E. Miller i wsp.

314

Participation of reactive oxygen species in muscle damage

produced by hypokinesis
Miller E.

, Rutkowski M.

, Mrowicka M.

, Matuszewski T.

!

III City Hospital in £ódŸ, Poland, Department of Rehabilitation,

e-mail: [e-mail];

Medical University of £ódŸ, Poland,

Department of Chemistry and Clinical Biochemistry; 3Clinic in Ostrów

Mazowiecka
The big problem of high-developed community is hypokinesis – cli-

nical state generated by long-lasting immobilization. Virtually all body

systems are affected by immobilization. Hypokinesis intensify pro-

duction of reactive oxygen species (ROS). The detoxification of ROS

is especially important for muscles because myocytes are particu-

larly weekly protecting against oxidative injury. Hypokinesis is a case

of increase lipid peroxydation process in muscle tissue and increase

aggregation of thrombocytes and high decreased of antioxidative

enzymes (superoxide dismutase, glutatione peroxide, catalase) and

concentration of vitamin E in blood. As a result muscle lost mass

with receptivity on thrombosis. Rehabilitation is very important be-

cause it activated antioxidant defense system to detoxification ROS.

Supplementation by antioxidative vitamins and antithrombosis tre-

atment are very helpful.

Key words: hypokinesis, muscle, oxidative stress, rehabilitation,

antioxidants

Pol. Merk. Lek., 2007, XXII, 130, 314

Udzia³ reaktywnych form tlenu w uszkodzeniu miêœni

wywo³anych hipokinezj¹

EL¯BIETA MILLER

, MACIEJ RUTKOWSKI

, MA£GORZATA MROWICKA

, TOMASZ MATUSZEWSKI

!

III Miejski Szpital w £odzi, Oddzia³ Rehabilitacji, ordynator: dr med. J. W³odarczyk;

Uniwersytet Medyczny w £odzi, Zak³ad Chemii i Biochemii

Klinicznej, kierownik: prof. dr hab. med. J. Kêdziora;

!

Zak³ad Opieki Zdrowotnej w Ostrowi Mazowieckiej, kierownik: lek. med. T. Matuszewski

Udzia³ reaktywnych form tlenu w uszkodzeniu miêœni

wywo³anych hipokinezj¹
Miller E.

, Rutkowski M.

, Mrowicka M.

, Matuszewski T.

!

III Miejski Szpital w £odzi, Oddzia³ Rehabilitacji,

e-mail: [e-mail];

Uniwersytet Medyczny w £odzi, Za-

k³ad Chemii i Biochemii Klinicznej;

!

Zak³ad Opieki Zdrowotnej w

Ostrowi Mazowieckiej
W rozwiniêtych spo³eczeñstwach du¿ym problemem medycznym

staje siê hipokinezja – stan kliniczny powstaj¹cy w zwi¹zku z d³ugo-

trwa³ym unieruchomieniem. W zasadzie wszystkie uk³ady organizmu

cz³owieka ulegaj¹ niekorzystnym zmianom pod wp³ywem niedosta-

tecznej aktywnoœci ruchowej. Hipokinezja powoduje zwiêkszenie

wytwarzania reaktywnych form tlenu (ROS), na których destrukcyj-

ne dzia³ania s¹ szczególnie wra¿liwe miêœnie ze wzglêdu na s³abo

rozwiniêty system obrony antyoksydacyjnej. W tkance miêœniowej

hipokinezja nasila procesy peroksydacji lipidów oraz powoduje wzrost

agregacji p³ytek krwi, przy znacznym zmniejszeniu aktywnoœci en-

zymów antyoksydacyjnych (dysmutazy nadtlenkowej, peroksydazy

glutationowej, katalazy) oraz zmniejszeniu stê¿enia witaminy E we

krwi. Nastêpstwem tego jest utrata masy miêœniowej z jednoczesn¹

podatnoœci¹ na powstanie zakrzepów. W przeciwdzia³aniu tym zmia-

nom du¿e znaczenia ma rehabilitacja ruchowa, gdy¿ uaktywnia ona

antyoksydacyjny system obronny organizmu neutralizuj¹cy ROS.

Pomocne jest tak¿e równoczesne podawanie witamin antyoksyda-

cyjnych oraz leków przeciwkrzepliwych.

S³owa kluczowe: hipokinezja, miêœnie, stres oksydacyjny, rehabili-

tacja, antyoksydanty

Pol. Merk. Lek., 2007, XXII, 130, 314

Hipokinezja jest stanem klinicznym bêd¹cym nastêpstwem

ograniczenia aktywnoœci ruchowej lub jej braku, co mo¿e byæ

spowodowane ró¿nymi przyczynami:

· chorobami lub uszkodzeniami uk³adu miêœniowego oraz

kostnego, takimi jak zaawansowana choroba zwyrodnie-

niowa, z³amania lub urazy, zwi¹zanymi z d³ugotrwa³ym

unieruchomieniem oraz zastosowaniem opatrunków or-

topedycznych, gorsetów i szyn;

· ciê¿kimi chorobami wymagaj¹cymi d³ugotrwa³ego pozo-

stawania w ³ó¿ku, np.: zawa³em serca, udarem mózgu;

· d³ugotrwa³ym przebywaniem w pozycji zmniejszaj¹cej

oddzia³ywanie na organizm si³y ci¹¿enia, takiej jak sie-

dzenie lub pozycja le¿¹ca;

· brakiem oddzia³ywania si³y ci¹¿enia w przestrzeni kosmicz-

nej, w której ruchy nie s¹ niczym ograniczone i nastêpuj¹

bez si³ przeciwdzia³aj¹cych [8].

ISTOTA HIPOKINEZJI, JEJ PRZYCZYNY

I NASTÊPSTWA

Udowodniono, ¿e pozbawienie cz³owieka aktywnoœci rucho-

wej ca³kowicie lub choæby czêœciowo zagra¿a zdolnoœciom

przystosowawczym organizmu oraz jego prawid³owemu funk-

cjonowaniu [9].

Hipokinezja negatywnie oddzia³uje na ustrojowe procesy

fizjologiczno-biochemiczne. Upoœledza funkcjê uk³adu kr¹¿e-

nia, oddechowego, nerwowo-miêœniowego i kostnego, a tak-

¿e gospodarkê wodno-elektrolitow¹ (g³ównie wapniow¹) oraz

wp³ywa na proces nadkrzepliwoœci krwi. Zaburza tempo prze-

mian energetycznych oraz przyczynia siê do zaburzenia ho-

meostazy organizmu. Spowalnia równie¿ ustrojowe przemia-

ny metaboliczne oraz hamuje procesy anabolizmu, przy jed-

noczesnym intensyfikowaniu procesów katabolicznych [14].

Praktyczny brak wysi³ku fizycznego, a zw³aszcza d³ugo-

trwa³e pozostawanie w pozycji nieruchomej powoduje [8]:

· ca³kowite wyeliminowanie oddzia³ywania ciœnienia hydro-

statycznego na czêœæ uk³adu naczyniowego po³o¿on¹

poni¿ej serca;

· zmniejszenie stanu napiêcia miêœni szkieletowych i naci-

sku wywieranego na koœci, zw³aszcza krêgos³upa i koñ-

czyn dolnych;

· zmniejszenie ustrojowego wydatku energetycznego;

· zmianê impulsacji do narz¹du przedsionkowo-œlimakowa-

tego, decyduj¹c¹ o utrzymaniu równowagi;

· niekorzystne zmiany psychiczne zwi¹zane ze stresuj¹cym

efektem bezruchu.

Wymienione skutki nie wykluczaj¹ siê wzajemnie i mog¹

wstêpowaæ ³¹cznie. Ograniczenie aktywnoœci ruchowej ma

istotny udzia³ w powstawaniu chorób cywilizacyjnych, takich

Udzia³ reaktywnych form tlenu w uszkodzeniu miêœni wywo³anych hipokinezj¹

315

jak mia¿d¿yca, nadciœnienie têtnicze, choroba wieñcowa i

oty³oœæ [7].

Negatywne nastêpstwa hipokinezji nak³adaj¹ siê na obja-

wy zwi¹zane z chorob¹ podstawow¹, co mo¿e nie tylko utrud-

niaæ diagnozê, lecz równie¿ zaburzaæ i spowalniaæ proces

zdrowienia [4]. Nale¿y zachowaæ szczególn¹ ostro¿noœæ przy

zalecaniu d³ugotrwa³ego unieruchomienia w pozycji le¿¹cej.

Pozostawanie w tej pozycji jest wprawdzie konieczne w wie-

lu schorzeniach, jednak d³ugi okres unieruchomienia bywa

równie szkodliwy.

Je¿eli czas unieruchomienia w ³ó¿ku przekracza niezbêd-

ne minimum, zmiany zwi¹zane z hipokinezj¹ pog³êbiaj¹ siê i

pacjent wymaga d³u¿szej hospitalizacji ze wszystkimi tego

konsekwencjami [9].

Hipokinezja powoduje pogorszenie wydolnoœci czynno-

œciowej wiêkszoœci uk³adów w organizmie cz³owieka, dopro-

wadzaj¹c do klinicznych objawów tzw. zespo³u unierucho-

mienia [2].

Obejmuj¹ one w:

· miêœniach – utratê masy miêœniowej;

· koœciach – atrofiê tkanki kostnej, osteomalacjê i podat-

noœæ na z³amania;

· stawach – atrofiê struktur stawowych, przykurcze, ogra-

niczon¹ zdolnoœæ wykonywania ruchów, pogorszenie

ukrwienia stawów powoduj¹ce pojawianie siê obrzêków i

zmian zwyrodnieniowych;

· skórze – atrofiê pow³ok skórnych i odle¿yny;

· uk³adzie kr¹¿enia – zwiêkszenie lepkoœci krwi, obni¿enie

ciœnienia w odpowiedzi na bodziec ortostatyczny, utrud-

niony odp³yw krwi z nóg (przy d³ugotrwa³ej pozycji sie-

dz¹cej lub stoj¹cej) powoduj¹cy obrzêki i zakrzepowe

zapalenie ¿y³;

· sercu – zmniejszenie rezerwy sercowej i objêtoœci wyrzu-

towej oraz spoczynkow¹ powysi³kow¹ tachykardiê;

· p³ucach – zatory p³ucne, niedodmê i hipostatyczne zapa-

lenie p³uc;

· uk³adzie pokarmowym – anoreksjê i wynikaj¹ce z niej nie-

do¿ywienie oraz zaparcia;

· stanie psychicznym – lêki, niepokój, agresjê, depresjê i

dezorientacjê;

· uk³adzie immunologicznym – zmniejszenie odpornoœci or-

ganizmu na infekcje;

· uk³adzie moczowym – stany zapalne i kamicê [8].

Hipokinezja – podobnie jak i nadmierny wysi³ek fizyczny

– jest zwi¹zana z zaburzeniem równowagi miêdzy ustrojo-

wymi procesami utleniania i redukcji. Przyczyniaj¹ siê do tego

reaktywne formy tlenu (RFT), wytwarzane zarówno podczas

braku ruchu, jak i zbyt du¿ej jego intensywnoœci [18].

NASILONE WYTWARZANIE RFT W PRZEBIEGU

HIPOKINEZJI I PRZECIWDZIA£ANIE TEMU

ORGANIZMU

Brak aktywnoœci ruchowej powoduje, powszechnie spotyka-

ne u unieruchomionych osób, stany zapalne, w których po-

budzone fagocyty uwalniaj¹ du¿e iloœci RFT uszkadzaj¹cych

tkankê miêœniow¹. Reakcj¹ na stan zapalny jest aktywowa-

nie przez RFT czynnika j¹drowego NF-kB, co wzmaga wy-

twarzanie cytokin, interleukin [1, 6, 10, 24] oraz czynnika

martwiczego TNF. Nasilaj¹c proces zapalny, wywieraj¹ de-

strukcyjny wp³yw na komórki miêœni [19, 24]. Powstawanie

RFT towarzyszy równie¿ niektórym zaburzeniom przemian

metabolicznych, np. mitochondrialnego ³añcucha oddecho-

wego i kaskady kwasu arachidynowego. Podczas komórko-

wych procesów oddechowych oko³o 5% dostarczanego tle-

nu nie jest redukowana do wody – ulega niekompletnej re-

dukcji, tworz¹c RFT [4].

W czasie hipokinezji dochodzi do nadmiernego wytwa-

rzania anionorodnika ponadtlenkowego O

2

·–

, jednej z form

RFT mog¹cych powstawaæ w organizmie cz³owieka. Jest on

produktem jednoelektronowej redukcji tlenu, stanowi¹cym

Ÿród³o innych, groŸniejszych RFT. Bardzo szybko wchodzi w

reakcje z jonami metali przejœciowych, zw³aszcza ¿elaza,

redukuj¹c np. jon Fe

3+

do jonu Fe

2+

oraz uwalniaj¹c jony Fe

2+

ferrytyny [7]. Anionorodnik O

2

·–

³atwo ulega spontanicznej

reakcji dysmutacji, w wyniku której powstaje anion nadtlenku

wodoru HO

2

–

i tlen (co katalizuje dysmutaza ponadtlenko-

wa):

O

2

·–

+ O

2

·–

+ H

2

O ® HO

2

–

+ O

2

+ OH

–

,

Mo¿e te¿ reagowaæ z rodnikiem wodorotlenkowym HO

·

2

,

tworz¹c nadtlenek wodoru i tlen:

O

2

·–

+ HO

2

·

+ H

2

O ® H

2

O

2

+ O

2

+ OH

–

.

Wolne jony Fe

2+

utworzone i (lub) uwolnione przy udziale

O2

·–

tak¿e uczestnicz¹ w reakcjach tworzenia RFT. Ju¿ spon-

taniczna autooksydacja tych jonów dostarcza du¿ych iloœci

aninorodnika O2

·–

:

Fe

2+

+ O

2

® Fe

3+

+ O

2

·–

.

Du¿e stê¿enia O

2

·–

powoduj¹ redukcjê utworzonych jo-

nów Fe

3+

do Fe

2+

, wchodz¹cych ponownie w tê reakcjê, co

nasila jej przebieg. Jony Fe

2+

ulegaj¹ tak¿e utlenianiu przez

H

2

O

2

(reakcja Fentona), w wyniku czego powstaje wówczas

rodnik hydroksylowy

·

OH, oraz przez powstaj¹ce podczas

peroksydacji lipidów ich nadtlenki LOOH (przekszta³caj¹ce

siê w reaktywne rodniki LO

·

). Przebiega to wed³ug nastêpu-

j¹cych równañ reakcji:

Fe

2+

+ H

2

O

2

® Fe

3+

+

·

OH + OH

–

Fe

2+

+ LOOH ® Fe

3+

+ LO

·

+ OH

–

Du¿e znaczenie w wytwarzaniu rodnika

·

OH ma równie¿

katalizowana przez uk³ad redoks jonów Fe

2+

/Fe

3+

reakcja

Habera-Weissa:

O

2

·–

+ H

2

O

2

®

·

OH + O

2

+OH

–

Nale¿y podkreœliæ, ¿e rodnik

·

OH jest nadzwyczaj aktyw-

n¹ RFT, reaguj¹c¹ zarówno z lipidami, jak i DNA oraz z bia³-

kami i cukrowcami [13]. Poniewa¿ wszystkie te zwi¹zki s¹

integralnymi sk³adnikami struktur subkomórkowych, oddzia-

³ywania

·

OH i innych RFT prowadz¹ do uszkodzenia, a na-

wet œmierci komórek. Najbardziej nara¿one na destrukcyjny

wp³yw RFT s¹ b³ony komórkowe jako struktury zewnêtrzne.

W b³onach destrukcji ulegaj¹ przede wszystkim fundamen-

talne dla tych struktur lipidy, a œciœlej – sk³adowe wieloniena-

syconych kwasów t³uszczowych (WNKT) [15]. RFT inicjuj¹

ich tzw. peroksydacjê, przebiegaj¹c¹ lawinowo, w wyniku

czego powstaj¹ du¿e iloœci wolnych rodników lipidowych,

maj¹cych w³aœciwoœci wtórnych RFT. Powstaj¹ce produkty

peroksydacji (ró¿nego typu aldehydy) dzia³aj¹ cytotoksycz-

nie [5]. Organizm cz³owieka ma jednak z³o¿ony antyoksyda-

cyjny system chroni¹cy przed dzia³aniem RFT i wolnych rod-

ników. W jego sk³ad wchodz¹ wyspecjalizowane w pe³nieniu

tej funkcji bia³ka substancji niebia³kowych. Antyoksydacyjn¹

sk³adow¹ bia³kow¹ tego systemu tworzy zespó³ enzymów:

dysmutaza ponadtlenkowa (SOD), katalaza (CAT) i peroksy-

daza glutationowa (GPx) wraz z bia³kiem nieenzymatycznym

– ceruloplazmin¹ [19].

Substancje niebia³kowe o aktywnoœci antyoksydacyjnej

tworz¹ dwie grupy: rozpuszczalne w t³uszczach, tj. witaminy

A i E, liczne karotenoidy, np. b-karoten, oraz rozpuszczalne

w wodzie, tj. witamina C, kwas moczwy, glutation (zreduko-

wany – GSH) i kreatynina. W³aœciwoœci antyoksydacyjne maj¹

tak¿e niektóre pierwiastki œladowe, g³ównie selen i cynk [10].

Dzia³anie poszczególnych antyoksydantów jest zró¿nico-

wane. Jedne z nich zapobiegaj¹ reakcjom wywo³ywanym

przez RFT (reprezentuj¹ tzw. I liniê obrony), inne przerywaj¹

przebiegaj¹c¹ reakcjê (tworz¹ II liniê obrony), jeszcze inne

uczestnicz¹ w naprawie uszkodzeñ spowodowanych przez

RFT (nale¿¹ do III linii obrony).W b³onach komórkowych naj-

silniejsze dzia³anie antyoksydacyjne wywiera SOD-2 (izoen-

zym SOD-1 zawarty jest w cytoplazmie), reprezentuj¹ca I li-

niê obrony, a tak¿e witamina E wchodz¹ca w sk³ad zarówno

I, jak i II linii obrony [14].

W warunkach prawid³owych istnieje w organizmie równo-

waga miêdzy wytwarzanymi RFT i ich oddzia³ywaniami a

chroni¹c¹ przed nimi komórki ca³kowit¹ zdolnoœci¹ antyok-

sydacyjn¹. Ten stan równowagi ma charakter dynamiczny i

E. Miller i wsp.

316

zale¿y od ró¿nych zmian wewn¹trzustrojowych. Gdy na sku-

tek wielu czynników patologicznych dojdzie do zintensyfiko-

wania wytwarzania RFT i (lub) os³abienia systemu obrony

antyoksydacyjnej, organizm doznaje tzw. stresu oksydacyj-

nego, przyczyniaj¹cego siê do uszkadzania komórek – a wiêc

do zmian chorobowych w tkankach i narz¹dach. Wielkoœæ

zmian oksydacyjno-antyoksydacyjnych zachodz¹cych w ko-

mórkach – w tym tkanki miêœniowej – odzwierciedla ich mo¿-

liwoœci adaptacyjne do stresu oksydacyjnego, determinowa-

ne sprawnoœci¹ systemu antyoksydacyjnego ustroju. Nale¿y

jednak dodaæ, ¿e tkanka miêœniowa jest szczególnie wra¿li-

wa na uszkodzenia oksydacyjne ze wzglêdu na s³abo rozwi-

niêty system obrony antyoksydacyjnej. Aktywnoœæ SOD-1 i

CAT jest, na przyk³ad, odpowiednio 16- i 40-krotnie wiêksza

w w¹trobie ni¿ w miêœniu brzuchatym ³ydki [11].

Stwierdzono, ¿e hipokinezja powoduje os³abienie syste-

mu obrony antyoksydacyjnej ustroju, powoduj¹c m.in. zwiêk-

szenie stê¿enia utlenionego glutationu (GSSG) [5, 15]. W

b³onach wykryto nasilony proces peroksydacji lipidów, z nad-

produkcj¹ wolnych rodników i nadtlenków WNKT [15, 5].

Badania wykaza³y, ¿e w miêœniach szkieletowych, a tak¿e w

miêœniu sercowym i w lipoproteinach osocza krwi szybkoœæ

peroksydacji lipidów podczas hipokinezji osi¹ga maksymal-

n¹ wartoœæ w 3. dniu i pozostaje zwiêkszona do 60. dnia.

Sprzyja to rozwojowi m.in. zmian mia¿d¿ycowych [12].

SKUTKI STRESU OKSYDACYJNEGO DLA MIʌNI

W ŒWIETLE BADAÑ IN VIVO NAD HIPOKINEZJ¥

Hipokinezja jest zjawiskiem powszechnym wœród ludnoœci

krajów wysoko rozwiniêtych. Sprzyjaj¹ jej d³ugie podró¿e

samolotami, dalekobie¿nymi autokarami, wykonywanie pra-

cy zwi¹zanej z wielogodzinnym przebywaniem w pozycji sto-

j¹cej lub siedz¹cej, a tak¿e brak ruchu w warunkach domo-

wych: siedz¹cy tryb ¿ycia przed telewizorem czy kompute-

rem. Dochodz¹ do tego wspomniane wczeœniej unierucho-

mienia szpitalne. Hipokinezja i jej nastêpstwa staj¹ siê wiêc

powa¿nym problemem wspó³czesnej medycyny. Dlatego te¿

s¹ prowadzone liczne badania doœwiadczalne na zwierzê-

tach i na ludziach, które dotycz¹ przede wszystkim oksyda-

cyjnego uszkadzania miêœni przez RFT, wytwarzane podczas

opisanych procesów. Wzmo¿one wytwarzanie

·

OH w prze-

biegu hipokinezji zosta³o potwierdzone przez Delbarre i wsp.

w badaniach na psach, unieruchamianych na 2 godziny z

uniesion¹ przedni¹ czêœci¹ cia³a i opieraj¹cych siê o pod³o-

¿e na tylnych ³apach [6]. Z badañ tych wynika, ¿e iloœæ rodni-

ków powstaj¹cych w ¿y³ach odpiszczelowych by³a u tych

zwierz¹t oko³o trzy razy wiêksza ni¿ w grupie kontrolnej obej-

muj¹cej psy stoj¹ce na wszystkich ³apach.

Udzia³ jonów ¿elaza w towarzysz¹cym hipokinezji wzmo-

¿onym powstawaniu RFT potwierdzi³y badania na szczurach

przeprowadzone przez Davydov i Shvets [5] oraz Kondo i

wsp. [15]. Wykazano, ¿e wartoœci tych wskaŸników stresu

oksydacyjnego, jak równie¿ zwiêkszona peroksydacja lipidów

oraz wzrost stê¿enia utlenionego glutationu (GSSG) by³y w

unieruchomionym doœwiadczalnie miêœniu p³aszczkowatym

mniejsze, gdy szczurom podawano desferryoksaminê – zwi¹-

zek chelatuj¹cy o du¿ym powinowactwie do jonów Fe

3+

, zna-

ny te¿ jako deferoksamina, stosowany w medycynie pod na-

zw¹ Desferal w leczeniu schorzeñ zwi¹zanych z nadmiarem

¿elaza w organizmie. Doœwiadczalnie wykazano, ¿e stres

oksydacyjny towarzysz¹cy unieruchomieniom nie jest w pe³-

ni likwidowany przez system obrony antyoksydacyjnej w miê-

œniach. Stwierdzono przede wszystkim zmniejszenie aktyw-

noœci enzymów antyoksydacyjnych, uzale¿nione w du¿ym

stopniu od typu w³ókien miêœniowych [20, 22]. Badania na

szczurach wykonane przez Lawler i wsp. œwiadcz¹ o tym, ¿e

podczas hipokinezji wystêpuj¹ w miêœniach specyficzne zmia-

ny zwi¹zane zarówno z aktywnoœci¹ w nich enzymów anty-

oksydacyjnych, jak i typem w³ókien miêœniowych oraz wie-

kiem organizmu [16]. Zauwa¿ono ró¿nicê aktywnoœci w po-

szczególnych typach w³ókien miêœni szkieletowych dla SOD-

1 i GPx, z ich znacznym ogólnym zmniejszeniem u starych

zwierz¹t. Wprowadzenie æwiczeñ fizycznych spowodowa³o

ma³e zwiêkszenie aktywnoœci SOD-1 i GPx. Z badañ James

i wsp., prowadzonych na œwiniach, dodatkowo wynika, ¿e

zwiêkszenie aktywnoœci SOD-1 na skutek æwiczeñ przed³u-

¿a okres pó³trwania NO

·

[10]. Badania kliniczne pacjentów

unieruchomionych przez 120 dni wskazuj¹ na nasilenie pe-

roksydacji lipidów w miêœniach szkieletowych, miocytach i

osoczu krwi, osi¹gaj¹ce maksymaln¹ wartoœæ w 3. dniu i utrzy-

muj¹ce siê na podwy¿szonym poziomie do 60 dni. Aktyw-

noœæ SOD-1 mala³a stopniowo podczas ca³ego okresu unie-

ruchomienia, podczas gdy aktywnoœæ CAT pocz¹tkowo zwiêk-

sza³a siê do 28. dnia, potem znacz¹co zmniejsza³a po 72.

dniu i powróci³a do normy w 111. dniu [13]. U osób z opatrun-

kami ortopedycznymi po z³amaniach koñczyn dolnych zmniej-

szenie aktywnoœci SOD-1 w erytrocytach zaobserwowano w

5., 12., 19., 26. i 40. dniu hipokinezji (maksymalne w 12. dniu).

Aktywnoœæ CAT mala³a podczas ca³ego okresu unierucho-

mienia, natomiast aktywnoœæ GPx zmniejsza³a siê w 5. dniu

i ponownie zwiêksza³a w 19. dniu [19]. Wyniki innych badañ

nad unieruchomionymi szpitalnie chorymi pozwoli³y stwier-

dziæ, ¿e po 14 i 28 dniach hipokinezji aktywnoœæ enzymów

SOD-1, GPx i CAT znacz¹co mala³a, podczas gdy stê¿enia

markerów peroksydacji lipidów: dialdehydu malonowego

(MDA) i tromboksanu A2 (TXA2) ulega³y zwiêkszeniu. Wy-

kazano tak¿e, ¿e w 14. i 28. dniu bezruchu zwiêkszy³a siê

agregacja p³ytek krwi. Po 90 dniach wartoœci badanych pa-

rametrów ulega³y normalizacji [12, 14]. Wyniki kolejnych ba-

dañ dostarczy³y dowodów na to, ¿e ograniczenie dzia³ania

ochronnego dotyczy równie¿ antyoksydantów niebia³kowych

[14]. U kosmonautów bêd¹cych przez 4-13 dni w stanie hi-

pokinezji zaobserwowano zmniejszenie stê¿enia witaminy E

we krwi [20]. Zaburzenia w funkcjonowaniu w czasie hipoki-

nezji mitochondrialnego ³añcucha oddechowego, skutkuj¹ce

wzmo¿onym wytwarzaniem RFT, zosta³y potwierdzone w

badaniach przeprowadzonych zarówno na zwierzêtach, jak i

na ludziach [5, 6, 9, 12, 13, 14]. Wykazano znamienne zmniej-

szenie aktywnoœci oksydazy cytochromowej enzymu odpo-

wiedzialnego za czteroelektronow¹ redukcjê tlenu z utwo-

rzeniem H

2

O

–

w miêœniach oraz w¹trobie i mózgu od 15. dnia

unieruchomienia [7]. Po przejœciowym zwiêkszeniu w 30. dniu

aktywnoœæ ta ponownie mala³a do 60. dnia, po czym zaczy-

na³a siê zwiêkszaæ, normalizuj¹c w 90. dniu. Hipokinezja wy-

wiera zatem wp³yw na syntezê i okres pó³trwania szczegól-

nej RFT jak¹ jest NO

·

– niezbêdny do prawid³owego funkcjo-

nowania œródb³onka naczyñ, ale w nadmiarze szkodliwy. Jego

iloœæ obecna w ustroju pozostaje w zwi¹zku z aktywnoœci¹

miêœni.

W badaniach osób po 12-dniowym unieruchomieniu za-

obserwowano zmianê aktywnoœci w komórkach trzech g³ów-

nych izoform syntetazy NO

·

: NOS 1-3. Stwierdzono, ¿e wspó³-

istniej¹cy z hipokinezj¹ zanik miêœniowy dezaktywuje NOS

1. Poniewa¿ u zdrowych osób syntetaza NO

·

jest stymulo-

wana przez insulinê, zatem w przypadku jej niedoboru lub

insulinoopornoœci jest znacznie ograniczony wp³yw NO

·

na

naczynia. Insulina wywo³uje tak¿e efekt antyagregacyjny w

stosunku do p³ytek krwi przez zwiêkszanie stê¿enia cGMP

przy udziale NO

·

i nasilanie wi¹zania prostaglandyn. Upoœle-

dzenie syntetazy NO

·

przy jednoczesnym niedoborze insuli-

ny lub insulinoopornoœci mo¿e wiêc wywo³ywaæ nadreaktyw-

noœæ p³ytek [21].

Wykazano, ¿e w przypadku unieruchomienia przerywa-

nego æwiczeniami fizycznymi iloœæ miofibryli II znacz¹co siê

zwiêksza. Æwiczenia uaktywniaj¹ przy tym NOS2 i NOS3 oraz

poprawiaj¹ mikrokr¹¿enie miêœniowe, a tak¿e zwiêkszaj¹

wspó³czynnik kapilarowo-w³ókienny [17]. Odnoœnie do insu-

liny badania Blanca i wsp. [4] pozwoli³y stwierdziæ, ¿e jej do-

bowe zu¿ycie zwiêkszy³o siê podczas unieruchomienia u mê¿-

czyzn o 34%, natomiast u kobiet o 26%. Przy czym stosunek

insuliny do glukozy zwiêkszy³ siê u mê¿czyzn o 30%, a u

kobiet o 25%. Podczas testu tolerancji glukozy (OGTT) insu-

Udzia³ reaktywnych form tlenu w uszkodzeniu miêœni wywo³anych hipokinezj¹

317

linowa odpowiedŸ nasili³a siê po okresie d³u¿szego unieru-

chomienia u mê¿czyzn o 47%, natomiast u kobiet o 67%,

podczas gdy stê¿enie glukozy w osoczu by³o podobne. Na-

le¿y dodaæ, ¿e choæ mê¿czyŸni maj¹ wiêksz¹ masê miêœnio-

w¹ ni¿ kobiety, nie stanowi³o to przyczyny ró¿nic w wynikach,

poniewa¿ obci¹¿enie glukoz¹ w tych badaniach by³o prze-

prowadzane w g/kg masy cia³a.

TERAPEUTYCZNE PRZECIWDZIA£ANIE

POWODOWANEJ PRZEZ HIPOKINEZJÊ

DYSFUNKCJI MIʌNI

Systematyczny, umiarkowany i kontrolowany wysi³ek rucho-

wy wp³ywa stymuluj¹co na antyoksydacyjny system obrony

organizmu, chroni¹cy m.in. tkankê miêœniow¹ przed oddzia-

³ywaniem RFT. Zasadniczym tego efektem jest zwiêkszenie

aktywnoœci wspomnianych wczeœniej enzymów SOD-1, SOD-2,

GPx i CAT. Zwiêkszona aktywnoœæ SOD-1 koreluje przy tym

ze zwiêkszeniem syntezy NO

·

– wa¿nego czynnika wazody-

latacyjnego, co jest istotne ze wzglêdu na omówione wcze-

œniej skutki hipokinezji dotycz¹ce naczyñ [17].

Wczeœnie rozpoczynana rehabilitacja stanowi zatem nie-

zbêdny czynnik terapeutyczny, gdy¿ nawet krótkotrwa³e se-

sje codziennych æwiczeñ mog¹ zapobiec negatywnym na-

stêpstwom hipokinezji [1, 8, 23]. Co jest przy tym istotne,

zmniejsza ona negatywny wp³yw czynników zapalnych na

uk³ad miêœniowy, poprawiaj¹c proces zdrowienia i stan ogól-

ny chorego [1,3].

Przy podejmowanych æwiczeniach wysi³kowych po d³u-

gotrwa³ym unieruchomieniu nale¿y jednak pamiêtaæ, ¿e w

okresie bezruchu, a wiêc towarzysz¹cego mu niedokrwienia

– powstaj¹ du¿e iloœci oksydazy ksantynowej, która podczas

reperfuzji (reoksygenacji) wytwarza du¿e iloœci RFT: OH

2

·–

i

H

2

O

2

, ³atwo przechodz¹cych w

·

OH. Procesy te przyczyniaj¹

siê do pog³êbienia oksydacyjnych uszkodzeñ miêœni [1]. Pod-

czas rehabilitacji ruchowej wa¿na jest wiêc suplementacja

egzogennymi antyoksydantami, wywieraj¹ca wp³yw ochron-

ny [23].

Ze wzglêdu na ukierunkowane dzia³anie w œrodowisku

lipofilowym organizmu (np. b³on komórkowych) nale¿y poda-

waæ witaminê E [14], która korzystnie wydaje siê ³¹czyæ ze

wspó³dzia³aj¹c¹ z ni¹ w œrodowisku hydrofilowym (cytopla-

zma komórek, osocze) witamin¹ C. Oprócz suplementacji

istotne jest stosownie diety bogatej w naturalne Ÿród³a tych

witamin. Hipokinezja przyczynia siê do powstawania zakrze-

pów, w ramach prewencji zaleca siê zatem przyjmowanie

kwasu acetylosalicylowego lub innych leków przeciwkrzepli-

wych.

PIŒMIENNICTWO

1. Akima H., Kubo K., Imai I. i wsp.: Inactivity and muscle: effect of resistan-

ce training during bed rest on muscle size in the lower limb Acta physiol.

Scan., 2001,172, 1365-1401.

2. Andersen J., Gruschy-Krudsen T., Sandri C. i wsp.: Bed rest increases

the amount of mismatched fibres in human skeletal muscle. J. Apply.

Physiol., 1999, 86, 455-460.

3. Belin de Chantemele E., Blanc S., Pellet S. i wsp.: Does resistance exer-

cise prevent body fluid changes after a 90 day bed rest? Eur. J. Appl.

Physiol., 2004, 92, 555-564.

4. Blanc S., Normand S., Pachiaudi Ch. i wsp.: Fuel homeostasis during

physical inactivity induced by Bed Rest. J. of Clinic Endocrinol and Meta-

bol., 2000, 85, 2223-2233.

5. Davydov V.V., Shvets V.N.: Lipid peroxidation in the heart of adult and old

rats during immobilization stress. Exp.Gerontol., 2001, 36, 1155-1160.

6. Delbarre B., Delbarre G., Calinon F.: Increase of hydroxyl free radical

formation during venous statis of dogs. Free Radic. Biol. Med., 1993, 15,

677-679.

7. Ferretti G., AntonuttoG., Denis C. i wsp.: The interplay of central and

perpheral factors in limiting maximal O

consumption in man after prolon-

ged bed rest. J. Physiol., 1997, 501, 677-686.

8. Garrison S.: Podstawy rehabilitacji i medycyny fizykalnej. PZWL, War-

szawa 1997, 186-192.

9. Greenleaf J.: Some evils of prolonged bed-rest deconditioning. Med, Sport,

2001, 5, 77-95.

10. James W., Rush M., Woodman Ch. i wsp.: SOD-1 expression in pig coro-

nary arterides is nicreased by exercise training. Am. J. Physiol. Heart

Circ., 2000, 279, 2068-2076.

11. Kawakami Y., Muraoka Y., Kubo K. i wsp.: Changes in muscle size and ar-

chitecture following 20 days of bed rest. J.Gravit. Physiol., 2000, 7, 45-53.

12. Kêdziora J.: Aktywnoœæ peroksydazy glutationowej (GPx) oraz katalazy

w krwinkach p³ytkowych u osób przebywaj¹cych w stanie 14-dniowej hi-

pokinezji. Kwart. Ortop., 1999, 1.

13. Kêdziora J., Buczyñski A.: Antioxidative enzymes activities and lipid pe-

roxidation indicators in blood platelets during bed rest. Int. J. Occup. Med.

Environ. Health, 1996, 9, 5-51.

14. Kêdziora J.: Free radical processes in conditioning and decondotioning.

CRC PRESS, 2004, 61-77.

15. Kondo H., Miura M., Nakagaki I. i wsp.: Trace element movement and

oxidative stress in skeletal muscle atrophied by immobilization. Am. J.

Physiol. Endocrinol. Metab., 1992, 262, 583-590.

16. Lawler J., Powers S., Visser T. i wsp.: Acute exercise and skeletal muscle

antioxidant amd metabolic enzymes: effects of fiber type and age. Am.Phy-

siol.Soc., 1993, 27, 1345-1349.

17. Michikami D., Kamiya A., Fu Q. i wsp.: Attenuated termoregulatory swe-

ating and cutaneous vasodilation after 14 day bed Rest In humans. J.

Appl. Physiol., 2004, 96, 107-114.

18. Mikhailov V.M.: Hypokinesia as a risk factor in extreme conditions. Avia-

kosm. Ekolog. Med., 2001, 35, 26-31.

19. Pawlak W., Kêdziora J., ¯o³yñski K. i wsp.: Effects of long term bed rest

in men on enzymatic antioxidative defence and lipid peroxydation in ery-

throcytes. J. Gravit. Physiol., 1998, 5, 163-164.

20. Riley D., Bain J., Thompson J. i wsp.; Decreased thin filament density

and lenght in human atrophic soleus muscle fibres after spaceflight. J.

Apply. Physiol., 2000, 88, 567-672.

21. Rudnik J., Puttman B., Tesch P. i wsp.: Differential expression of nitric oxide

synthases (NOS 1-3) In human skeletal muscle following exercise counter-

measure during 12 week of bed Rest. FASEB J., 2004, 18, 1228-1230.

22. Trappe W., Romantowski J., Riley D. i wsp.: Human unilateral lower limp

suspesion as a model for spaceflight effects on skeletal muscle. J. Apply.

Physiol., 2002, 93, 1563-1566.

23. Trappe S., Trappe P., Gallagher P.: Human single muscle fibre function

with 84 day bed rest and resistance exercise. J. Physiol., 2000, 557, 501-

513.

24. Winkelman C.: Inactivity and inflammation: selected cytokines as biolo-

gic mediators in muscle dysfunction during critical illness. AACN Clin Is-

sues., 2004, 15, 74-82.

Otrzymano 2 listopada 2006 r.

Adres: El¿bieta Miller, £ódŸ, ul. £y¿wiarska 31, tel. [phone], e-mail:

[e-mail]

E. Miller i wsp.

318

XI Zjazd Polskiego Towarzystwa Diabetologicznego

10-13 maja 2007, Wis³a

Przewodnicz¹cy Komitetu Naukowego: prof. Jacek Sieradzki
Przewdnicz¹cy Komitetu Organizacyjnego: prof. W³adys³aw Grzeszczak
Organizator: Katedra i Klinka Chorób Wewnêtrznych, Diabetologii i Nefrologii ŒAM
Biuro Organizacyjne: EVMACO, ul. Ks. Meiera 20B, 31-236 Kraków, tel. [phone]
e-mail: [e-mail]; www.evmaco.pl; www.diabetologianet.pl

XI Zjazd Polskiego Towarzystwa Nefrologicznego

23-26 maja 2007, Wis³a

Przewodnicz¹cy Komitetu Naukowego i Organizacyjnego: prof. Andrzej Wiêcek
Katedra i Klinika Nefrologii, Endokrynologii i Chorób Przemiany Materii ŒAM
ul. Francuska 20-24, 40-027 Katowice, tel. [phone], faks (0 32) 255 37 26
e-mail: [e-mail]; [e-mail]
Biuro Organizacyjne: VM Group Sp. z o.o., ul. Œwiêtokrzyska 73, 80-180 Gdañsk
tel. [phone], faks (0 58) 320 94 60, www.ixzjazdptn.viamedica.pl

XVIII Wielodyscyplinarne Forum Osteoporotyczne

„Nowe kryteria diagnostyki i leczenia osteoporozy”

19 maja 2007, Warszawa

Przewodnicz¹cy Komitetu Naukowego i Organizacyjnego: prof. Roman S. Lorenc
Zak³ad Biochemii i Medycyny Doœwiadczalnej Instytut „Pomnik – Centrum Zdrowia Dziecka”
Al. Dzieci Polskich 20, 04-730 Warszawa, tel. [phone], faks (0 22) 815 17 89
e-mail: [e-mail]; www.osteoforum.org.pl

VIII Miêdzynarodowy Kongres Polskiego Towarzystwa Transplantacyjnego

11-13 maja 2007, Warszawa

Przewodnicz¹cy Komitetu Naukowego: prof. Zbigniew Religa
Biuro Organizacyjne: MediPage Sp. z o.o., ul. Bruna 32, 02-594 Warszawa
tel. [phone], faks (0 22) 646 41 50, e-mail: [e-mail]