Clinical diagnosis of overtraining using blood tests: current knowledge. Rev Med Intern 2001; 22: Petibois C, Cazarola G, Poortmans JR, Deleris G. Biochemical aspects of overtraining in endurance sports, the metabolism alteration process syndrome. Spotrs Med 2003; 33: Smith LL. Tissue trauma: the underlying cause of overtraining syndrome? J Strength Cond Res 2004; 18: Snyder AC. Overtraining and glycogen depletion hypothesis. Med Sci Sports Exerc 1998; 30: Sozański H, Śledziewski D (red.) Obciążenia treningowe, dokumentacja i opracowanie danych. Biblioteka Trenera, Warszawa, Urhausen A, Kindermann W. Diagnosis of overtraining. What tools do we have? Spotrs Med 2002; 32: