فصل دوم: مبانی نظری و پیشینه پژوهش
2-1- مقدمه. 13
2-2- مبانی نظری.. 13
2-2-1- فرآیند استرس اکسیداتیو. 13
2-2-2- گونه های اکسیژن فعال ( ROS) 14
2-2-3- رادیکال های آزاد و پراکسیداسیون چربی.. 14
2-2-3-1- منابع تولید رادیکال های آزاد. 16
2-2-3-2- مکانیسم های تولید رادیکال های آزاد در جریان ورزش هوازی.. 16
2-2-4- سیستم های دفاع آنتی اکسیدانی.. 17
2-2-4-1- مواد آنتی اکسیدانی طبیعی اصلی.. 17
2-2-4-2- مکمل های آنتی اکسیدانی.. 18
2-2-5- اندازه گیری استرس اکسیداتیو در انسان. 19
2-2-6- فعالیت بدنی و استرس اکسیداتیو. 19
2-2-7 ال-کارنیتین.. 21
2-2-7-1- مواد غذایی حاوی ال کارنیتین و منابع آن. 21
2-2-7-2- نقش ال -کارنیتین در اکسیداسیون چربی ها 22
2-2-7-3- نقش ال کارنیتین در فعالیت بدنی.. 23
2-2-7-4- نقش کارنیتین در تمرینات استقامتی.. 24
2-2-7-5- نقش کارنیتین در تمرینات شدید. 24
2-2-7-6- خلاصه تاثیرات کارنیتین بر عملکرد ورزشی.. 25
2-3- پیشینه تحقیق.. 26
2-3-1- تأثیر فعالیت بدنی بر کراتین کیناز. 26
2-3-2- تأثیر فعالیت بدنی بر مالون دی آلدئید. 26
2-3-3- تأثیر فعالیت بدنی بر ظرفیت آنتی اکسیدانی توتال. 28
2-3-4- ال استیل سیستئین.. 29
2- 3-5- پلی فنول ها 29
2-3-6- متیل سولفونیل متان. 29
2-3-7- ویتامین C.. 30
2-3-8- امگا 3. 31
2-4- جمع بندی.. 32
فصل سوم: روش شناسی پژوهش
3-1- مقدمه. 35
3-2- روش تحقیق.. 35
3-3- جامعه آماری و حجم نمونه. 35
3-4- روش نمونه گیری.. 35
3-5- معیارهای ورود به طرح.. 36
3-6- متغیرهای تحقیق.. 36
3-6-1- متغیرهای مستقل.. 36
3-6-2- متغیرهای وابسته. 36
3-7- ابزار جمع آوری اطلاعات… 36
3-8- شیوه اندازه گیری.. 39
3-8-1- مرحله ارزیابی اولیه. 39
3-8-1-1- تکمیل فرم مشخصات… 39
3-8-1-2- روش اندازه گیری قد و وزن. 39
3-8-1-3- اندازه گیری شاخص توده بدنی (BMI ) 39
3-8-1-4- روش برآورد حداکثراکسیژن مصرفی.. 39
3-8-2- مرحله انتخاب آزمودنی ها 40
3-8-3- مرحله ارزیابی نهایی.. 41
3-8-4- روش اندازه گیری مالون دی آلدئید خون. 44
3-8-5- روش اندازه گیری کراتین کیناز. 44
3-8-6 – روش اندازه گیری ظرفیت آنتی اکسیدانی توتال. 44
3-8-7- روش اندازه گیری بیلی روبین.. 45
3-8-8- روش تجزیه و تحلیل آماری.. 45
فصل چهارم: تجزیه و تحلیل یافته ها
4-1- مقدمه. 47
4-2- تجزیه و تحلیل توصیفی داده ها 47
4-3- آزمون فرضیههای تحقیق.. 49
4-3-1- فرضیه اول. 49
4-3-2- فرضیه دوم. 53
4-3-3- فرضیه سوم. 57
4-3-4- فرضیه چهارم. 61
فصل پنجم: بحث و نتیجه گیری
5-1-مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………. 66
5-2-خلاصه پژوهش……………………………………………………………………………………………………. 66
5-3- تغییرات ظرفیت آنتی اکسیدانی توتال پلاسما ……………………………………………………………… 66
5-4- تغییرات غلظت مالون دی آلدئید سرم……………………………………………………………………….. 67
5-5- تغییرات غلظت کراتین کیناز سرم ……………………………………………………………………………. 68
5-6- تغییرات غلظت بیلی روبین سرم………………………………………………………………………………. 69
5-7- نتیجه گیری………………………………………………………………………………………………………… 69
5-8 -پیشنهادات………………………………………………………………………………………………………….. 70
5-8-2- پیشنهادهای پژوهشی………………………………………………………………………………………… 70
5-8-1- پیشنهادهای كاربردی…………………………………………………………………………………………. 70
منابع و مآخذ : 71
چکیده انگلیسی ………………………………………………………………………………………………………….. 88
مقدمه
علم ورزش دانش جدیدی است که در چند دهه اخیر با تلاش و علاقه متخصصان و پژوهشگران به دنیا معرفی شده است، دانشی که در جامعه امروز به دلیل کاربردها و جذابیت های متنوع خود از اهمیت خاصی برخوردار است و تقریباً تمامی مردم و نهادهای اجتماعی را به نحوی با خود مربوط می کند (9 ).
ورزش و فعالیت بدنی، به عنوان یک وسیله مؤثر و مفید در پیشگیری، درمان و توان بخشی برای بسیاری از امراض و اختلالات پزشکی، حتی قبل از توصیه و تجویز روش های پیشرفته پزشکی مورد نظر می باشد (16). با وجود این که فعالیت بدنی منظم، دارای مزایای بسیاری در رابطه با تندرستی است، می توان آن را به عنوان یک عامل استرس زای بدنی در نظر گرفت که احتمالاً به دلیل تولید مقادیر فراوان گونه های اکسیژن و نیتروژن فعال، می تواند سلول ها را در معرض آسیب های اکسیداتیو قرار دهد (33).
بسیاری از محققین علوم ورزشی معتقدند، فعالیت بدنی با شدت بالا و طولانی مدت می توانند با افزایش رادیکال های آزاد، باعث آسیب سلول شده و روند پیری را تسریع کنند (144،141،61،8).
طی سال های اخیر نقش رادیکال های آزاد و یا به عبارت دیگر گونه های اکسیژن فعال در رشد و پیشرفت بسیاری از بیماری ها از جمله اختلالات نورولوژیکی و قلبی عروقی به طور چشمگیری مورد توجه قرار گرفته است (113،27).
بدن انسان دارای یک سیستم دفاعی جهت مقابله با رادیکال های آزاد موسوم به سیستم آنتی اکسیدان است. عدم تعادل بین میزان رادیکال آزاد تولید شده و ظرفیت آنتی اکسیدان باعث استرس اکسیداتیو می گردد (113،85،27). رادیکال های آزاد باعث آسیب در اکثر ماکرومولکول ها شامل لیپیدها، پروتئین ها و اسیدهای نوکلئیک می گردند. شدت آسیب های ناشی از رادیکال های آزاد به میزان آن ها، طول دوره مجاورت با آن ها و نوع آن ها بستگی دارد. یون های فلزی نظیر آهن دارای نقش کاتالیزوری مهمی در عملکرد گونه های اکسیژن فعال (ROS)[1] هستند (24). تولید گونه های فعال اکسیژن فرآیندی طبیعی در ارگانیزم هوازی است.
شواهد مستقیم و غیرمستقیم نشان می دهند فعالیت بدنی سنگین می تواند منجر به افزایش تولید رادیکال آزاد در عضله اسکلتی و سایر بافت های فعال شود (143). هرچند جریان اکسیژن در زنجیره انتقال الکترونی میتوکندری منبع اصلی تولید ROS می باشد، مسیرهای دیگری مانند مسیر زانتین اکسیداز[2] نیز می تواند هنگام یا پس از فعالیت ورزشی فعال شوند. بنابراین تأمین ناکافی ATP درون عضلانی در فعالیت های هوازی و بی هوازی (هردو) می تواند به تولید ROS بیانجامد (143). به نظر می رسد، شیوه زندگی از جمله ورزش، تغذیه، کشیدن سیگار و مصرف مشروبات الکلی نیز در فرآیند استرس اکسیداتیو نقش داشته باشد (8).
درهمین راستا، برخی از ورزشکاران حرفه ای و آماتور معتقدند با مصرف آنتی اکسیدان های غیرآنزیمی از قبیل ویتامین C، E، کارنیتین و…به صورت مکمل های غذایی، می توانند ازطریق شکار رادیکال های آزاد عملکرد ورزشی خویش را ارتقا بخشند (140). برخی از تحقیقات حاکی از تأثیر مثبت مکمل های غذایی درجهت کاهش استرس اکسیداتیو است (140،121،97،34). ازسوی دیگر، برخی از تحقیقات نشان داده اند که استفاده از این مکمل ها هیچ تأثیر مثبتی درجهت کاهش رادیکال های آزاد و استرس اکسیداتیو ناشی ازفعالیت ندارند (117،112). لذا در تحقیق حاضر نیز به بررسی خواص آنتی اکسیدانی یکی دیگر از مواد آنتی اکسیدان که به خاصیت آنتی اکسیدانی آن در فعالیت های بدنی کمتر پرداخته شده است متمرکز می شویم.
1-2- بیان مسئله
از آن جا که موجودات زنده دائماً در معرض استرس اکسیداتیو قرار دارند، لذا از ساز و کارهای دفاع آنتی اکسیدانی نیز برخوردارند (8). استرس اکسیداتیو هنگامی رخ می دهد که موازنه هموستازی بین توانایی های اکسیدانی وآنتی اکسیدانی موجود در سیستم های بیولوژیکی مختل شود (133،31،8). اگر چه ورزش حاد و فعالیت بدنی شدید باعث افزایش تولید گونه های اکسیژن فعال (واکنش پذیر) در عضلات اسکلتی، کبد و قلب شده، باعث استرس اکسیداتیو می گردد (109،84،37،31،23،8). اما ورزش منظم و متوسط از طریق افزایش دفاع آنتی اکسیدانی منجر به کاهش استرس اکسیداتیو و کاهش عوارض دیابت خواهد شد (84،31). در پاسخ به فعالیت های استقامتی مصرف اکسیژن در بدن انسان به طور سیستمیک10تا20 برابر افزایش می یابد (89). در عضلات، میزان این افزایش بیشتراست و به 100 تا200 برابر زمان استراحت می رسد
(140). نشت گونه های اکسیژن فعال از میتوکندری درحین فعالیت منبع اصلی برای استرس اکسیداتیو است (97). بنابراین عضلات در برابر آسیب اکسیدانی بالقوه ای که به هنگام ورزش یا بعد از آن رخ می دهد به حفاظت آنتی اکسیدانی بیشتری نیاز دارند (8). محققان همواره در تلاش هستند تا مزایای مکمل های آنتی اکسیدان را مورد بررسی قرار دهند (116). ازدیدگاه نظری مصرف آنتی اکسیدان های غیرآنزیمی مختلف از قبیل ویتامینC و E با شکار رادیکال های آزاد استرس اکسیداتیو ناشی از فعالیت را کاهش می دهد (123،83،8). افزایش رادیکال های آزاد به هنگام فعالیت بدنی می تواند هموستاز مواد آنتی اکسیدانی و پرواکسیدان های درون سلولی را به هم زده و در نتیجه باعث التهاب، استرس اکسیداتیو، خستگی و آسیب عضلانی گردد (110،61،8).
فشار ایسکمیک رایج ترین نوع استرس است که قلب را تحت تاثیر قرار می دهد. ایسکمیک عضله قلبی هنگامی رخ می دهد که جریان خون قلب برای برطرف کردن نیاز های متابولیک عضله قلبی کافی نباشد. در نتیجه این عارضه، عملکرد پمپاژی عضله قلب دچار اختلال می شود. انقباض ریتمیک مختل می گردد (بد ریتمی) و در موارد حاد و طولانی مدت صدمه غیر قابل برگشت بافتی رخ می دهد که با نکروز عضله قلبی یا سکته قلبی مشخص می گردد. در انسان این موقعیت پاتولوژیک پیچیده، بیماری ایسکمیک قلبی نامیده می شود. بیماری ایسکمیک علت مرگ و میر در جوامع توسعه یافته می باشد. پیشرفت بیماری ایسکمیک قلبی مربوط به پر فشار خونی شریان سیستمیک است. در این جوامع پر فشار خونی علت 50 درصد از معلولیت ها و مرگ و میر ها در افراد مسن می باشد. روش هایی که به سرعت جریان خون را تامین می کنند (مانند خون رسانی به منطقه ایسکمیک عضله قلبی) می توانند مرگ و میر را تقریباً به نصف کاهش دهند و اگر درمان به تاخیر بیفتد اثر بخشی خون رسانی مجدد کاهش می یابد. اگر چه خون رسانی مجدد اولیه تنها راه نجات عضله قلبی مبتلا به ایسکمیک است، خون رسانی مجدد خود باعث آریتمی و بد کاری برگشت پذیر قلب می شود (123).
ال -کارنیتین[3] یک آنتی اکسیدان قوی است که از کارنیتین و زنجیره کوتاه آسیل کارنیتین تشکیل شده است (39). در بدن انسان از ترکیب دو اسید آمینه لیزین و متیونین ساخته می شود (75،20). محافظت از سلول های آندوتلیال قلب در برابر استرس اکسیداتیو وآسیب میوکارد (42)، کاهش آسیب کبدی ناشی از مصرف دوکسوربیسین[4] (دوکسوربیسین یک آنتی بیوتیک است که به طورگسترده در درمان انواع مختلف تومورهای جامد استفاده می شود) (26)، درمان اختلالات عصبی در انسان (41)، ناباروری مردان، بیماری آلزایمر(36)، بهبود کبد چرب (149) و… از جمله خاصیت آنتی اکسیدانی احتمالی این ماده به شمار می آیند. ال- کارنیتین همچنین می تواند به جلوگیری و کاهش آسیب ایسکمی جریان مجدد کمک کند (148). سوپر اکسید دسمیوتاز، کاتالاز، گلوتاتیون پراکسیداز و گلوتاتیون اس- ترنسفراز برخی از آنزیم های ضد اکسایشی هستند. سوپر اکسید دسمیوتاز سبب دسمیوتاسیون رادیکال سوپر اکسید به پر اکسید هیدروژن و اکسیژن می شوند. بنابراین، تصور می شود که نقش سوپر اکسید دسمیوتاز ها در دفاع ضد اکسایشی، باید با اعمال کاتالاز و یا گلوتاتیون پر اکسیداز در خنثی کردن پر اکسید هیدروزن مورد توجه قرار گیرد. واکنش هابر –ویس هنگامی اتفاق می افتد که رادیکال سوپر اکسید با پر اکسید هیدروژن وارد واکنش شده، رادیکال هیدروکسیل را تولید کند. اگر این واکنش در بدن موجود زنده انجام شود، رادیکال سوپر اکسید مستقیماً به تولید رادیکال هیدروکسیل منجر می شود. با وجود این در محلول خنثی، ثابت سرعت این واکنش در حدود 2 مول در ثانیه است. بنابراین، واکنش هابر- ویس به ندرت در بدن موجود زنده به وقوع می پیوندد. نقش دیگر رادیکال سوپر اکسید دخالت آن در تولید رادیکال هیدروکسیل است. از آن جا که رادیکال سوپر اکسید به عنوان یک عامل احیا کننده عمل می کند می تواند سبب احیای یون های فلزی شده، احتمال وقوع واکنش فنتون را افزایش دهد.
رادیکال سوپر اکسید تقریباً در تمام سلول های هوازی تشکیل می شود و به روش های شیمیایی، فیزیکوشیمیایی و آنزیمی تولید می شود. منبع اصلی این تولید عبارت است از نشت از مسیرهای احیای اکسیژن در زنجیره های انتقال الکترون موجود در میتوکندری و شبکه آندوپلاسمی. در این سلول ها نقش اصلی رادیکال سوپر اکسید عمل باکتری کشی است. در محلول های آبی، فعالیت رادیکال سوپر اکسید کم است. بنابراین این رادیکال یک گونه اکسیژن فعال نیست. شواهد زیادی نشان می دهد که در بدن موجود زنده ، رادیکال سوپر اکسید توسط سوپر اکسید دسمیوتاز (SOD) دفع می شود.از آن جا که پر اکسید هیدروژن، الکترون غیر زوجی (فرد) ندارد، نمی توان آن را یک رادیکال شناخت. پر اکسید هیدروژن یک ترکیب نسبتاً پایدار است و به سادگی از میان غشاهای بیولوژیکی عبور می کند در حالی که رادیکال سوپر اکسید بدون کمک یک کانال آنیونی قادر به انجام چنین کاری نیست.
گلوسین در سال 2006 فعالیت آنتی اکسیدانی ال- کارنیتین را در شرایط آزمایشگاهی تحقیق کرد و متوجه شد که ال- کارنیتین در مهار آنیون سوپر اکسید، رادیکال و پر اکسید هیدروژن می تواند موثر باشد(69).
این ماده به صورت مکمل در اکثر مواد غذایی حیوانی مانند گوشت قرمز، لبنیات و آووکادو یافت می شود، غذاهای گیاهی منبع خوبی برای این ماده نمی باشند (125). از لحاظ تئوری این مکمل ها ممکن است محتوای کارنیتین را افزایش داده و باعث تسهیل ورود اسیدهای چرب زنجیره بلند به میتوکندری سلول ها شوند (144،75،39،20،6). اگر غلظت کارنیتین پلاسما از بازجذب کلیوی آن بیشتر باشد، کارنیتین اضافی با پاک سازی تقریبی فیلتراسیون گلومرولی از طریق ادرار حذف می گردد. نیمه عمر کارنیتین در بدن انسان دو تا سه ساعت بیان شده است (39،1). با توجه به خواص آنتی اکسیدانی ال-کارنیتین و احتمال تأثیر آن بر استرس اکسیداتیو ناشی از فعالیت، این تحقیق با عنوان تأثیر مصرف دو هفته مکمل ال-کارنیتین بر استرس اکسیداتیو ناشی از فعالیت هوازی شدید صورت گرفته است.
1-3 اهمیت و ضرورت تحقیق
با توجه به گستردگی و اهمیت ویژه پدیده ورزش و تربیت بدنی و اثرات آن در جامعه، ضرورت توجه بیشتر به آن امری اجتناب ناپذیر است. بدیهی است فعالیت های علمی و فرهنگی با پشتوانه طرح های پژوهشی، حرکتی اساسی بوده و نقش ارزنده ای در جهت انطباق دست آوردها با نیازهای واقعی هر جامعه خواهد داشت (14). سال هاست که پژوهشگران حیطه ورزش، تأثیرات بالقوه آنتی اکسیدان ها را جهت مقابله با آثار گونه های اکسیژن فعال، در زمینه های آسیب عضلانی، خستگی عضلانی، پراکسیداسیون چربی و آسیب پروتئین ها در جریان ورزش مورد بررسی قرار داده اند (116). درمورد کارایی سیستم آنتی اکسیدانی بدن در مقابله با رادیکال های آزاد ناشی از فعالیت و میزان اثرگذاری مصرف آنتی اکسیدان ها به صورت مکمل های غذایی بر استرس اکسیداتیو و آسیب عضلانی ناشی ازآن در میان محققین اختلاف نظر وجود دارد (132،121،86).
برخی از محققین معتقدند مصرف مواد آنتی اکسیدانی به صورت مکمل های غذایی نمی تواند تأثیری بر استرس اکسیداتیو داشته باشد (47). وحتی برخی از محققین گزارش کرده اند که مصرف این مکمل ها می توانند سبب افزایش استرس اکسیداتیو گردد (120،46). عقیده برخی ها نیز بر این است که سیستم آنتی اکسیدانی بدن در فعالیت های شدید و طولانی مدت توانایی مقابله با رادیکال های آزاد را ندارد واستفاده از آنتی اکسیدان ها به صورت مکمل های غذایی می توانند باتقویت سیستم آنتی اکسیدانی، باعث کاهش استرس اکسیداتیو، رادیکال های آزاد شده و در نتیجه فرآیند آسیب سلول را به تأخیر انداخته و یا حتی آن را متوقف کند (132،121). گزارش اکثر محققین، حاکی از تأثیر مصرف آنتی اکسیدان ها بر استرس
اکسیداتیو است (132،67،30). امروزه مکمل های غذایی گوناگون جهت افزایش عملکرد ورزشکاران معرفی شده اند که در این بین، ال -کارنیتین به عنوان یکی ازمواد نیرو افزا شناخته شده است (81).
باتوجه به معدود مطالعات انجام شده، چنین به نظر می رسد تحقیق اندکی روی چگونگی تأثیر مصرف ال -کارنیتین بر استرس اکسیداتیو ناشی از فعالیت هوازی شدید، صورت گرفته است. همچنین در مورد تأثیر یا عدم تأثیر این ماده بر عملکرد ورزشکاران، در فعالیت های هوازی نتایج هم سو ودقیقی وجود ندارد، بیشتر مطالعاتی هم که در این بخش انجام شده، تأثیر ال -کارنیتین را بر فعالیت های هوازی زیر بیشینه بررسی کرده اند (1). لذا با توجه به مواردگفته شده، ضرورت تحقیق در رابطه با بررسی تأثیرات آنتی اکسیدانی این ماده براسترس اکسیداتیو احساس می شود.
1-4- اهداف تحقیق
1-4-1- هدف کلی
بررسی تأثیر مصرف دو هفته مکمل ال- کارنیتین بر شاخص های ظرفیت آنتی اکسیدانی توتال (TAC)[5]، مالون دی آلدئید ((MDA[6]، کراتین کیناز ((CK[7] و بیلی روبین متعاقب فعالیت هوازی شدید.
1-4-2- اهداف ویژه
اهداف ویژه این پژوهش به شرح زیر بیان می شود:
1- بررسی تأثیر مصرف دو هفته مکمل ال -کارنیتین بر ظرفیت آنتی اکسیدانی توتال پلاسما پس از فعالیت هوازی شدید.
2- بررسی تأثیر مصرف دو هفته مکمل ال -کارنیتین برمالون دی آلدئید سرم پس از فعالیت هوازی شدید.
3- بررسی تأثیر مصرف دو هفته مکمل ال -کارنیتین بر کراتین کیناز سرم پس از فعالیت هوازی شدید.
4- بررسی تأثیر مصرف دو هفته مکمل ال -کارنیتین بر بیلی روبین سرم پس از فعالیت هوازی شدید.
1-5- فرضیه های تحقیق