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Buenos Aires, Enero 2004
Radicales
Libres, Antioxidantes y Actividad Física
Introducción
¿Son los antioxidantes necesarios para los individuos que realizan actividad física regularmente?
¿Deberían los antioxidantes ser parte del plan nutricional de los atletas?
Estas son las preguntas habituales dirigidas a preparadores físicos, entrenadores y otros profesionales de la salud sobre el rol de los antioxidantes en el contexto de la actividad física regular.
La razón por la cual existe gran interés sobre los antioxidantes, es la evidencia de elevación en plasma de compuestos químicos altamente reactivos (radicales libres) durante la actividad física. (1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12)
¿Qué es un radical libre?
Durante el metabolismo oxidativo, la mayor parte del oxígeno consumido se une al hidrógeno generando agua. Sin embargo aproximadamente el 4-5% del oxígeno consumido durante la respiración no se transforma en agua y sí en radicales libres. Por lo tanto, a medida que el consumo de oxígeno aumenta con la actividad física, también aumenta la producción de radicales libres y la peroxidación de lípidos.
Otras fuentes y mecanismos de producción de radicales libres son:
- Inactivación metabólica de las catecolaminas liberadas durante el ejercicio.
- Producción de grupos hidroxilos a través del ácido láctico.
- Respuesta inflamatoria secundaria a daño muscular inducido por el ejercicio. (1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12)
Como contrapartida, nuestro organismo posee un elaborado sistema de defensa antioxidante que depende de la dieta y de la producción endógena de compuestos antioxidantes como el glutatión.
Las principales vitaminas antioxidantes son la vitamina C, E y los beta carotenos. Además del glutatión hay numerosas enzimas involucradas en la neutralización o remoción de radicales libres. (1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12)
No se sabe aún si nuestro sistema natural de defensa antioxidante es suficiente para contrarrestar el incremento de radicales libres producido durante el ejercicio y/o si es necesario administrar suplementos dietéticos con antioxidantes.
El objetivo de este artículo es repasar los aspectos bioquímicos de los radicales libres, los métodos utilizados para evaluar el stress oxidativo en humanos, las alteraciones de los marcadores del sistema antioxidante inducidas por el entrenamiento físico, el efecto de la suplementación con antioxidantes y el rol de los estrógenos durante el stress oxidativo.
Aspectos Bioquímicos de los radicales libres y medición del stress oxidativo
Los radicales libres son moléculas que contienen un electrón no pareado en su órbita externa y pueden existir de manera independiente. El oxígeno es un dirradical que contiene dos electrones y la reducción del mismo genera varios intermediarios altamente reactivos (13)
La reducción completa del oxígeno en agua requiere un proceso en el cual se generan radicales libres y peróxido de hidrógeno. Este último si bien no es un radical libre en sí, es un compuesto reactivo que posee la capacidad de generar radicales libres a través de su interacción con metales (13,14,15)
Este proceso contribuye al daño de la membrana celular a través de la peroxidación de los lípidos (16, 22) , alteraciones del ADN (23) y degradación proteica (24).
En cuanto a los métodos de medición del stress oxidativo, no existe uno considerado el “patrón oro” dada la baja especificidad de los mismos y por este motivo se requieren al menos más de 2 técnicas de medición simultáneas. (25)
En resumen: la reducción del oxígeno produce una serie de radicales libres que interaccionan con los lípidos, ADN, y proteínas, alterando la homeostasis celular
Antioxidantes y cambios inducidos por el ejercicio
Dentro de los antioxidantes, encontramos a la vitamina E como el principal antioxidante liposoluble de la membrana celular (36-40) y la vitamina C (39).
Varios estudios han examinado los efectos de diversas modalidades de ejercicio sobre el nivel de antioxidantes en plasma y sobre los cambios generados en marcadores indirectos de stress oxidativo observándose movilización de sustancias antioxidantes desde depósitos tisulares para neutralizar su efecto (1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-12)
-
Vitamina C y E y cambios inducidos por el ejercicio
Los resultados son contradictorios (42-43-44-45-46) debido a las diferentes modalidades de ejercicio utilizadas, el momento del dosaje, el nivel de entrenamiento de los sujetos en estudio y cuestiones ambientales como ser la altura.
-
Glutatión y cambios inducidos por el ejercicio
La forma reducida del glutatión (GSH) es oxidada a la forma GSSG dentro de la célula en respuesta al incremento de producción de radicales libres (2), por lo que la liberación celular de glutatión oxidado (GSSG) hacia el plasma es considerada un indicador de stress oxidativo. Sin embargo los resultados obtenidos de los estudios en donde se evalúa la respuesta del glutatión al ejercicio, son contradictorios y esto tal vez se deba a cuestiones metodológicas. (32-43-47-48-49-50-51-52-53-54-55-56)
-
Peroxidación de lípidos y cambios inducidos por el ejercicio
Los resultados son aún más contradictorios, dado que existe gran variación individual de malondialdehído, y el test para su medición es poco específico (42-46-57-58-59-60-61-62-63-64-65). Pocos estudios han evaluado otros indicadores de peroxidación de lípidos.
¿Son necesarios los suplementos con antioxidantes?
El dolor muscular es un indicador de daño oxidativo inducido por el
ejercicio, por lo que varios estudios han evaluado la disminución del dolor muscular
luego de la suplementación con vitamina C, obteniéndose resultados satisfactorios
(71-72). Por el contrario
cuando el objetivo fue evaluar el rendimiento físico, los resultados no fueron
alentadores (73-79), observándose también que con dietas restringidas en
vitamina C, no se afectaba el rendimiento deportivo de los sujetos en estudio (80).
Al igual que la vitamina C, no se demostró beneficios en lo que
respecta al rendimiento deportivo y si en la disminución del dolor muscular, dado que
disminuye la peroxidación de los lípidos de la membrana celular, evitando la destrucción
de la misma (29-61-81-82-83-84-85-86-96-98-99)
No hay hasta el momento evidencia disponible que pueda sustentar el incremento de las defensas antioxidantes ante la práctica rutinaria de ejercicio. Esto es debido a que se han evaluado diferentes marcadores de stress oxidativo, y diferentes niveles de entrenamiento en los sujetos estudiados.
Estrógenos y stress oxidativo
La estructura química de los estrógenos es muy similar a la de la vitamina E y por este motivo se postuló que los estrógenos podrían ser agentes útiles para inhibir la peroxidación lipídica provocada por el ejercicio y evitar así la disrupción de la membrana celular (109).
Sin embargo, los estudios realizados hasta la fecha, no han
confirmado tal efecto. (110-111-112-120)
Los antioxidantes han sido promocionados con el fin de lograr un mejor rendimiento deportivo, una recuperación más rápida y completa luego de un ejercicio intenso y para una vida más sana.
Sin embargo las bases teóricas por las cuales los antioxidantes logran todo esto, no son tan claras.
La mayoría de los estudios hallaron que los suplementos con antioxidantes no mejoran el rendimiento deportivo.
Con respecto a la prevención del daño oxidativo como resultado del ejercicio intenso, los resultados son contradictorios. Los individuos que están entrenados generalmente muestran menos evidencia de daño muscular que los que no lo están, por lo que el entrenamiento podría incrementar las defensas antioxidantes.
No se sabe aún si este incremento en la capacidad de defensa del sistema antioxidante es suficiente para balancear el incremento del stress oxidativo inducido por el ejercicio.
Existen datos que muestran que sujetos entrenados y bajo suplementación con antioxidantes, muestran menor stress oxidativo, lo que sugiere la necesidad de más estudios para documentar fehacientemente la eficacia y seguridad de la utilización de estos agentes a largo plazo.
Debe tenerse en cuenta que la mayoría de los estudios que han evaluado el stress oxidativo inducido por el ejercicio utilizaron como puntos finales las determinaciones plasmáticas de varios subproductos del metabolismo oxidativo o de antioxidantes, y que tal vez éstos no necesariamente reflejen los cambios a nivel tisular y menos aún alteraciones fisiológicas significativas.
Esto pone en evidencia nuestro limitado entendimiento sobre la relación entre ejercicio, stress oxidativo y generación de radicales libres.
Actualmente los datos son insuficientes para recomendar suplementos de antioxidantes para atletas u otras personas que realicen actividad física regularmente.
Existe evidencia sobre posibles efectos no deseados con la utilización de megadosis por largo plazo de antioxidantes (121-122-123-124). Hennekens y col. en el editorial publicado en
The New England Journal of Medicine (124) comentan los hallazgos del estudio Finnish en que los hombres fumadores con suplemento de beta carotenos, desarrollaron más casos de cáncer de pulmón que el grupo placebo.
Estos resultados traen escepticismo sobre la utilización de antioxidantes en dosis superiores a las recomendaciones nutricionales básicas.
La controversia continúa. Sin embargo no se cuestiona la importancia de una dieta rica en sustancias antioxidantes para aquellos individuos que realizan actividad física de manera regular.
Médico
Referencias
1.
Aruoma OI. Free
radicals and antioxidant strategies in sport. J Nutr Biochem 1994;5:370–81.
2. Ji LL. Oxidative stress during exercise: implication of
antioxidant nutrients. Free Radic Biol Med 1995;18:1079–86.
3. Tiidus PM, Houston ME. Vitamin E status and response to
exercise training. Sports Med 1995;20:12–23.
4. Clarkson PM. Antioxidants and physical performance. Clin Rev Food Sci Nutr 1995;
35:131–41.
5. Maxwell SRJ. Prospects for the use of antioxidant therapies.
Drugs 1995;49:345–61.
6. Sen CK. Oxidants and antioxidants in exercise. J Appl Physiol
1995;79:675–86.
7. Dekkers JC, van Doornen LJP, Kemper HCG. The role of
antioxidant vitamins and enzymes in the prevention of exercise-induced muscle damage.
Sports Med 1996;21:213–38.
8. Alessio HM. Exercise-induced oxidative stress. Med Sci Sports
Exerc 1993;25:218–24.
9. Packer L. Oxidants, antioxidant nutrients and the athlete. J
Sports Sci 1997;15:353–63.
10. Ji LL, Leeuwenburgh C, Leichtweis S, et al. Oxidative stress
and aging. Role of exercise and its influences on antioxidant systems. Ann N Y Acad Sci
1998;854:102–7.
11. Ashton T, Rowlands CC, Jones E, et al. Electron spin
resonance spectroscopic detection of oxygen-centered radicals in human serum following
exhaustive exercise. Eur J Appl Physiol 1998;77:498–502.
12. Kanter M. Free radicals, exercise and antioxidant
supplementation. Proc Nutr Soc
1998;57:9–13.
13. Yu BP. Cellular
defenses against damage from reactive oxygen species. Physiol Rev 1994;74:139–162.
14. Aruoma OI, Halliwell B. Superoxide-dependent and
ascorbatedependent formation of hydroxl radical from hydrogen peroxide in the presence of
iron. Are lactoferrin and transferrin promoters of hydroxl-radical generation? Biochem J
1987;241:273–8.
15. Aruoma OI, Halliwell B, Gajewski W, Disdaroglu M. Copper-iron
dependent damage to the bases in DNA in the presence of hydrogen peroxide. Biochem J
1991;273;2601–4.
16. Hochstein P, Ernster L. ADP-activated lipid peroxidation
coupled on TPNH oxidase system of microsomes. Biochem Biophys Res Commun 1963;12:388–94.
22. Halliwell B, Gutteridge JMC. Oxygen free radicals and iron in
relation to biology and medicine: some problems and concepts. Arch Biochem Biophys
1986;246:501–14.
23. Simic MG, Jovanovic SV. Free radical mechanisms of DNA base
damage. In: Simic MG, Grossman L, Upton AC, eds. Mechanisms of DNA damage and repair. New
York: Plenum Press, 1986:39–49.
24. Davies KJA. Protein modification by oxidants and the role of
proteolytic enzymes. Biochem Soc Trans 1993;21:346–53.
25. Yu BP, Suescun EA, Yang
SY. Effect of age-related lipid peroxidation on membrane fluidity and
phospholipase A2: modulation by dietary restriction. Mech Ageing Dev
1992;65:17–33.
26. Halliwell B, Chirico S. Lipid peroxidation: its mechanism,
measurement, and significance. Am J Clin Nutr 1993;57(suppl):S715–24.
29. Dillard CJ, Litov RE, Savin WM, Dumelin EE, Tappel AL.
Effects of exercise, vitamin E, and ozone on pulmonary function and lipid peroxidation. J
Appl Physiol 1978;45:927–32.
32. Ji LL, Katz A, Fu R, Griffiths M, Spencer M. Blood
glutathione status during exercise: effect of carbohydrate supplementation. J Appl Physiol
1993;74:788–92.
36. Bieri JG. Vitamin E. In: Brown ML, ed. Present knowledge in
nutrition. Washington, DC: International Life Sciences Institute, 1990: 117–21.
39. Sauberlich HE. Ascorbic acid. In: Brown ML, ed. Present
knowledge in nutrition. Washington, DC: International Life Sciences Institute,
1990:132–41.
40. Olson JA. Vitamin A. In: Brown ML, ed. Present knowledge in
nutrition. Washington, DC: International Life Sciences Institute, 1990:96–107.
42. Duthie GG, Robertson JD, Maughan RJ, Morrice PC. Blood
antioxidant status and erythrocyte lipid peroxidation following distance running. Arch
Biochem Biophys 1990;82:
78–83.
43. Camus G, Felekidis A, Pincemail J, et al. Blood levels of
reduced/oxidized glutathione and plasma concentration of ascorbic acid during eccentric
and concentric exercises of similar energy
cost. Arch Int Physiol Biochim Biophys 1994;102:67–70.
44. Pincemail J, Deby C, Camus G, et al. Tocopherol mobilization
during intensive exercise. Eur J Appl Physiol 1988;57:189–91.
45. Camus G, Pincemail J, Roesgen A, Dreezen E, Sluse FE, Deby C.
Tocopherol mobilization during dynamic exercise after beta-adrenergic blockade. Arch Int
Physiol Biochim Biophys 1990;98:121–6.
46. Hübner-Wo´zniak E, Panczenko-Kresowska B, Lerczak K, Po´snik
J. Effects of graded treadmill exercise on the activity of blood antioxidant enzymes,
lipid peroxides and nonenzymatic anti-oxidants in long-distance skiers. Biol
Sport 1994;11:217–26.
47. Sastre J, Aseni M, Gasco
E, et al. Exhaustive physical exercise causes oxidation of glutathione
status in blood: prevention by antioxidant administration. Am J Physiol 1992;263:R992–5.
48. Tessier F, Margaritis I, Richard M, Moynot C, Marconnet P.
Selenium and training effects of the glutathione system and aerobic performance. Med Sci
Sports Exerc 1995;27:390–6.
49. Gohil K,Viguie C, Stanley WC, Brooks GA, Packer L. Blood
glutathione oxidation during human exercise. J Appl Physiol 1988;64: 115–9.
50. Laires MJ, Madeira F, Sérgio
J, et al. Preliminary study of the relationship between plasma and
erythrocyte magnesium variations and some circulating pro-oxidant and antioxidant indices
in a standardized physical effort. Magnes Res 1993;6:233–8.
51. Viguie CA, Frei B, Shigenaga MK, Ames BN, Packer L, Brooks
GA. Antioxidant status and indexes of oxidative stress during consecutive days of
exercise. J Appl Physiol 1993;75:566–72.
52. Kretzschmar M, Muller D. Aging, training and exercise. A
review of effects on plasma glutathione and lipid peroxides. Sports Med 1993;15:196–209.
53. Marin E, Hanninen O, Muller D, Klinger W. Influence of acute
physical exercise on glutathione and lipid peroxides in blood in rat and man. Acta Physiol
Hung 1990;76:71–6.
54. Sahlin K, Ekberg K, Cizinsky S. Changes in plasma
hypoxanthine and free radical markers during exercise in man. Acta Physiol Scand
1991;142:273–81.
55. Ohno H, Sato Y, Yamashita
K, et al. The effect of brief physical exercise on free radical scavenging
enzyme systems in human red blood cells. Can J Physiol Pharmacol 1986;64:1263–5.
56. Evelo CTA, Palmen NGM,
Artur Y, Janssen GME. Changes in blood glutathione concentrations, and in
erythrocyte glutathione reductase and glutathione S-transferase activity after running
training and after participation in contests. Eur J Appl Physiol 1992;64:354–8.
57. Kanter MM, Lesmes GR,
Kaminsky LA, La Ham-Saeger J, Nequin ND. Serum
creatine kinase and lactate dehydrogenase changes following an eighty kilometer race. Eur
J Appl Physiol 1988;57:60–3.
58. Kanter MM, Nolte LA,
Holloszy JO. Effects of an antioxidant vitamin mixture on lipid peroxidation
at rest and postexercise. J Appl Physiol 1993;74:965–9.
59. Maughan RJ, Donnelly AE, Gleeson M, Whiting PH, Walker KA.
Delayed-onset muscle damage and lipid peroxidation in man after a downhill run. Muscle
Nerve 1989;12:332–6.
60. Lovlin R, Cotte W, Pyke I, Kavanagh M, Belcastro AN. Are
indices of free radical damage related to exercise intensity. Eur J Appl Physiol
1987;56:313–6.
61. Sumida S, Tanaka K, Kitao H, Nakadomo F. Exercise-induced
lipid peroxidation and leakage of enzymes before and after vitamin E supplementation. Int
J Biochem 1989;21:835–38.
62. Maxwell SRJ, Jakeman P, Thomason H, et al. Changes in plasma
antioxidant status during eccentric exercise and the effect of vitamin supplementation.
Free Radic Res Commun 1993;19:191–202.
63. Sen CK, Rankinen T, Vaisanen S, Rauramaa R. Oxidative stress
after human exercise: effect of N-acetylcysteine supplementation. J Appl Physiol
1994;76:2570–7.
64. Viinikka L, Vuori J, Ylikorkala D. Lipid peroxides,
prostacyclin, and thromboxane A2 in runners during acute exercise. Med Sci Sports Exerc
1984;16:275–7.
65. Sahlin K, Cizinsky S, Warholm M, Hoberg J. Repetitive static
muscle contractions in humans: a trigger of metabolic and oxidative stress? Eur J Appl
Physiol 1992;64:228–36.
71. Staton WM. The influence of ascorbic acid in minimizing postexercise muscle soreness in young men. Res Q 1952;23:356–60.
72. Kaminski M, Boal R. An effect of ascorbic acid on
delayed-onset muscle soreness. Pain 1992;50:317–21.
73. Bucci L. Nutrients as ergogenic aids for sports and exercise.
Boca Raton, FL: CRC Press, 1993:32–39, 42–45.
79. Keith RE, Merrill E. The effects of vitamin C on maximal grip strength and muscular endurance. J Sports Med 1983;23:253–6.
80. Van der Beek EJ, van Dokkum W, Schrijver J, Wesstra A,
Kistemaker C, Hermus RJJ. Controlled vitamin C restriction and physical performance in
volunteers. J Am Coll Nutr 1990;9:332–9.
81. Clarkson PM, Tremblay I. Rapid adaptation to exercise induced
muscle damage. J Appl Physiol 1988;65:1–6.
82. Clarkson PM, Nosaka K, Braun B. Muscle function after
exerciseinduced muscle damage and rapid adaptation. Med Sci Sports Exerc 1992;24:512–20.
83. Helgheim I, Hetland Q, Nilsson S, Ingjer F, Stromme, SB. The
effects of vitamin E on serum enzyme levels following heavy exercise. Eur J Appl Physiol
1979;40:283–9.
84. Francis KT, Hoobler T. Failure of vitamin E and delayed
muscle soreness. J Med Assoc Alabama 1986;55:15–8.
85. Rokitzki L, Logemann E, Huber G, Keck E, Keul J. _-Tocopherol
supplementation in racing cyclists during extreme endurance training. Int J Sport Nutr
1994;4:253–64.
86. Gerster H. Function of vitamin E in physical exercise: a
review. Z Ernahrungswiss 1991;30:89–97.
96. Kobayashi Y. Effect of vitamin E on aerobic work performance
in man during acute exposure to hypoxic hypoxia. PhD dissertation. University of New
Mexico, Albuquerque, 1974.
98. Simon-Schnass I, Pabst H. Influence of vitamin E on physical
performance. Int J Vitam Nutr Res 1988;58:49–54.
99. Bunnell RH, De Ritter E, Rubin SH. Effect of feeding
polyunsaturated fatty acids with a low vitamin E diet on blood levels of tocopherol in men
performing hard physical labor. Am J Clin Nutr 1975;28:706–11.
109. Ji LL. Exercise and oxidative stress: role of cellular
oxidative systems. Exerc Sci Sports Rev 1995;23:135–40.
110. Capel I, Jenner M, Williams D. The effect of prolonged oral
contraceptives steroid use on erythrocyte glutathione peroxidase activity. J Steroid
Biochem 1981;14:729–32.
111. Kanaley JA, Ji LL. Antioxidant enzyme activity during prolonged exercise in amenorrheic and
aumenorrheic athletes. Metabolism 1991;40:88–92.
112. Jenkins, RR, Drause D, Schofield LS. Influence of exercise
on clearance of oxidant stress products and loosely bound iron. Med Sci Sports Exerc
1993;25:213–317.
120. Thompson HS, Hyatt JP, DeSouza MJ, Clarkson PM. The effects
of oral contraceptives on delayed onset muscle soreness following exercise. Contraception
1997;56:59–65.
121. Herbert V. Viewpoint: does mega-C do more good than harm or
more harm than good? Nutrition Today 1993;Jan/Feb:28–32.
122. Cao G, Cutler RG. High concentrations of antioxidants may
not improve defense against oxidative stress. Arch Gerontol Geriatr 1993;17:189–201.
123. Hennekens CH, Buring JE, Peto R. Antioxidant vitamins:
benefits not yet proved. N Engl J Med 1994;330:1080–1.
124. Heinonen OP, Huttunen JK,
Albanes D, et al. The effect of vitamin E and beta carotene on the incidence
of lung cancer and other cancers in male smokers. N Engl J Med 1994;330:
Ir
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