133

Mał go rza ta Sło wiń ska -Li sow ska

1(E,F)

,

Agniesz ka Zem broń -Łac ny

2(E,F)

, Wie sław Ko pe ć

3(F)

1

Za kład Me dy cy ny Spor to wej i Ży wie nia Aka de mii Wy cho wa nia Fi zycz ne go we Wro cła wiu

2

Za kład Me dy cy ny Spor tu i Bio che mii, Za miej sco wy Wy dział Kul tu ry Fi zycz nej w Go rzo wie Wlkp.

Aka de mii Wy cho wa nia Fi zycz ne go w Po zna niu

3

Ka te dra Tech no lo gii Su row ców Zwie rzę cych i Za rzą dza nia Ja ko ścią Uni wer sy te tu Przy rod ni cze go

we Wro cła wiu

1

De part ment of Sports Me di ci ne and Nu tri tion, the Uni ver si ty Scho ol of Phy si cal Edu ca tion in Wroc law

2

De part ment of Sports Me di ci ne and Bio che mi stry, Fa cul ty of Phy si cal Cul tu re Go rzow Wiel ko pol ski,

Uni ver si ty Scho ol of Phy si cal Edu ca tion in Po znan

3

De part ment of Ani mal Pro ducts Tech no lo gy and Qu ali ty Ma na ge ment, Wroc law Uni ver si ty

of Envi ron men tal and Li ve Scien ces

KAR NO ZY NA I JEJ WPŁYW NA MO ŻLI WO ŚCI
WY SIŁ KO WE CZŁO WIE KA

CAR NO SI NE AND ITS EF FECT ON HU MAN PHY SI CAL AC TI VI TY

Sło wa klu czo we: di pep ty dy, an ty ok sy dan ty, bu fo ro wa nie mię śni, zmę cze nie, wy si łek
fi zycz ny
Key words: di pep ti des, an tio xi dants, mu sc le buf fe ring, fa ti gue, phy si cal exer tion

Stresz cze nie

Kar no zy na (

β

-ala ni lo -L -hi sty dy na) jest na tu ral nie wy stę pu ją cym związ kiem imi da zo lo wym,

za li cza nym do gru py di pep ty dów

β

-ala ny lo wych. Obec ność jej wy ka za no w wie lu na rzą dach,

w więk szych ilo ściach wy stę pu je też w mię śniach szkie le to wych. Jej bio lo gicz na ro la jest zwią -
za na przede wszyst

kim z wła

sno ścia mi an

ty ok sy da cyj ny mi. Na

le ży pod

kre ślić, że kar

no zy -

na re gu lu je po ziom re ak tyw nych form tle nu (ang. re ac ti ve oxy gen spe cies, ROS), ale nie ha mu je
cał ko wi cie ich funk cji re gu la to ro wych i sy gna li za cyj nych. W ba da niach na ho dow lach ko mór ko -
wych za ob ser wo wa no, że di pep tyd ten za po bie ga skra ca niu te lo me rów. Z wie kiem po ziom kar no -
zy ny w ko mór kach ule ga ob ni że niu na wet o 60%. Ni ski po ziom kar no zy ny ob ser wu je się ta kże
w scho rze niach neu ro de ge ne ra cyj nych, me ta bo licz nych, ser co wo -na czy nio wych, gdzie po dej mu -
je się pró by te ra peu tycz ne go sto so wa nia kar no zy ny. Kar no zy na jest rów nież wa żnym we wnątrz -
ko mór ko wym bu fo rem. Re duk cja ka tio nów wo do ro wych mo że w istot nym stop niu ogra ni czyć zmę -
cze nie in ten syw nie pra cu ją cych mię śni. Di pep tyd ten zmniej sza rów nież tok sycz ność jo nów me ta li
(dzia ła nie che la tu ją ce), drob no czą stecz ko wych al de hy dów (dzia ła nie an ty gli ka cyj ne) oraz re gu lu -
je ak tyw ność re ti ku lar nych ka na łów wap nio wych w kar dio mio cy tach i mię śniach szkie le to wych.
Kar no zy na w istot nym stop niu wpły wa na mo żli wo ści wy sił ko we, po pra wia si łę skur czu mię śnia,
mo że też re du ko wać po wy sił ko we zmę cze nie mię śni. Od kil ku lat kar no zy na jest też wy ko rzy sty -
wa na przez spor tow ców ja ko su ple ment die ty. Po za su ple men ta cją kar no zy ną sto su je się ta kże
pre pa ra ty

β

-ala ni ny, ami no kwa su, któ ry w istot nym stop niu de ter mi nu je tem po syn te zy kar no zy ny.

Po da wa nie

β

-ala ni ny zwięk sza za war tość kar no zy ny w mio cy tach, wpły wa też na cał ko wi tą po jem -

ność bu fo ro wą mię śni oraz na zdol no ści wy sił ko we za wod ni ka.

Sum ma ry

Car no si ne (

β

-ala nyl -L -hi sti di ne) is a na tu ral imi da zo le com po und be lon ging to the gro up of

β

-ala nyl di pep ti des. The pre sen ce of this sub stan ce has be en shown in nu me ro us or gans. Car -

no si ne is al so pre sent in high con cen tra tions in ske le tal mu sc les. It sho uld be stres sed that car -
no si ne re gu la tes the le vels of re ac ti ve oxy gen spe cies (ROS), but it do es not to tal ly in hi bit the -
ir re gu la to ry and si gnal ling func tions. The bio lo gi cal ro le of car no si ne is ma in ly con nec ted with
its an tio xi dant pro per ties. The stu dies of cell cul tu res ha ve shown that this di pep ti de pre vents
te lo me re shor te ning. The le vel of car no si ne in cells de cre ases with age, even by 60%. Low le -
vels of car no si ne are al so ob se rved in neu ro de ge ne ra ti ve, me ta bo lic and car dio va scu lar di sor -
ders, thus the ra peu tic ap pli ca tion of car no si ne is at temp ted in such ca ses. Car no si ne is al so an
im por tant in tra cel lu lar buf fer. Re duc tion of hy dro gen ca tions may si gni fi can tly re du ce the fa ti -
gue of in ten si ve ly wor king mu sc les. This di pep ti de al so de cre ases to xi ci ty of me tal ions (che la -
tor pro

per ties) and small par

tic le al

de hy des (an

ti gly ca tion), and re

gu la tes re

ti cu lar cal

cium

chan nels in car dio my ocy tes and ske le tal mu sc les. Car no si ne si gni fi can tly im pro ves exer ci se
abi li ty, strength of mu scu lar con trac tion and can re du ce post -exer ci se mu sc le fa ti gue. For se -
ve ral years car no si ne is used by ath le tes as a die ta ry sup ple ment. Apart from car no si ne sup -
ple men ta tion, ath le tes use

β

-ala ni ne, the ami no acid which si gni fi can tly de ter mi nes the pa ce of

car no si ne syn the sis. Ad mi ni stra tion of

β

-ala ni ne in cre ases car no si ne le vels in my ocy tes and fa -

vo ura bly af fects the to tal buf fer ca pa ci ty and exer ci se abi li ty in com pe ti tors.

A

RTYKUŁ POGLĄDOWY /

O

PINION ARTICLE

Medycyna Sportowa

© MEDSPORTPRESS, 2011; 2(4); Vol. 27, 133-139

Adres do korespondencji / Address for correspondence
Mał go rza ta Sło wiń ska -Li sow ska
Za kład Me dy cy ny Spor to wej i Ży wie nia, Aka de mia Wy cho wa nia Fi zycz ne go we Wro cła wiu
51-612 Wro cław, ul. I. J. Pa de rew skie go 35, tel.: [phone], fax: [phone], e -ma il: slo [e-mail]

Otrzymano / Received

21.01.2010 r.

Zaakceptowano / Accepted

08.10.2010 r.

Zaangażowanie Autorów
A – Przygotowanie projektu

badawczego

B – Zbieranie danych
C – Analiza statystyczna
D – Interpretacja danych
E – Przygotowanie manuskryptu
F – Opracowanie piśmiennictwa
G – Pozyskanie funduszy

Author’s Contribution
A – Study Design
B – Data Collection
C – Statistical Analysis
D – Data Interpretation
E – Manuscript Preparation
F – Literature Search
G – Funds Collection

Word count:

3850

Tables:

1

Figures:

2

References:

26

This copy is for personal use only - distribution prohibited.

- This copy is for personal use only - distribution prohibited. - This copy is for personal use only - distribution prohibited. - This copy is for personal use only - distribution prohibited. - This copy is for personal use only - distribution prohibited. -

Electronic PDF security powered by www.IndexCopernicus.com

Wstęp

Kar no zy na jest di pep ty dem wy stę pu ją cym w du -

żych ilo ściach w ko mór kach zwie rzę cych i pły nach
ustro jo wych. Zo sta ła od kry ta na po cząt ku XX wie ku
przez Kut

che ra i Gu

le wit scha, któ

rzy w 1918 ro

ku

opra co wa li jej struk tu rę che micz ną (Ryc. 1) [1].

Obec ność kar

no zy ny stwier

dzo no w mię

śniach

szkie le to wych. W więk szych ilo ściach wy stę pu je we
włók nach szyb

kokurcz li wych, gdzie mo

że sta

no wić

na wet 0,5% ma sy mię śni, niż we włók nach wol no -
kurcz li wych Kar

no zy na jest ta

kże obec

na w ser cu,

wą tro bie, śle dzio nie, ner kach, krwi, mo czu i mle ku oraz
w ośrod ko wym ukła dzie ner wo wym, głów nie w ko mór -
kach gle ju i neu ro nach wę cho wych.

Kar no zy na re gu lu je po ziom re ak tyw nych form tle -

nu (ang. re

ac ti ve oxy

gen spe

cies, ROS), ak

ty wu je

ATP -azę mio zy no wą, che la tu je jo ny mie dzi i zwięk -
sza po bór mie dzi. Po nad to bu fo ru je pH mię śni szkie -
le to wych kur czą cych się w wa run kach bez tle no wych.
Ze wzglę du na jej wła ści wo ści an ty ok sy da cyj ne, bu -
fo ru ją ce i prze ciw za pal ne oraz po zy tyw ny wpływ na
pro ces go je nia, kar no zy na jest za le ca na oso bom ak -
tyw nym fi zycz nie oraz oso bom star szym, ja ko su ple -
ment die ty [1,2,3].

Ce lem pra cy jest przed sta wie nie wła sno ści kar -

no zy ny, ze szcze gól nym uwzględ nie niem mo żli wo ści
jej wy ko rzy sta nia ja ko su ple men tu die ty. Pu bli ka cja
ta jest kon ty nu acją wcze śniej szych prac opu bli ko wa -
nych na ła

mach „Me

dy cy ny Spor

to wej”, po

świę co -

nych in nym związ kom o wła sno ściach an ty ok sy da -
cyj nych (kwas li po no wy, er go tio ne ina, tau ry na, glu ta -
tion) [4,5,6,7].

Bu do wa i po cho dze nie kar no zy ny

Kar no zy na (

β-ala ni lo -L -hi sty dy na) jest na tu ral nie

wy stę pu ją cym związ kiem imi da zo lo wym, za li cza nym
do gru py di pep ty dów

β-ala ny lo wych, do któ rej na le żą

ta kże an se ry na (N -me ty lo kar no zy na), ace ty lo kar no -
zy na, ho mo kar no zy na i in. (Ryc. 2).

Bio syn te za kar no zy ny jest ka

ta li zo wa na przez

syn te ta zę kar no zy no wą w dwu eta po wej re ak cji, któ ra

Background

Carnosine is a dipeptide present in high amounts

in animal cells and body fluids. It was identified at the
beginning of the 20

th

century by Kutcher and Gule -

witsch who described its chemical structure in 1918
(Fig. 1) [1].

The presence of carnosine was found in skeletal

muscles. It occurs in higher concentration in fast
twitch fibres where it may constitute even 0.5% of
muscle mass than in slow twitch fibres. Carnosine is
also present in the heart, liver, spleen, kidneys,
blood, urine and milk as well as in the central nervous
system, mainly in glial cells and olfactory neurons.

Carnosine regulates the level of reactive oxygen

species (ROS), activates myosin ATPase, chelates
copper ions and increases copper uptake. Moreover,
it buffers pH in skeletal muscles which contract in
anaerobic conditions. Due to its antioxidant, buffering
and anti-inflammatory properties and its favourable
effect on healing process, carnosine is recommend -
ed for physically active and elderly indivi

du als as

a dietary supplement [1,2,3].

The aim of this paper is to present the properties

of carnosine, especially its potential application as
a dietary supplement. The paper is a continuation of
the earlier publications in “Polish Journal of Sports
Medicine” on other compounds with antioxidant pro -
perties (lipoic acid, ergothioneine, taurine and
glutathione [4,5,6,7].

The structure and origin of carnosine

Carnosine (

β-alanyl-L-histidine) is a natural imi -

dazole compound belonging to the group of

β-ala nyl

dipeptides such as anserine (N-metyl-carnosine),
acetyl-carnosine, homocarnosine, etc. (Fig. 2).

Carnosine biosynthesis is catalysed by carnosine

synthetase during the two stage reaction, comprising
first the formation of

β-alanyl-AMP, connected with

134

Słowińska-Lisowska M. i wsp., Wpływ karnozyny na możliwości wysiłkowe człowieka

Ryc. 1. Struktura karnozyny
Fig. 1. Carnosine structure

This copy is for personal use only - distribution prohibited.

- This copy is for personal use only - distribution prohibited. - This copy is for personal use only - distribution prohibited. - This copy is for personal use only - distribution prohibited. - This copy is for personal use only - distribution prohibited. -

Electronic PDF security powered by www.IndexCopernicus.com

w pierw szej ko lej no ści obej mu je po wsta wa nie

β-ala -

ny lo -AMP zwią za ne go z en zy mem i na stęp nie prze -
nie sie nie resz ty

β-ala ni ny na L -hi sty dy nę.

ATP +

β-ala ni na → β-ala ny lo -AMP + PP

i

β-ala ny lo -AMP + L -hi sty dy na → kar no zy na + AMP [2]

Kar no zy na wchła nia się po po

da niu do

ust nym,

głów nie z je li ta cien kie go. Jest trans por to wa na przez
no śnik PEP T1, zlo ka li zo wa ny w ob rę bie rąb ka szczo -
tecz ko we go je li ta cien kie go i od gry wa ją cy rów nież de -
cy du ją cą ro lę we wchła nia niu in nych di - i tri pep ty dów.

W cza sie ab sorp cji za cho dzi czę ścio wa hy dro li -

za kar no zy ny do

β-ala ni ny i L -hi sty dy ny. Kar no zy na

prze ni ka ba

rie rę krew

-mózg. Na ho

dow li ko

mó rek

splo tu na

czy niów ko we go wy

ka za no, że trans

por ter

PEP T2 mo że od gry wać wa żną ro lę re gu lu ją cą stę że -
nie kar no zy ny w pły nie mó zgo wo -rdze nio wym [9].

Hy dro li zę kar no zy ny do

β-ala ni ny i L -hi sty dy ny ka -

ta li zu je kar no zy na za. Dzie dzicz ne za bu rze nie zwią za -
ne z nie do bo rem kar no zy na zy okre śla się ja ko karno -
zy nu rię [2].

the enzyme and then, the transfer of the rest of

β-alanine to L-histidine.

ATP +

β-alanine → β-alanyl-AMP + PP

i

β-alanyl-AMP + L-histidine → carnosine + AMP [2]

Carnosine is absorbed after oral administration,

mainly from the small intestine. It is transported by
PEPT1 transporter, located within the brush border of
the small intestine which also plays a decisive role in
other tripeptide absorption. During the absorption,
partial hydrolysis of

β-alanine and L-histidine takes

place. Carnosine permeates through the blood-brain
barrier. Based on choroid cell culture it was shown
that PEPT2 transporter may play an important role in
the regulation of carnosine concentration in the ce -
rebrospinal fluid [9].

Carnosine hydrolysis to

β-alanine and L-histidine

is catalysed by carnosinase.

A hereditary disorder connected with carnosinase

deficiency is called carnosinuria [2].

135

Słowińska-Lisowska M. et al., Effect of carnosine on exercise ability in humans

Ryc. 2. Enzymatyczne przemiany aminokwasów i peptydów związane z karnozyną; 1 – syntaza karnozyny, 2 – ace -
tylaza, 3 – metylaza, 4 – dekarboksylaza [8]
Fig. 2. Carnosine-related enzymatic transformations of amino acids and peptides; carnosine synthase – 1, acetylase
– 2, methylase – 3, decarboxylase – 4 [8]

This copy is for personal use only - distribution prohibited.

- This copy is for personal use only - distribution prohibited. - This copy is for personal use only - distribution prohibited. - This copy is for personal use only - distribution prohibited. - This copy is for personal use only - distribution prohibited. -

Electronic PDF security powered by www.IndexCopernicus.com

Funk cje me ta bo licz ne kar no zy ny

Wła ści wo ści an ty ok sy da cyj ne. Kar no zy na ha mu -

je roz

kład wie

lo nie na sy co nych kwa

sów tłusz

czo -

wych, tj. fos fa ty dy lo cho li ny (le cy ty ny) i kwa su li no lo -
we go (gru pa kwa sów ome ga -6), wra żli wych na dzia -
ła nie re

ak tyw nych form tle

nu, in

du ku ją cych pro

ces

pe rok sy da cji li pi dów. Pe rok sy da cja fos fa ty dy lo cho li -
ny i kwa su li no lo we go za bu rza struk tu rę błon ko mór ko -
wych, prze

mia nę cho

le ste ro lu, agre

ga cję pły

tek krwi

i prze wod nic two ner wo we [3]. Wy ka za no, że kar no zy -
na ob ni ża po ziom jed ne go z pro duk tów pe rok sy da cji li -
pi dów – ma

lo ny lo di la de hy du, od

po wie dzial ne go za

pro pa ga cję w ko mór kach uszko dzeń oksy da cyj nych
nie tyl ko li pi dów, ale ta kże bia łek, cu krów i kwa sów
nu kle ino wych [10]. Kar

no zy na chro ni ko

mór ki przed

uszko dze nia mi oksy

da cyj ny mi wy

wo ła ny mi przez

ROS (re ak tyw ne for my tle nu), po przez wią za nie jo nów
mie dzi i za

po bie ga nie re

ak cji Fen

to na, ge

ne ru ją cej

jed ną z naj

bar dziej ak

tyw nych form ROS – rod

nik

hy drok sy lo wy. Wpły wa ta kże ochron nie na je den z izo -
en zy mów naj wa żniej sze go en zy mu an ty ok sy da cyj ne -
go, tj. mie dzio wo -cyn ko wej dys mu ta zy po nad tlen ko wej
(ZnCu SOD). Na

le ży pod

kre ślić, że kar

no zy na nie

uczest ni czy w bez po śred niej re duk cji ROS, w prze ci -
wień stwie do in

nych an

ty ok sy dan tów, jak to

ko fe ro le,

kwas askor bi no wy i związ ki tio lo we. Kar no zy na wpły -
wa na po

ziom ROS, ale nie ha

mu je cał

ko wi cie ich

funk cji re gu la to ro wych i sy gna li za cyj nych [1].

W ba da niach na ho dow lach ko mór ko wych za ob -

ser wo wa no, że kar no zy na za po bie ga skra ca niu te lo -
me rów, czy li se kwen cji nu kle oty do wych zlo ka li zo wa -
nych na koń cach chro mo so mów [11]. Dłu gość te lo -
me rów jest wskaź

ni kiem ak

tyw no ści pro

li fe ra cyj nej

i prze ży wal no ści ko mó rek. Re ak tyw ne for my tle nu są
jed ny mi z czyn ni ków skra ca ją cych dłu gość te lo me -
rów. Ana li za chro mo so mów u spor tow ców, u któ rych
stwier dzo no ze

spół prze

tre no wa nia, wy

ka za ła eks

-

tre mal nie krót kie te lo me ry, za ha mo wa nie po dzia łów ko -
mór ko wych, spa dek ma sy i si ły mię śnio wej [12]. U tych
za wod ni ków ob ser wu je się ta kże wy so ki po ziom wskaź -
ni ków ak tyw no ści ROS [13]. Sta rze nie się or ga ni zmu
rów nież skra

ca te

lo me ry, tym sa

mym zmniej

sza jąc

zdol no ści re ge ne ra cyj ne ko mó rek [12]. Z wie kiem po -
ziom kar no zy ny w ko mór kach ule ga ob ni że niu na wet
o 60%. Ni

ski po

ziom kar

no zy ny ob

ser wu je się ta

kże

w scho

rze niach neu

ro de ge ne ra cyj nych, me

ta bo licz -

nych, ser co wo -na czy nio wych, gdzie po dej mu je się pró -
by te ra peu tycz ne go sto so wa nia kar no zy ny [9].

W ba da niach ludz kich kul tur lim fo cy tów T stwier -

dzo no, że kar no zy na mo że prze ciw dzia łać rów nież

Metabolic functions of carnosine

Antioxidant properties. Carnosine inhibits the de -

com position of polysaturated fatty acids, namely pho -
sphatidylcholine (lecithin) and linoleic acid (omega-6
group), sensitive to ROS inducing the process of lipid
peroxidation. Peroxidation of phosphatidylcholine and
linoleic acid disturbs the structure of cell membranes,
cholesterol transformation, platelet aggregation and
neural conduction [3]. Carnosine has been proven to
decrease the level of one of lipid peroxidation pro -
ducts – malondialdehyde, responsible for the propa -
gation of oxidative damage of lipids, proteins, sugars
and nucleic acids in cells [10]. Carnosine protects
cells from oxidative damage caused by ROS through
binding copper ions and preventing Fenton reaction
generating one of the most active ROS forms –
hydroxyl radical. It also has a protective effect on the
most important antioxidant enzyme – copper-zinc
superoxide dismutase (ZnCuSOD). It is of note that
carnosine does not participate in direct ROS re duc -
tion, unlike other antioxidants such as tocopherols,
ascorbic acid and thiol compounds. Carnosine
reduces ROS levels, but does not completely inhibit
their regulatory and signalling functions [1].

The studies on cell cultures have revealed that

carnosine prevents telomere shortening. Telomeres
are nucleotide sequences located at the end of
a chromosome [11]. The length of telomeres is an
indicator of proliferating activity and cell survival rate.
ROS are tha factors contributing to telomere short -
ening. Chromosome analysis in athletes with over -
train ing syndrome revealed extremely short telo me -
res in the subjects as well as the inhibition of cell
division process and the decrease in muscle mass
and strength [12]. In such athletes a high level of
ROS activity indicators is also observed [13]. Body
ageing results in telomere shortening as well, thus
decreasing regenerative capacity of cells [12]. Car -
nosine level in cells decreases even by 60% with
age. Low carnosine levels are also observed in pa -
tients with neurodegenerative, metabolic and cardio -
vascular disorders. Recently, the treatment of such
patients involves carnosine administration [9].

The studies of human T lymphocyte cultures re -

vealed that carnosine may counteract the harmful
effect of genotoxic factors, responsible for cancerous
and neurodegenerative diseases [14].

Buffering properties. Thanks to nitrogen atoms

pre sent in the imidazole ring of the particle, carnosine
is an important intracellular pH buffer of the intra

-

136

Słowińska-Lisowska M. i wsp., Wpływ karnozyny na możliwości wysiłkowe człowieka

Tab. 1. Właściwości antyoksydacyjne karnozyny [8]
Tab. 1. Antioxidant properties of carnosine [8]

This copy is for personal use only - distribution prohibited.

- This copy is for personal use only - distribution prohibited. - This copy is for personal use only - distribution prohibited. - This copy is for personal use only - distribution prohibited. - This copy is for personal use only - distribution prohibited. -

Electronic PDF security powered by www.IndexCopernicus.com

szko dli we mu dzia ła niu czyn ni ków ge no tok sycz nych,
któ re są jed ną z przy czyn no wo two rów oraz cho rób
neu ro de ge ne ra cyj nych [14].

Wła ści wo ści bu

fo ru ją ce. Kar no zy na, dzię

ki ato

-

mom azo

tu obec

nym w pier

ście niu imi

da zo lo wym

czą stecz ki, jest istot nym we wnątrz ko mór ko wym bu -
fo rem pH śro

do wi ska we

wnątrz ko mór ko we go [15].

Sta no wi oko ło 10% po jem no ści bu fo ru ją cej w ludz -
kim mię śniu czwo ro gło wym uda [16]. Na to miast we -
dług Stu eren bur ga [17] mo że za pew niać 40-60% cał -
ko wi tej po jem no ści bu fo ro wej mię śni szkie le to wych.
Na to miast we dług Di Pa squ ale’a [3], kar no zy na ra -
zem z fos fo ra na mi sta no wi 90% po jem no ści bu fo ru -
ją cej we wnątrz mio cy tów. Re duk cja ka tio nów wo do -
ro wych przez kar no zy nę mo że ogra ni czyć zmę cze -
nie mię śni zwią za ne z ku mu la cją kwa su mle ko we go
pod czas pra cy o cha rak te rze bez tle no wym.

W ba da niach na zwie rzę tach pod da wa nych wy sił -

kom sprin ter skim (np. char ty i ko nie wy ści go we) stwier -
dzo no wy

so ką za

war tość kar

no zy ny we włók

nach

mię śnio wych szyb

ko kurcz li wych [18]. W ba

da niach

wy sił ko wych stwier dzo no do dat nią ko re la cję po mię -
dzy mo

cą mak

sy mal ną a stę

że niem kar

no zy ny

w mię śniu czwo ro gło wym uda w cza sie 30-se kun do -
we go wy sił ku o mak sy mal nej in ten syw no ści na er go -
me trze ro we ro wym (test Win ga te). Wska zu je to, że
za war tość kar no zy ny w mię śniach mo że być czyn ni -
kiem de ter mi nu ją cym mo żli wo ści wy sił ko we, szcze -
gól nie w cza

sie pra

cy o du

żej in

ten syw no ści [19].

Obec ność kar

no zy ny w mię

śniach jest zwią

za na

ta kże z jej wpły wem na ak tyw ność ka na łów wap nio -
wych w re ti ku lum sar ko pla zma tycz nym (ka na łów ria -
no dy no wych), ak tyw ność ATP -azy mio zy no wej i po -
pra wę si ły skur czu mię śnia. W 1953 r. Se we ryn i wsp.
za ob ser wo wa li, że kar no zy na do da na do roz two ru,
w któ rym za wie szo no pre pa rat mię śnia ża by uprzed -
nio sty mu lo wa ny elek trycz nie do pra cy, szyb ko i sku -
tecz nie po pra wia si łę skur czu zmę czo ne go mię śnia
[9]. W mię śniach ko biet wy stę pu je mniej kar no zy ny
niż u mę żczyzn, ni ższy po ziom ma ją też oso by sto -
su ją ce die

tę we

ge ta riań ską. Oso

by tre

nu ją ce bie

gi

na krót kich dy stan sach ma ją wy ższy po ziom kar no -
zy ny w mię śniach. Wpływ wy sił ku fi zycz ne go na stę -
że nie kar no zy ny w mię śniach ob ser wo wa no po kil ku
ty go dniach in ten syw ne go tre nin gu spor to we go. Wy -
so ki po ziom kar no zy ny u spor tow ców wy czy no wych
(sprin te rów) mo że być uwa run ko wa ny za rów no czyn -
ni ka mi ge ne tycz ny mi, jak i ada pta cją do wy sił ku fi -
zycz ne go [20].

Su ple men ta cja kar no zy ny

Od kil ku lat kar no zy na wy ko rzy sty wa na jest przez

spor tow ców ja ko su ple ment die ty wspo ma ga ją cy re -
ge ne ra cję mię śni szkie le to wych, zmniej sza ją cy gro -
ma dze nie się mle cza nu oraz po pra wia ją cy si łę skur -
czu mię śni (np. Ma xim Ac ti va tor Strong, An ti cramp).
Obec nie, na ryn kach far ma ceu tycz nych Eu ro py Za -
chod niej i w kra jach skan dy naw skich kar no zy nę sto -
su je się ja ko su ple ment die ty o dzia ła niu an ty ok sy da -
cyj nym, opóź nia ją cym sta rze nie się ko mó rek (m.in.
Bio -Car no sin, ta blet ki 125 mg i 400 mg, L -Car no si ne
500, ta blet ki 500 mg) [9]. Po za su ple men ta cją sa mej
kar no zy ny sto su je się ta kże pre pa ra ty

β-ala ni ny, ami -

no kwa su de ter mi nu ją ce go tem po syn te zy kar no zy ny.
Po da wa nie

β-ala ni ny zwięk sza za war tość kar no zy ny

w mio cy tach, po jem ność bu fo ro wą mię śni i wpły wa

cellular environment [15]. It constitutes about 10% of
buffering capacity in the human quadriceps muscle of
the femur. According to Stuerenburg [17], it can
provide 40-60% of total buffer capacity of the skeletal
muscles. According to Di Pasquale [3], carnosine and
phosphates constitute about 90% of buffering ca

-

pacity inside myocytes. Reduction of hydrogen ca -
tions by carnosine may reduce muscle fatigue due to
lactic acid accumulation during aerobic exertion. The
studies on animals subjected to sprinter exertion
(e.g. racing greyhounds and horses) revealed high
levels of carnosine in fast twitch muscle fibres [18].
Exercise studies revealed a positive correlation be -
tween the maximal power and carnosine concentra -
tion in the quadriceps muscle of the femur during
a 30-second exercise of maximal intensity on a cyc -
ling ergometer (Wingate test). This indicates that
carnosine concentration in muscles may be the factor
determining exercise ability, particularly during high
intensity exertion [19]. The presence of carnosine in
muscles is also connected with its effect on calcium
channels in the sarcoplasmic reticulum (ryanodine
channels), the activity of myosin ATPase and muscle
contraction strength improvement. In 1953, Seweryn
et al. noticed that carnosine added to the solution
with frog muscle preparation suspension, previously
stimulated to work, quickly and effectively improved
contractile strength of fatigued muscles [9]. In wo

-

men’s muscles there is less carnosine that in men’s
muscle. Lower carnosine concentrations are also
found in vegetarians.

The athletes training short distance running have

higher levels of carnosine in muscles. The effect of
physical exertion on the level of carnosine in muscles
was observed after several weeks of intensive sports
training. High levels of carnosine in competitive athle -
tes (sprinters) may be conditioned by genetic factors
and adaptation to physical exertion [20].

Carnosine supplementation

For several years carnosine has been used by

athletes as a dietary supplement, supporting re gene -
ration of skeletal muscles, reducing lactate accumu -
lation and improving contractile strength of muscles
(e.g. Maxim Activator Strong, Anticramp). Presently it
is available on West European pharmaceutical mar -
kets and in the Scandinavian countries, carnosine is
used as a dietary supplement having antioxidant pro -
perties, delaying cell ageing process (inter alia: Bio-
Carnosin, 125 mg and 400 mg tablets, L-Carno sine
500, 500 mg tablets) [9]. Apart from supple mentation
of the sole carnosine, preparations containing

β-ala -

nine, the amino acid determining the rate of carno -
sine synthesis are also used. Administration of

β-ala -

nine increases the levels of carnosine in myocytes,

137

Słowińska-Lisowska M. et al., Effect of carnosine on exercise ability in humans

This copy is for personal use only - distribution prohibited.

- This copy is for personal use only - distribution prohibited. - This copy is for personal use only - distribution prohibited. - This copy is for personal use only - distribution prohibited. - This copy is for personal use only - distribution prohibited. -

Electronic PDF security powered by www.IndexCopernicus.com

na zdol no ści wy sił ko we za wod ni ka [3,21]. Ba da nia,
w któ rych uczest ni cy wie lo krot nie wy ko ny wa li 60-se -
kun do we wy sił ki o du żej in ten syw no ści, po da wa nie

β-ala ni ny (800 mg) ogra ni czy ło zmę cze nie mię śni

[21]. W ba da niach Smi tha i wsp. wy ka za no, że su ple -
men ta cja

β-ala ni ną po wo du je istot ny wzrost po zio mu

kar no zy ny w mię

śniach oraz opóź

nia pro

ces zmę

-

cze nia mię śnia po 2-mi nu to wym wy sił ku na cy klo er -
go me trze ro we ro wym [22].

W ba da niach z za sto so wa niem eks trak tu z mię śni

pier sio wych kur cząt, za wie ra ją ce go kar no zy nę i an se -
ry nę, w ży wie niu zwie rząt do świad czal nych (20 ml/kg
BM), za ob ser wo wa no wzrost stę że nia kar no zy ny i an -
se ry ny w oso czu, w mię śniach szkie le to wych (ok. 40%)
i w nie któ rych re gio nach mó zgu (hi po kamp ok. 78%,
pod wzgó rze ok. 120%) oraz wzrost po jem no ści bu fo -
ro wej krwi i ak tyw no ści ka na łów wap nio wych w mię -
śniach [23,24,25].

Pod su mo wa nie

Kar no zy na jest en

do gen nie wy

stę pu ją cym dwu

-

pep ty dem, peł nią cym sze reg bar dzo istot nych funk -
cji. Wy ka zu je na stę pu ją ce wła ści wo ści: an ty ok sy da -
cyj ne, bu fo ru ją ce, che la tu ją ce, an ty gli ka cyj ne, re gu -
lu ją ce ak tyw ność re ti ku lar nych ka na łów wap nio wych.
Kar no zy na sta no wi po ten cjal nie czyn nik te ra peu tycz -
ny wie lu scho rzeń (cho ro by neu ro de ge ne ra cyj ne, me -
ta bo licz ne, ser co wo -na czy nio we).

Bio lo gicz ne dzia ła nie te go di pep ty du oraz za sto -

so wa nie ja ko su ple men tu die ty (szcze gól nie dla spor -
towców oraz osób star szych) na dal jest przed mio tem
wie lu ba dań.

Nasz ze spół, w ra mach fi nan so wa ne go przez Mi -

ni ster stwo Na uki i Szkol nic twa Wy ższe go gran tu roz -
wo jo we go N R12 004006, pro wa dzi ak tu al nie ba da -
nia do ty czą ce wpły wu po da wa nia kar no zy ny mło dym,
ak tyw nym fi zycz nie mę żczy znom, na stres oksy da -
cyj ny in du ko wa ny wy sił kiem fi zycz nym.

buffer capacity of muscles and improves exercise
abilities in competitors [3,21]. The studies involving
repeated 60 s exercise of high intensity revealed that
administration of

β-alanine (800 mg) reduced muscle

fatigue [21]. Smith et al. [22] found that

β-alanine

supplementation results in a significant increase in car -
nosine levels in muscles and delays muscle fatigue
after a 2-minute exercise on a cycling ergometer.

The studies using the extract from chicken mus -

cles containing carnosine and anserine given to expe -
rimental animals (20 ml/kg BM) revealed an increase
in carnosine and anserine concentration in plasma,
skeletal muscles (about 40%) and some brain re gions
(hippocampus – about 78%, hypothalamus – about
120%) as well as an increase in blood buffer capacity
and calcium channel activity in muscles [23,24,25].

Conclusions

Carnosine is an endogenous dipeptide perform -

ing many important functions. It has antioxidant,
buffer ing, chelating and antiglycation properties and
regulates the activity of reticular calcium channels.
Carnosine is a potential therapeutic agent in treat -
ment of numerous neurodegenerative, metabolic and
cardiovascular diseases.

Our team under the development grant financed

by the Ministry of Education and Higher Studies No
N R12 004006 presently deals with the research on
the effect of carnosine on exercise-induced oxidative
stress in young, physically active males.

138

Słowińska-Lisowska M. i wsp., Wpływ karnozyny na możliwości wysiłkowe człowieka

Pi śmien nic two / References

1. Bol dy rev AA. Pro blems and per spec ti ves in stu dy ing the bio lo gi cal ro le of car no si ne. Bio che mi stry 2000; 65: 751-756.
2. Ro dwell VW. Prze mia na ami no kwa sów w wy spe cja li zo wa ne pro duk ty. [W:] Mur ray RK, Gran ner DK, Ro dwell VW

(eds.) Bio che mia Har pe ra (red. na uko wa tłu ma cze nia Ko kot F, Koj A, Ko zik A, Wil czok T). Wyd. Le kar skie PZWL
2008; 328-336.

3. Di Pa squ ale MG. Ami no AIDS and pro te ins for the ath le tes. The ana bo lik ed ge. Wyd. Tay lor & Fran cis 2008; 273-275.
4. Zem broń -Łac ny A, Ka sper ska A. Ap pli ca tion of sul phur com po unds in sport; α-li po ic acid. Po lish J Sports Med

2009; 25: 289-298.

5. Zem broń -Łac ny A, Ka sper ska A, Ga jew ski M. Ap pli ca tion of sul fur com po unds in sport; L -er go thio ne ine. Po lish

J Sports Med 2009; 26: 386-394.

6. Dzie wiec ka H, Ka sper ska A, Zem broń -Łac ny A. Ap pli ca tion of sul fur com po unds in sport; bio tin, thia mi ne and tau -

ri ne. Po lish J Sports Med 2010; 26: 11-18.

7. Zem broń -Łac ny A, Ka sper ska A, Ga jew ski M, Szysz ka K. Ap pli ca tion of sul phur com po unds in sport; glu ta thio ne.

Po lish J Sports Med 2010; 26: 231-243.

8. Bol dy rev AA, Ku rel la EG, Stvo li sky SL. Bio lo gi cal ro le of car no si ne me ta bo lism in exci ta ble tis su es: spe cu la tions

and facts. Pa to phy sio lo gy 1994; 1: 215-219.

9. Zię ba R. Kar no zy na – ak tyw ność bio lo gicz na i per spek ty wy za sto so wa nia w far ma ko te ra pii. Wia do mo ści Le kar -

skie 2007; 60: 1-2.

10. Hip kiss AR, Wor thing ton VC, Him sworth DT, Her wig W. Pro tec ti ve ef fects of car no si ne aga inst pro te in mo di fi ca -

tion me dia ted by ma lon dial de hy de and hy po chlo ri te. Bio chim Bio phys Ac ta 1998; 1380: 46-54.

11. Hip kiss AR. Gly ca tion, age ing and car no si ne diets be ne fi cial? Mech Age ing Dev 2005; 126: 1034-1039.
12. Ka di F, Le xell J, Fit zge rald GK, Bo ni ger ML, Hu ard J. The ef fect of mu sc le lo ading on ske le tal mu sc le re ge ne ra ti -

ve po ten tial: an upa ted of cur rent re ase arch fin dings re la ting to aging and neu ro mu scu lar pa tho lo gy. Ame ric J Phy -
sic Med Re hab 2009; 88:145-155.

13. Mar go nis K, Fa to uros IG, Ja mur tas AZ et al. Oxi da ti ve stress bio mar kers re spon ses to phy si cal over tra ining: im -

pli ca tions for dia gno sis. Free Ra dic Biol Med 2007; 43: 901-910.

This copy is for personal use only - distribution prohibited.

- This copy is for personal use only - distribution prohibited. - This copy is for personal use only - distribution prohibited. - This copy is for personal use only - distribution prohibited. - This copy is for personal use only - distribution prohibited. -

Electronic PDF security powered by www.IndexCopernicus.com

14. Al po soy L, Ak cay oglu GD, Sa hin H. An ti -oxi da ti ve and an ti -ge no to xix ef fects of car no si ne on hu man lym pho cy te

cul tu re. Hum Exp To xi col 2011; [Epub ahe ad of print].

15. Abe H. Ro le of hi sti di ne -re la ted com po unds as in tra cel lu lar pro ton buf fe ring con sti tu ents in ver te bra te mu sc le. Bio -

che mi stry 2000; 65: 757-765.

16. Hill CA, Har ris RC, Kim HJ et al. In flu en ce of be ta -ala ni ne sup ple men ta tion on ske le tal mu sc le car no si ne con cen -

tra tions and high in ten si ty cyc ling ca pa ci ty. Ami no Acids 2007; 32: 225-233.

17. Stu eren burg HJ. The ro les of car no si ne in aging of ske le tal mu sc le and in meu ro mu scu lar di se ases. Bio che mi -

stry 2000; 65: 862-865.

18. Har ris RC, Mar lin DJ, Dun net M, Snow DH, Hult man E. Mu sc le buf fe ring ca pa ci ty and di pep ti de con tent in the tho -

ro ugh bred hor se, grey ho und dog and men. Comp Bio chem Phy siol 1990; 97: 249-251.

19. Su zu ki Y, Ito O, Mu kai N, Ta ka ha shi H, Ta ka mat su K. High le vel of ske le tal mu sc le car no si ne con tri bu te to the lat -

ter half of exer ci se per for man ce du ring 30 s ma xi mal cyc le er go me ter sprin ting. Jap J Phy siol 2002; 52: 199-205.

20. De ra ve W, Eve ra et I, Be eck man S, Ba gu et A. Mu sc le car no si ne me ta bo lism and be ta -ala nin sup ple men ta tion in

re la tion to exer ci se and tra ining. Sports Med 2010; 1 (40): 247-263.

21. Gian ni ni AG, Gu ala no B, Sto ut J, Lan cha H. The ro le of

β-ala ni ne sup ple men ta tion on mu sc le car no si ne and exer -

ci se per for man ce. Med Sci Sports Exerc 2009; 9 [Epub ahe ad of print].

22. Smith AE, Mo on JR, Ken dall KL et al. The ef fects of be ta -ala ni ne sup ple men ta tion and hogh -in ten si ty in te rval tra -

ining neu ro mu scu lar fa ti gue nad mu sc le func tion. Eur J Appl Phy siol 2009; 105 (3): 357-363.

23. Su zu ki Y, Na kao T, Ma emu ra H, Sa to M, Ka ma ha ra K, Ta ka mat su K. Car no si ne and an se ri ne in ge stion en han ces

con tri bu tion of non bi car bo na te buf fe ring. Med Sci Sports Exerc 2006; 38: 334-338.

24. To mo na ga S, Hay aka wa T, Yama ne H et al. Oral ad mi ni stra tion of chic ken bre ast extract in cre ases bra in car no si -

ne and an se ri ne con cen tra tions in rats. Nutr Neu ro sci 2007; 10: 181-186.

25. Mi shi ma T, Yama da T, Sa ka mo to M et al. Chic ken bre ast at te nu ates high -in ten si ty -exer ci se -in du ced de cre ase in

rat sar co pla smic re ti cu lum Ca

2+

han dling. Int J Sport Nutr Exerc Me tab 2008; 18: 399-411.

26. Kang JH, Kim KS, Choi SY, Kwon HY, Won MH, Kang TC. Pro tec ti ve ef fects of car no si ne, ho mo car no si ne and an -

se ri ne aga inst pe ro xyl ra di cal -me dia ted Cu, Zn -su per o xi de di smu ta se mo di fi ca tion. Bio chim Bio phys Ac ta 2002;
1570: 89-96.

Pra ca przy go to wa na w ra mach gran tu N R12 004006.
The pa per writ ten un der grant No N R12 004006.

139

Słowińska-Lisowska M. et al., Effect of carnosine on exercise ability in humans

This copy is for personal use only - distribution prohibited.

- This copy is for personal use only - distribution prohibited. - This copy is for personal use only - distribution prohibited. - This copy is for personal use only - distribution prohibited. - This copy is for personal use only - distribution prohibited. -

Electronic PDF security powered by www.IndexCopernicus.com

140

This copy is for personal use only - distribution prohibited.

- This copy is for personal use only - distribution prohibited. - This copy is for personal use only - distribution prohibited. - This copy is for personal use only - distribution prohibited. - This copy is for personal use only - distribution prohibited. -

Electronic PDF security powered by www.IndexCopernicus.com