Oxidativer Stress und Training: Sind Antioxidantien nötig?

So oft im Sport gehört, bezieht sich oxidativer Stress auf das Ungleichgewicht zwischen der Produktion von Pro-Oxidantien und der Fähigkeit eines biologischen Systems, reaktive Zwischenprodukte schnell zu entgiften.

Was sind freie Radikale?

Atome oder Atomgruppen, die ein einzelnes Elektron zum Paaren besitzen und deshalb sehr reaktiv sind. Diese Radikale durchstreifen unseren Körper und versuchen, ein Elektron von stabilen Molekülen zu stehlen, um ihre elektrochemische Stabilität zu erreichen.

Sobald das passiert, entsteht eine chemisch instabile Verbindung, die ebenfalls gezwungen ist, das „gestohlene“ Elektron von einem benachbarten Molekül zu holen, und dieses wiederum von einem anderen (Kettenreaktion)

Freie Radikale beschleunigen das Altern

Die Wirkung freier Radikale führt zu einer Erosion der Zellmembran oder der DNA- und RNA-Ketten. Die Erosionen der Zellmembran verringern ihre Durchlässigkeit und damit ihre Funktion, sodass mit der Zeit der Anteil beschädigter Zellen bis zu 50 % im Alter ansteigt; das bildet die Grundlage des Alterns und öffnet die Tür für Krankheiten.

Welche freien Radikale gibt es?

Die häufigsten freien Radikale lassen sich in drei Gruppen einteilen:

1. ROS (reaktive Sauerstoffspezies): Superoxid-Anion (-O2-), Wasserstoffperoxid (H2O2) und Hydroxylradikal (-OH). Entstehen bei aeroben Oxidationsprozessen in den Mitochondrien.
2. RNS oder NOS (reaktive Stickstoffspezies): Peroxynitrit (ONO2-), das aus der Oxidation von NO entsteht.
3. Sekundäre radikalische Spezies, die aus freien Radikalen entstehen: Lipidperoxidation, Protein-Carbonyle, Nitrotyrosin…

Antioxidantien zur Kontrolle der freien Radikale

Ein Antioxidans ist ein Molekül, das andere vor Oxidation schützt, indem es selbst oxidiert wird (Reaktionen mit Kupfer und Eisen) und sich in ungefährliche Verbindungen verwandelt. Außerdem schaffen sie ein günstiges Umfeld, damit andere Antioxidantien wirken können (Kaskadenmechanismus).

Unser eigener Körper produziert in moderaten Mengen freie Radikale, um gegen Bakterien und Viren zu kämpfen, die anschließend vom eigenen System leicht neutralisiert werden

Antioxidative Systeme im Körper

Der menschliche Körper besitzt aufgrund seines aeroben Stoffwechsels eigene entgiftende oder antioxidative Systeme. Dazu gehören:

• ENZYMATISCHE SYSTEME: Katalase und Superoxiddismutase (SOD); außerdem weitere wie GPX, TPX, GRX, TRX…
• NICHT-ENZYMATISCHE SYSTEME: Hervorzuheben sind Glutathion (GSH), Harnsäure und Bilirubin. GSH ist ein Tripeptid, das in der Leber synthetisiert wird und eine Sulfhydryl- oder Thiolgruppe (-SH) enthält, die es ideal macht, die Wirkung freier Radikale abzuschwächen. Es ist das zentrale Element vieler enzymatischer Entgiftungssysteme (GSH-Peroxidase und GSH-Reduktase, selenabhängig).
• ERNÄHRUNG: Ascorbinsäure (Vitamin C) und Carotinoide (in Obst und Gemüse); Tocopherole und Vitamin E (Samen, einige Pflanzenöle und natives Olivenöl), Polyphenole aus roten Früchten; Mineralien (Se, Fe, Cu, Zn); Flavonoide usw.

Oxidativer Stress und körperliche Bewegung

So oft im Sport gehört, bezieht sich oxidativer Stress auf das Ungleichgewicht zwischen der Produktion von Pro-Oxidantien und der Fähigkeit eines biologischen Systems, reaktive Zwischenprodukte schnell zu entgiften (Antioxidantien). Das kann zwei Gründe haben:

1. Übermäßige Bildung von ROS und RNS
2. Defizit an AOX-Systemen.

In jedem Fall ist bekannt, dass ein hoher oxidativer Stress Schäden an Makromolekülen verursacht und die Signal- und Kontrollmechanismen der Redoxreaktionen stört

Aerobes Training erhöht freie Radikale

Sportliche Betätigung führt zu einem Anstieg freier Radikale, da der Sauerstoffverbrauch und die oxidativen Prozesse im Vergleich zum Ruhezustand steigen. Als Hauptursache für die erhöhte Produktion von ROS und RNS gilt die mitochondriale Elektronentransportkette, die für über 90 % des zellulären VO2 verantwortlich ist.

Außerdem sind die Fasern vom Typ I und das aerobe Training mit einer höheren Produktion freier Radikale verbunden als Fasern vom Typ II und anaerobes Training (Krafttraining)

Nach dem Training führt die sofortige Reperfusion freie Radikale in diese Bereiche, was dort ebenfalls Schäden verursachen kann.

Auswirkungen freier Radikale auf die Skelettmuskulatur

Modulation der Kraftproduktion

Es gibt einen optimalen zellulären Redoxzustand für die Muskelkraftproduktion („Hormesis“). Auslösung von Muskelermüdung

Muskelermüdung wird definiert als die durch Training verursachte Verringerung der Fähigkeit des Skelettmuskels, Kraft zu erzeugen. Einer der Gründe ist oxidativer Stress: Es wurde gezeigt, dass ROS auf die Myofibrillenproteine wirken und deren Empfindlichkeit gegenüber Ca2+ verringern. Das Auftreten von Muskelermüdung kann in Phasen hoher Belastung durch Antioxidantien wie N-Acetylcystein (NAC) verzögert werden, einem Thiol-Donator (-SH), der die Resynthese von Glutathion (endogenes Antioxidans) ermöglicht.

Anpassungsreaktion auf Training

Bei akuten Reaktionen auf eine einzelne Trainingseinheit steigt der oxidative Stress, aber bei chronischen Reaktionen auf Training gibt es Vorteile durch wiederholte akute Schäden, die mit diesem oxidativen Stress verbunden sind.

Experimentelle Belege unterstützen die Idee, dass durch regelmäßiges Training ROS als Induktoren der antioxidativen Systeme wirken, besonders im Skelettmuskel.

Das alles geschieht durch die Aktivierung der redox-Signalwege, die Veränderungen in der Gen- und Enzymausprägung ermöglichen: in den meisten Studien ↑ SOD und GPX; während CAT nicht so stark ansteigt

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Antioxidantien zur Reduzierung von oxidativem Stress

Wie bereits gesehen, spielen Antioxidantien eine entscheidende Rolle bei der Neutralisierung von ROS, wobei unser Körper eigene Mechanismen hat, um sie zu bekämpfen. Manchmal kann dieses Gleichgewicht der regulierenden Substanzen gestört sein. Außerdem ist es nicht immer sinnvoll, Antioxidantien direkt vor oder nach dem Training einzunehmen.

Deshalb kann außer in Mesocyclen mit hoher Trainingsbelastung und hypokalorischer Ernährung (besonders hohes Volumen oder aerobes Training im Rahmen eines Wettkampfplans) die Einnahme von antioxidativen Nahrungsergänzungen nicht immer effektiv sein, über das hinaus, was die Ernährung bereits liefert – aber das sollte immer individuell entschieden werden

Quellen

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