Οξείες μεταβολικές προσαρμογές κατά τη συνεχόμενη και διαλειμματική αερόβια άσκηση
Authors: Σαρηβασιλείου Χαράλαμπος 
Published: September 2021

Σκοπός της παρούσας διατριβής ήταν να διερευνήσει το συνολικό μεταβολικό προφίλ (metabolomics) κατά τη συνεχόμενη και διαλειμματική αερόβια άσκηση ίσης συνολικής επιβάρυνσης και προσπάθειας. Εννέα υγιείς άνδρες, ηλικίας 20,5 ± 0,7 ετών, υποβλήθηκαν σε μια δοκιμασία προοδευτικά αυξανόμενης έντασης, για τον προσδιορισμό της μέγιστης πρόσληψης οξυγόνου (VO2max), της μέγιστης αερόβιας ταχύτητας (MAΤ) και της μέγιστης καρδιακής συχνότητας (ΚΣmax). Στη συνέχεια, οι συμμετέχοντες εκτέλεσαν σε δαπεδοεργόμετρο, με τυχαία σειρά, τρία διαφορετικά πρωτόκολλα αερόβιας άσκησης ίσης συνολικής φυσιολογικής επιβάρυνσης: (i) πρωτόκολλο άσκησης με τη συνεχόμενη μέθοδο, με ένταση στο 83% της ΜΑΤ, (ii) διαλειμματικό πρωτόκολλο άσκησης μεσαίου χρόνου, με διαστήματα επιβάρυνσης και ανάληψης διάρκειας 3 min, με ένταση στο 95% και 35% της ΜΑΤ, αντίστοιχα (3-3min) και (iii) διαλειμματικό πρωτόκολλο άσκησης μικρού χρόνου, με διαστήματα επιβάρυνσης και ανάληψης διάρκειας 30 s, με ένταση στο 110% και 50% της ΜΑΤ, αντίστοιχα (30-30s). Πριν την έναρξη και 5 min μετά την ολοκλήρωση κάθε πρωτόκολλου λήφθηκαν δείγματα αίματος (10 ml), τα οποία φυγοκεντρήθηκαν και το πλάσμα αποθηκεύτηκε στους -80ºC. Τα δείγματα εξετάστηκαν με μεταβολομική ανάλυση, με τη μέθοδο της Φασματοσκοπίας Πυρηνικού Μαγνητικού Συντονισμού (1Η NMR). Η επεξεργασία των φασματικών δεδομένων έγινε με τη χρήση των πολυπαραμετρικών αναλύσεων PCA και ΟPLS-DA. Με τον τρόπο αυτό, εξετάσθηκε η επίδραση των τριών πρωτοκόλλων στο συνολικό μεταβολικό προφίλ, καθώς και στις συγκεντρώσεις δεκατριών μεταβολιτών, που συμμετέχουν στο μεταβολισμό γλυκόζης, λιπών και πρωτεϊνών,. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι και τα τρία πρωτόκολλα επέφεραν σημαντικές αλλαγές στο συνολικό μεταβολικό προφίλ του πλάσματος. Συγκεκριμένα, η απεικόνιση της πολυπαραμετρικής ανάλυσης (PCA) παρουσίασε διακριτό διαχωρισμό μεταξύ των δειγμάτων πριν και μετά την άσκηση, τόσο για το πρωτόκολλο της συνεχόμενης άσκησης, όσο και για τα διαλειμματικά πρωτόκολλα άσκησης μεσαίου (3-3min) και μικρού χρόνου (30-30s). Στο μοντέλο δεν εμφανίστηκε διαχωρισμός των φασμάτων ανάμεσα στα τρία πρωτόκολλα άσκησης, τόσο στα δείγματα που λήφθηκαν πριν την άσκηση, όσο και στα δείγματα μετά την ολοκλήρωση των τριών πρωτοκόλλων άσκησης. Επίσης, δεν εμφανίστηκαν έγκυρα OPLS-DA μοντέλα στις ζευγαρωτές συγκρίσεις μεταξύ των πρωτοκόλλων, τόσο στα δείγματα πριν την άσκηση όσο και στα δείγματα μετά την άσκηση. Τα παραπάνω δείχνουν παρόμοιες μεταβολές στο συνολικό μεταβολικό προφίλ στα τρία πρωτόκολλα. Τέλος, το διάγραμμα S-line, με τις αντίστοιχες OPLS-DA απεικονίσεις των δειγμάτων που λήφθηκαν πριν και μετά την άσκηση, όπως και οι αναλύσεις two-way ANOVA, δείχνουν ότι και στα τρία πρωτόκολλα οι αλλαγές οφείλονταν κυρίως στη σημαντική αύξηση των μεταβολιτών που δραστηριοποιούνται κατά τις γλυκολυτικές μεταβολικές διεργασίες (γλυκόζη, γαλακτικό, πυροσταφυλικό, αλανίνη), τη λιπολυτική δραστηριότητα και την κετογένεση (γλυκερόλη, 3-υδροξυβουτυρικό οξύ) και την ενεργοποίηση του κύκλου κιτρικού οξέος (κιτρικό οξύ, ηλεκτρικό οξύ). Δεν παρατηρήθηκε σημαντική μεταβολή σε δείκτες πρωτεϊνόλυσης (αμινοξέα διακλαδισμένης αλυσίδας) και μυϊκής κάκωσης/βλάβης (τυροσίνη, ιστιδίνη). Με εξαίρεση τις υψηλότερες τιμές αλανίνης και κιτρικού οξέος και τις χαμηλότερες τιμές 3-υδροξυβουτυρικού οξέος, που παρατηρήθηκαν μετά την ολοκλήρωση του πρωτοκόλλου 3-3min έναντι του συνεχόμενου πρωτοκόλλου και του 30-30s, δεν παρατηρήθηκαν σημαντικές διαφορές ανάμεσα στα πρωτόκολλα σε άλλους μεταβολίτες. Η σημαντική αύξηση που σημειώθηκε στο πηλίκο των τιμών γαλακτικού/πυροσταφυλικού και γαλακτικού/κιτρικού οξέος και στα τρία πρωτόκολλα, φανερώνει ότι η άσκηση υψηλής έντασης οδήγησε σε σημαντική ενεργειακή μετατόπιση προς τις μη οξειδωτικές διαδικασίες. Ωστόσο, δεν παρατηρήθηκαν σημαντικές διαφορές μεταξύ των πρωτοκόλλων στην αναλογία ενεργοποίησης οξειδωτικού και γλυκολυτικού μηχανισμού. Συμπερασματικά, η μεταβολομική ανάλυση έδειξε ότι και τα τρία πρωτόκολλα αερόβιας άσκησης (συνεχόμενη με υψηλή ένταση, διαλειμματική μεσαίου χρόνου και μικρού χρόνου) προκάλεσαν σημαντική συνολική ενεργοποίηση του μεταβολισμού. Όμως, όταν τα τρία πρωτόκολλα εκτελούνται με την ίδια συνολική επιβάρυνση και προσπάθεια, προκαλούν παρόμοιες μεταβολές στο συνολικό μεταβολικό προφίλ και στο μεταβολισμό γλυκόζης, λιπών και πρωτεϊνών.Λέξεις κλειδιά: μεταβολομική ανάλυση, συνεχόμενη και διαλειμματική άσκηση, ένταση και διάρκεια άσκησης, μεταβολίτης, μεταβολισμός υδατανθράκων, λιπών, αμινοξέων, κύκλος κιτρικού οξέος, οξειδωτικός - μη οξειδωτικός μηχανισμός.