The effect of eccentric exersice and iron supplementation on blood redox status and muscle performance in adults and children

Abstract

Muscle-damaging eccentric exercise can lead to increased production of reactive oxygen and nitrogen species (RONS). The typical approach so far was to provide antioxidants to minimize RONS production and improve muscle recovery and performance, yet, the efficacy of such an approach is still under debate. On the other hand, the effect of substances such as iron, that are considered pro-oxidants and could alter the symptoms of muscle damage, has not yet been investigated. The aim of the present dissertation was to examine if iron supplementation would alter symptoms of muscle damage, redox status indices, and muscle performance after eccentric exercise in healthy adults and children. In a randomized, double blind crossover study, that was conducted in two cycles, healthy adults (n = 15) and children (n = 11) received daily either the iron supplement (37mg of elemental iron) or the placebo for 3 weeks prior to, and up to 96 hours after an acute eccentric exercise bout (5 sets of 15 maximal eccentric contractions). Subjects performed the exercise during the first cycle with one leg, which was followed by a four-week washout period, before performing the exercise during the second cycle with the contralateral leg. Physiological parameters were estimated in both age groups at baseline, after 3 weeks of supplementation (pre-exercise), immediately after exercise, 24, 48, 72, and 96 hours after exercise. Blood samples in adults were collected at baseline, pre-exercise, 24, 48, 72, and 96 hours post-exercise, while in children at baseline, pre-exercise, and 72 hours following exercise. Iron supplementation resulted in improvement of iron status. Iron supplementation did not affect muscle damage, muscle performance and blood redox status after eccentric exercise, as exercise-induced modifications were similar under both conditions. On the other hand, iron supplementation decreased iron concentration and increased transferrin saturation the days following eccentric exercise. Children were less susceptible to muscle damage compared to adults whose symptoms were more severe. Despite its pro-oxidant character, iron supplementation, as administered in the present study, did not alter redox responses or muscle function and performance after muscle damaging exercise.

Η έκκεντρη άσκηση που προκαλεί μυϊκή βλάβη μπορεί να οδηγήσει σε αυξημένη παραγωγή δραστικών ειδών οξυγόνου και αζώτου (RONS). Η μέχρι τώρα τυπική προσέγγιση ήταν η χορήγηση αντιοξειδωτικών ουσιών με στόχο την ελαχιστοποίηση της παραγωγής RONS και της βελτίωσης της μυϊκής αποκατάστασης και της μυϊκής απόδοσης. Παρόλα αυτά, η αποτελεσματικότητα αυτής της προσέγγισης είναι ακόμα υπό αμφισβήτηση. Η επίδραση ουσιών όπως ο σίδηρος που θεωρούνται προ-οξειδωτικές ουσίες και θα μπορούσαν να διαφοροποιήσουν τα συμπτώματα της μυϊκής βλάβης, δεν έχει ακόμη ερευνηθεί. Σκοπός της παρούσας διατριβής ήταν να μελετηθεί αν η συμπληρωματική λήψη σιδήρου θα μπορούσε να αλλάξει τα συμπτώματα της μυϊκής βλάβης, δείκτες οξειδωτικού στρες και τη μυϊκή απόδοση μετά από έκκεντρη άσκηση σε υγιείς ενήλικες και παιδιά. Σε μία τυχαιοποιημένη, διπλά τυφλή μελέτη διασταυρούμενης μετάβασης η οποία πραγματοποιήθηκε σε δύο κύκλους, υγιείς ενήλικες (n = 15) και παιδιά (n = 11) ελάμβαναν καθημερινά είτε το συμπλήρωμα του σιδήρου (37mg στοιχειακού σιδήρου) είτε εικονικό σκεύασμα για 3 εβδομάδες πριν, και για 96 ώρες μετά από μια οξεία συνεδρία έκκεντρης άσκησης (5 σετ των 15 μέγιστων έκκεντρων συστολών). Στον πρώτο κύκλο, οι συμμετέχοντες πραγματοποίησαν την άσκηση με το ένα πόδι, και ακολούθησε μια περίοδος έκπλυσης 4 εβδομάδων πριν την πραγματοποίηση της άσκησης στον δεύτερο κύκλο με το άλλο πόδι. Οι φυσιολογικοί δείκτες εκτιμήθηκαν τόσο στα παιδιά όσο και στους ενήλικες στην αρχική μέτρηση, 3 εβδομάδες μετά τη λήψη συμπληρώματος (πριν την άσκηση), αμέσως μετά την άσκηση, 24, 48, 72 και 96 ώρες μετά την άσκηση. Λήψη δειγμάτων αίματος πραγματοποιήθηκε στους ενήλικες στην αρχική μέτρηση, πριν την άσκηση, 24, 48 και 72 ώρες μετά την άσκηση, ενώ στα παιδιά στην αρχική μέτρηση, πριν την άσκηση και 72 ώρες μετά την άσκηση. Η συμπληρωματική λήψη σιδήρου βελτίωσε την κατάσταση σιδήρου. Η συμπληρωματική λήψη σιδήρου δεν επηρέασε τη μυϊκή βλάβη, τη μυϊκή απόδοση και το οξειδωτικό στρες μετά από έκκεντρη άσκηση, καθώς οι διαφοροποιήσεις που προκλήθηκαν ήταν παρόμοιες και στις δύο συνθήκες. Όμως, η συμπληρωματική λήψη σιδήρου μείωσε τη συγκέντρωση σιδήρου και αύξησε τον κορεσμό τρανσφερίνης τις ημέρες μετά την έκκεντρη άσκηση. Τα παιδιά ήταν λιγότερο επιρρεπή στη μυϊκή βλάβη συγκριτικά με τους ενήλικες στους οποίους τα συμπτώματα ήταν πιο σοβαρά. Παρά τον προ-οξειδωτικό χαρακτήρα του, η συμπληρωματική χορήγηση σιδήρου όπως χορηγήθηκε στην παρούσα μελέτη, δεν διαφοροποίησε τις οξειδοαναγωγικές αποκρίσεις ή τη μυϊκή λειτουργία και απόδοση μετά από έκκεντρη άσκηση που προκαλεί μυϊκή βλάβη.