Wpływ ćwiczeń aerobowych i beztlenowych na stres oksydacyjny i sprawność komórkową u zdrowych, wytrenowanych młodych mężczyzn

Stres oksydacyjny powstaje w wyniku braku równowagi pomiędzy poziomem prooksydantów i przeciwutleniaczy, gdzie poziom prooksydantów, głównie reaktywnych form tlenu (ROS), przekracza obronę antyoksydacyjną. Ta nierównowaga może uszkodzić składniki komórkowe, takie jak błony, lipidy, białka, DNA i lipoproteiny, prowadząc do różnych chorób przewlekłych i zwyrodnieniowych. Organizm ludzki broni się przed stresem oksydacyjnym poprzez mechanizmy antyoksydacyjne. Liczne badania wykazały, że wysiłek fizyczny zwiększa produkcję ROS, głównie poprzez zwiększoną aktywność fosfolipazy A2 (PLA2), oksydazy dinukleotydu nikotynoamidoadeninowego (NADPH) i oksydazy ksantynowej (XO). Nadmierna akumulacja ROS może skutkować stresem oksydacyjnym. Podczas ćwiczeń beztlenowych poziom peroksydacji lipidów może znacznie wzrosnąć nawet do 48 godzin po wysiłku. Do głównych źródeł wytwarzania wolnych rodników podczas ćwiczeń zalicza się mitochondrialny łańcuch transportu elektronów, uszkodzenie niedokrwienno-reperfuzyjne i miejscowy stan zapalny, a wszystkie te czynniki powodują stres oksydacyjny.

Ostrym zmianom biomarkerów stresu oksydacyjnego po wysiłku często towarzyszy wzrost odpowiedzi antyoksydacyjnej. Na przykład poziom kwasu moczowego (UA), katalazy (CAT) i peroksydazy glutationowej (GPX) wzrasta po 10 minutach do 4-8 godzin ćwiczeń beztlenowych. Różne rodzaje ćwiczeń stymulują również biogenezę mitochondriów, choć nie jest jasne, czy ćwiczenia beztlenowe czy aerobowe skuteczniej wspomagają ten proces u ludzi. Mitochondria, kluczowe dla produkcji energii komórkowej, wytwarzają energię poprzez przenoszenie elektronów z pożywienia do układu łańcucha oddechowego, z udziałem różnych złożonych białek. Trening interwałowy o wysokiej intensywności (HIIT) obejmujący ćwiczenia aerobowe, takie jak jazda na rowerze i chodzenie, pobudza komórki do wytwarzania większej ilości białek dla mitochondriów i ich rybosomów, skutecznie przeciwdziałając starzeniu się komórek. Dobrze wiadomo, że ćwiczenia wytrzymałościowe (o niskiej lub umiarkowanej intensywności przez 30 do 60 minut) poprawiają funkcję mitochondriów w mięśniach szkieletowych, chociaż wpływ ćwiczeń beztlenowych na biogenezę mitochondriów jest mniej zbadany.

Zarówno ćwiczenia aerobowe, jak i beztlenowe pozytywnie wpływają na metabolizm lipidów. Ćwiczenia aerobowe są szczególnie skuteczne w poprawie profili lipidowych, zwłaszcza w zwiększeniu poziomu lipoprotein o dużej gęstości (HDL). Australijskie badanie wykazało, że ćwiczenia aerobowe znacząco obniżają poziom cholesterolu całkowitego, lipoprotein o małej gęstości (LDL) i trójglicerydów (TG), jednocześnie zwiększając HDL o około 0,05 mmol/l. Metaanaliza przeprowadzona przez Kelley i in. doszli do wniosku, że ćwiczenia aerobowe zwiększają HDL o 9% i zmniejszają TG o 11%, choć nie zmieniają znacząco poziomu cholesterolu całkowitego ani LDL. Ćwiczenia beztlenowe wykazały również pozytywny wpływ na profile lipidowe. Europejskie badanie przeprowadzone na 16 otyłych osobach wykazało, że łączony trening aerobowy i beztlenowy doprowadził do większej redukcji nieestryfikowanych kwasów tłuszczowych i wskaźnika masy ciała w porównaniu z samym treningiem aerobowym.

Podsumowując, ćwiczenia fizyczne wpływają na stres oksydacyjny, funkcję mitochondriów i parametry metaboliczne, jednak wyraźny wpływ ćwiczeń aerobowych i beztlenowych na te czynniki pozostaje niejasny. Ćwiczenia aerobowe i beztlenowe różnią się przede wszystkim zapotrzebowaniem na tlen (O2). Ćwiczenia aerobowe, takie jak bieganie długodystansowe, jazda na rowerze i jogging, są wykonywane z intensywnością od niskiej do umiarkowanej (40% do 70% VO2max) i przez dłuższy czas korzystają z tlenu. Ćwiczenia beztlenowe wykonywane są z dużą intensywnością (75% do 100% VO2 max) i nie są uzależnione od dostarczania tlenu (O2). Przykładami mogą tu być sprinty na dystansie 100 metrów lub krótszym, sporty związane z rzucaniem i podobne zajęcia.