Freie Radikale/Sauerstoff - Institut für Physiologische Chemie

physiological.chemistry.at

Freie Radikale/Sauerstoff - Institut für Physiologische Chemie

Freie Radikale/Sauerstoff:Geschichte• 1774 als „Dephlogistizierte Luft“ v. J. Priestly(Theologe!) entdeckt• Von Lavoisier als „Sauerstoff“ bezeichnet• 1840 – 1860 Existenzdebatte über FR• 1878: „La Pression Barometrique“ v. Bert als„fermentative“ Reaktionen in d. Zelle bezeichnet.• „Freie Radikale“: Annahme, d. Teile v. Molekülenunabh. Existenz haben• Bestätigung erst um 1930 (Raab, Nernst,Mulliken etc.)


Freie Radikale/Geschichte• Im 2. Weltkrieg: U-Boot Versuche• 1949 Michaelis: Theorie d. „ungepaartenElektrons“• Ab 50er Jahre: Weltraumforschung• 1978 v. Dillard et. al: 1. bedeutendesportphysiolog. Untersuchung• 1982 v. Davies et al: 1. Trainingsadaptationstheoriedurch Radikalschädigungen


Radikale/Chemie• Definition: ungepaartes Elektron inValenzschale (=äußerstes Orbital)• ROS u. RONS (inkl. H 2 O 2 u. 1 O 2 )• Oxidantien bzw. Reduktantien• Redoxreaktionen• Atomabstraktionsreaktionen• Additionsreaktion• Initiation, Propagation, Termination


• OH .• O2 . -• NO .• ROO .• RO .• H 2 O 2• ROOH• 1 O 2• O 3RONS


Radikalquellen im Sport• Mitochondrien• Xanthinoxidasesystem• (Mikro)Traumata• Phagozytose („OxidativeBurst“)• Lokale Azidose• Autoxidation• Ozon, Stickoxide, Hitze• Anoxie-Reoxygenation


Antioxidantien/Definitionen• „Ein Antioxidans ist eine Substanz, die oxidative Prozesse,verursacht durch freie Radikalintermediate, einschränkt“(Slater 1989)• „Ein Antioxidans ist eine chemische Verbindung oderSubstanz, die die Oxidation einer anderen chemischenVerbindung oder Substanz hemmt“ (The AmericanHeritage Dictionary, 1985)• „Ein Antioxidans ist jede Substanz, die, selbst wenn sie imVergleich zu einer oxidierbaren Substanz in geringenKonzentrationen vorhanden ist, signifikant die Oxidationdieser Substanz verzögert oder hemmt“ (Halliwell undGutteridge 1989)


Antioxidantien/Klassifizierung• Intra- und extrazelluläre Antioxidantien• Enzymale und nicht-enzymale AOs• Fett- und wasserlösliche Antioxidantien• Präventive und kettenbrechende AOs


• Vitamin E• ß-Carotin• Vitamin C• Ubichinon• SOD• Katalase• GPx, GSH• Bioflavonoide• Harnsäure• Bilirubin etc.Antioxidantien


Antioxidative „Kooperation“


Oxidativer Stress• „OS ist eine Störung im prooxidativenantioxidativenProzessgleichgewicht zu Gunstender Prooxidationsprozesse“ (Sies 1985)• „OS ist ein zellulärer und physiologischer Zustandmit erhöhten Konzentrationen an RSS, diemolekulare Schädigungen an Strukturen undFunktionssystemen verursachen“ (Moller et al1996)


Oxidativer Stress/Ursachen• Psychologischer Stress• Sauerstoffdurchsatz erhöht = Belastung• Traumata/Entzündungen/Infektionen• Ischämie-Reperfusion• Genetisch?• Ernährung• Umwelt: Ozon, Stickoxide, KWs• Medikamente• Rauchen• Strahlung


Folgen v. OS im Sport• Entzündungen• Erhöhte Verletzungsgefahr• Muskelkater• Erhöhte Infektanfälligkeit• Sportannämie• Verlängerte Regenerationszeiten


malondialdehydecarbonyl proteinsFigure 1a4,0Figure 1b0,8MDA [µM]3,53,02,52,01,51,0****Carbonylproteins [nmol/mg]0,70,60,50,40,30,2*****0,50,10,01. bloodcollection2. bloodcollection3. bloodcollection0,01. bloodcollection2. bloodcollection3. bloodcollectionLamprecht et al. 2005


MDAµmol/L1,201,101,000,900,80*PlaceboEAC0,700,60BE IE 30M 60MTimeLamprecht et al. 2009, Int J Sport Nutr


GPx140120100ng/mL8060*4020PlaceboEAC0BE IE 30M 60MTimeLamprecht et al. 2009, Int J Sport Nutr


Vitamin C1,601,40#1,20mg/dL1,000,800,600,40PlaceboEACBE IE 30M 60MTimeLamprecht et al. 2009, Int J Sport Nutr


carbonyl proteins0,60nmol/mg protein0,500,400,300,200,100,00Nov Dec Jan Mar Juntime** #…….JPCPlac°Lamprecht et al. 2007, Journal of Nutrition


6,00TNF-alphapg/mL plasma5,004,003,002,001,00*JPC……. Plac*##0,00Nov Dec Jan Mar JuntimeLamprecht et al. 2007, Journal of Nutrition


Supplementationen• = Nährstoffsupplementationen• = Nahrungsergänzungspräparate (NEP)• = Nährstoffkonzentrate• = Konzentraternährung• = Zusatzernährung


„Supplemente sind Verbindungen,welche zusätzlich zurBasisernährung aufgenommenwerden, mit dem Ziel der LeistungsundGesundheitsoptimierung.“


Inhaltsstoffe• Eiweiß = Proteine, Aminosäuren• Kohlenhydrate• Vitamine• Mineralstoffe, Spurenelemente• Flüssigkeit (Sportgetränke)• Andere Substanzen (Kreatin, L-Carnitin,„Phytochemicals“, Basenpulver etc.)


Arten von NEP• Selektivpräparate:• Vitamin C – Brause• Mg - Tabletten• Eiweiß–Pulver• Kohlenhydrat – Pulver• Kreatin – Pulver• L-Carnitin Kapseln• Kombipräparate:• Multivitamin - Kapsel• Multimineral - Tablette• Vitamin/Mineralstoff –Tablette• Elektrolytgetränke (KH,Vitamine + Mineralien)• Eiweiß/Kohlenhydrat -Pulver


Ziele der Zusatzernährung• Vermeidung von Nährstoffmängel• Leistungssteigerung• Gewichtsveränderung


Vorteile Nachteile• Wenig Volumen – hoheNährstoffdichte• Schnell und leicht verdaulich• Spez. Nährstoffspektrum• Schnelle/langsame Energie• Keine unerwünschten Begleitstoffe• Praktische Einsatzmöglichkeit• Sicherheit• Teuer• Qualität/Bioverfügbarkeit• Dosierung• Nebeneffekte• Bequemlichkeit• Verunreinigung• Sinnhaftigkeit


Wann/Wie NEP?• Unmittelbar nach Training (z. B.Eiweißpulver, KH)• Zur Mahlzeit ergänzend (z. B.Vitaminkapsel, Mineralien)• Während der Belastung (z. B. Getränke,Gels)


Notwendigkeit von NEPs• Gesundheitssport/Breitensport• Leistungs-/Hochleistungssport(> 5000 kcal/Wochedurch Training)• eventuell• notwendig!


Sportarten• Ausdauer: Langlauf, Marathon, Triathlon, Rad etc.• Kraftsport: Body Building, Schwerathletik,Gewichtheben• Komplexsport: alpiner Schilauf, Eishockey,Fußball, Windsurfing


Nahrungsergänzungspräparate• Kohlenhydrate• Eiweiß• Fettsäuren• Vitamine• Mineralstoffe• Wasser/Getränke„Baseline-Präparate“


Nahrungsergänzungspräparate• Antioxidantien (inkl. sekundärer Pflanzenstoffe)• Kreatin• Verzweigtkettige Aminosäuren• Arginin, Ornithin und Citrullin• Glyzerol• L-Carnitin• Koffein• Alkalisalze (Basenpulver)


Kreatin• Synthese aus Arginin, Glycin, Methionin (1-2g/Tag)• Fisch, Fleisch• Mischkost liefert ca. 1g/Tag• Bedarf: ca. 2 g/Tag• „Responder – NonResponder“• 1g bindet 23g Wasser (Gewichtszunahme,Leistung, Technik!)• Muskelkrämpfe, Erbrechen, Durchfälle möglich


Glyzerol• 3-wertiger Alkohol, hohe Wasserbindungskapazität• Aufnahme (1-1,5 g/kg KG) in Verbindung mit ca. 2L Wasser• Erhöhung des Körperwassers um ca. 700 mL• Gegen Dehydratation (Hpothese)• Keine Leistungssteigerung auf GrundMonosupplementation• Gefahr von Unverträglichkeitsreaktionen:Kopfschmerzen, Übelkeit, Brechreiz, etc.


Protokoll für eine Glycerolsupplementation(nach Jeukendrup und Gleeson 2004):150 Min. vor Belastungsbeginn 5 mL/kg KG Glycerol in einer 20%igenLösung120 Min. vor Belastungsbeginn 5 mL/kg KG Wasser105 Min. vor Belastungsbeginn 5 mL/kg KG Wasser90 Min. vor Belastungsbeginn 5 mL/kg KG Glycerol in einer 20%igenLösung + 5 mL/kg KG Wasser60 Min. vor Belastungsbeginn 5 mL/kg KG Wasser0 Min. Belastungsbeginn


L-Carnitin• Seit ca. 25 Jahren auf dem Markt!• Synthese aus Methionin + Lysin; ca. 20 mg/Tag• Bedarf: ca. 20 mg/Tag• Gesamtkörpercarnitin: ca.27 g• In Skelett- und Herzmuskulatur (98%)• Plasma: ca. 50µMol/L• Muskelzelle: ca. 5000µMol/kg Muskelgewebe• In Fleisch und Milchprodukten• Zum Fettsäurentransport in die Mitochondrien• Aufgrund des Konzentrationsgefälles istSupplementation sinnlos!


Koffein• In Kaffee, Tee, Guarana• Aktivier Sympathikus, erhöht Adrenalinspiegel(> FFS), Diurese, Dehydratation• Kein Doping seit 2004!• 500 mg Tabletten• Kaffee, Cola, Red Bull: 50-120 mg• Kopfschmerzen, Tachykardie,Koordinationsstörungen, Tremor• Achtung v.a. bei Hitze!


Basenpulver• Bikarbonate, Phosphate• Senken den ph-Wert• Laktatkonzentration! (Hypothese)• Wirkung durch andere Inhaltsstoffe!• Supplementation eher nachteilig• Magenbeschwerden, Blähungen, Diarrhoe,Muskelkrämpfe


Nahrungsergänzungspräparate• Conjugierte Linolsäure• Melatonin, Diazepam• Fe, Mg• ß-Endorphine• Inosin• Taurin• Sauerstoffangereichertes Wasser• Lecithin


Nahrungsergänzungspräparate• NAD• Glutamin• Orotsäure• Pangaminsäure• Alpha-Liponsäure• Aspartate• Phosphatsalze• Schüssler Salze


Nahrungsergänzungspräparate• Fatburner, Enzyme• Hefezellpräparate• Gelée Royale• Guarana• Ginseng• Blütenpollen• Ringana• Aloe Vera


Conclusio/Beachte• Notwendigkeit von einigen wenigen, wennEnergieverbrauch > 5000 kcal/Woche durchTraining• Vorteile – Nachteile – Zielvergleich• Zeitpunkt des Einsatzes• Dosierung

Weitere Magazine dieses Users
Ähnliche Magazine