Ενδοκρινική και ανοσολογική επίδραση της εξαντλητικής άσκησης

Abstract

The endocrinological and immunological effects of stress have triggered a lot of research. The model exercise-stress can be easily used for experiments regarding the understanding of potential relations among nervous, endocrine and immune system (Hoffman-Goetz & Pedersen 1994).Typical responsible mechanisms for the changes among these systems during exhaustive exercise are the neuroendocrine factors included catecholamine, some neuropeptides, cortisol and other steroidal hormones (Gablo1983; Kjaer & Dela1996; Volek et al. 1997). The present research consists an effort for the better understanding of the responsible for the expression of changes in the endocrine and immune system, caused from exhaustive exercise, mechanisms. Therefore, our aim was the study of the endocrine and immunological mechanisms, via which the human organism corresponds in the exhaustive exercise. Further investigation was conducted for the understanding of the beginning, continuation and fulfill of inflammatory cytarocin (serum amyloid A) and proteins of acute phase (c- reactive protein).Athletes and methods: In the research took part healthy male and female athletes (N= 49) of a very high trainings level. The athletes were examined, anthropometric characteristics were measured and blood samples were taken one day before (09:00 a.m.), immediately after (within 15 min) and two days after exhaustive exercise. The blood samples (10ml/ of each athlete/ sampling) were collected in EDTA tubes and were stored at 4oC immediately after their reception (portable refrigerator). The samples were transported within two hours in the associated with the event hospital and centrifuged. After that, blood serum was separated in smaller tubes and frozen at -80oC until their analysis. This exact process was repeated for each blood sample. In Athens Academy applicated the Proteomic analysis (two dimensions proteins’ electrophoresis, identification of proteins applying ProteoSeek and MALDITOF analysis). The general blood analysis and the analysis of serum amyloid A (SAA) and c- reactive protein (CRP) was performed in “Agia Sophia” Children Hospital of Athens.The results of the above described examinations and measurements were firstly recorded in Excel tables (Windows, version 2010), coded and then analyzed with SPSS (Statistical Package for Social Science for Windows, version 18.0). At first the data were presented with descriptive statistics (mean ±SD) and the results of repeative measurement were analyzed with double direction ANOVA, followed from Turkey-HSD test. Correlations among quantitative variables were tested with Pearson correlation. P-values< 0.05 were considered as statistically significant. Results: The blood profile (means ±SD) of the athletes after exhaustive exercise correlated statistically significant with the athletes’ anthropometric characteristics. There was a statistically significant correlation among the values of MCV and MCH and age (p< 0.01 and p< 0.05) and height of athletes (p< 0.05). The values of MCH were also statistically significant correlated with the weight of athletes (p< 0.05). The values of SAA and CRP were impressively increased after the end of the exercise. SAA presented further increase, whereas CRP presented significant reduction, continuing however differing from her initial value, two days after the exercise. The differences of SAA and CRP values among stages of blood-sampling were statistically significant (ANOVA, Turkey-HSD: p< 0.001).Proteomics analysis reviled 30 proteins. Among them, 13 were up to this time unidentified. Differences were noted among the different stages of sampling, whereas the majority of the new identified proteins (N= 8) were observed after the end of the exercise (immediately or two days after).Conclusions: The exhaustive exercise can be considered as ideal model for the study of the endocrinological and immunological reactions of human organism in extreme conditions. According to Chrousos (1995) and Pedersen et al. (1994), the comprehension of exercise related effects in the human organism and particularly in the prevention of illnesses are of great importance, since certain forms of natural stress-stimuli can intricate changes in the immune system similar with those caused from exercise. The fact that the reported changes of SAA and CRP values were observed immediately after the end of the exercise supports the expression of nervous and endocrinological stress (specifically of the HPA axis). The identification with Proteomics 13 new proteins consists a new way of understanding the expression of human genetic material. Therefore the role of these proteins during extreme conditions calls for further research.

Οι επαγόμενες από το stress ενδοκρινολογικές και ανοσολογικές επιδράσεις, έχουν υποκινήσει πολλές έρευνες. Το πρότυπο άσκηση-stress μπορεί να χρησιμοποιηθεί εύκολα πειραματικά και επιτρέπει τη μελέτη των αλληλεπιδράσεων μεταξύ του νευρικού, του ενδοκρινικού και του ανοσοποιητικού συστήματος (Hoffman-Goetz & Pedersen 1994). Χαρακτηριστικοί υπεύθυνοι μηχανισμοί, με τους οποίους εκδηλώνονται οι προκαλούμενες από την εξαντλητική άσκηση προσαρμογές των ανωτέρω συστήματων είναι οι νευροενδοκρινολογικοί παράγοντες συμπεριλαμβανομένων των κατεχολαμινών, ορισμένων νευροπεπτιδίων, της κορτιζόλης και των άλλων στεροειδών ορμονών (Gablo 1983; Kjaer & Dela 1996; Volek και συν. 1997).Η παρούσα ερευνητική μελέτη αποτελεί προσπάθεια αποσαφήνισης των υπεύθυνων μηχανισμών, με τους οποίους εκδηλώνονται οι προκαλούμενες από την εξαντλητική άσκηση αλλαγές του ενδοκρινικού και ανοσοποιητικού συστήματος. Ως εκ τούτου σκοπός μας ήταν η μελέτη των ενδοκρινολογικών και ανοσολογικών μηχανισμών, μέσω των οποίων ο ανθρώπινος οργανισμός ανταποκρίνεται στην εξαντλητική άσκηση. Επίσης διερευνήθηκαν οι μηχανισμοί της συσχετιζόμενης με την άσκηση έναρξης, συνέχισης και ολοκλήρωσης του καταρράκτη των φλεγμονωδών κυτταροκινών (αμυλοειδές α του ορού) και πρωτεϊνών οξείας φάσης (c-αντιδρώσα πρωτεΐνη).Αθλητές και μέθοδοι: Στην έρευνα έλαβαν μέρος υγιείς αθλητές και αθλήτριες (N= 49) πολύ υψηλού επιπέδου. Οι αθλητές εξετάσθηκαν, μετρήθηκαν τα ανθρωπομετρικά τους χαρακτηριστικά και έδωσαν δείγματα αίματος μία μέρα πριν (09:00 π.μ.), αμέσως μετά (εντός 15 λεπτών) και δύο μέρες μετά από εξαντλητική άσκηση. Τα δείγματα αίματος (10ml/ αθλητή/ δειγματοληψία) συλλέχθηκαν σε σωλήνες EDTA και αποθηκεύτηκαν αμέσως μετά την λήψη τους, στους 4οC (φορητό ψυγείο), και μεταφέρθηκαν εντός δύο ωρών στο συνεργαζόμενο με την διοργάνωση του αγώνα νοσοκομείο, όπου φυγοκεντρήθηκαν. Στη συνέχεια, το πλάσμα του αίματος χωρίστηκε σε μικρότερα σωληνάρια, τα οποία ψύχθηκαν στους -80οC μέχρι την ανάλυσή τους. Η διαδικασία αυτή επαναλήφθηκε πανομοιότυπα για κάθε αιμοληψία. Στην Ακαδημία Αθηνών, πραγματοποιήθηκε με τη μέθοδο του Proteomics, ηλεκτροφόρηση πρωτεινών πλάσματος σε δύο διαστάσεις, ταυτοποίηση πρωτεϊνών με χρήση ProteoSeek και ανάλυση MALDITOF. Η γενική εξέταση αίματος και η ανάλυση του αμυλοειδούς α του ορού (SAA) και της c-αντιδρώσας πρωτεΐνης (CRP). πραγματοποιήθηκε στο Νοσοκομείο Παίδων «Αγία Σοφία» Αθηνών. Τα αποτελέσματα των παραπάνω εξετάσεων και μετρήσεων καταγράφηκαν σε πίνακες του Excel (Windows, έκδοση 2010), κωδικοποιήθηκαν και αναλύθηκαν με το στατιστικό πρόγραμμα ανάλυσης δεδομένων SPSS (Statistical Package for Social Science for Windows, έκδοση 18.0). Χρησιμοποιήθηκε περιγραφική στατιστική των μετρήσεων (mean ±SD). Επιπρόσθετα τα αποτελέσματα επαναλαμβανόμενων μετρήσειων αναλύθηκαν με ANOVA διπλής κατεύθυνσης, ακολουθούμενα από Turkey-HSD. Οι συσχετίσεις των ποσοτικών μεταβλητών πραγματοποιήθηκαν με το συντελεστή συσχέτισης Pearson (Pearson correlation). Τιμές p< 0,05 θεωρήθηκαν ως στατιστικώς σημαντικές.Αποτελέσματα: Η αιματολογική εικόνα (μέσοι όροι και τυπικές αποκλίσεις) των αθλητών μετά την εξαντλητική άσκηση παρουσίασε στατιστικά σημαντικές συσχετίσεις με τις τιμές των ανθρωπομετρικών χαρακτηριστικών των αθλητών. Όσον αφορά τις μεταβλητές MCV και MCH συσχετίστηκαν σημαντικά με την ηλικία (p< 0,01 και p< 0,05) και το ύψος των αθλητών (p< 0,05) και η μεταβλητή MCH συσχετίστηκε επιπρόσθετα σημαντικά με το βάρος των αθλητών (p< 0,05). Οι τιμές του SAA και της CRP αυξήθηκαν εντυπωσιακά μετά από το τέλος της άσκησης. Η τιμή του SAA παρουσίασε περαιτέρω αύξηση, ενώ η τιμή της CRP παρουσίασε αισθητή μείωση, εξακολουθώντας όμως να απέχει από την αρχική της τιμή, δύο μέρες μετά το πέρας του αγώνα. Οι μεταβολές του SAA και της CRP που παρατηρήθηκαν σε αυτά τα χρονικά, διαστήματα ήταν στατιστικά σημαντικές (ΑΝΟVΑ, Turkey-HSD: p <0,001). Με τη μέθοδο του Proteomics αναγνωρίστηκαν 30 πρωτεΐνες, εκ των οποίων οι 13 θεωρούνταν ως τώρα μη ταυτοποιημένες πρωτεΐνες. Διαφορές στα είδη πρωτεϊνών παρατηρήθηκαν ανάμεσα στις τρεις φάσεις της δειγματοληψίας, ενώ η πλειοψηφία (Ν= 8) των αγνώστων έως τώρα πρωτεϊνών, παρουσιάστηκε μετά το πέρας του αγώνα (αμέσως ή δύο μέρες μετά).Συμπεράσματα: Η εξαντλητική άσκηση μπορεί να θεωρηθεί ως ιδανικό πρότυπο μελέτης των ενδοκρινολογικών και ανοσολογικών αντιδράσεων του ανθρώπινου οργανισμού σε ακραίες συνθήκες. Σύμφωνα με τους Chrousos (1995) και Pedersen και συν. (1994), η κατανόηση των επιδράσεων της άσκησης στον ανθρώπινο οργανισμό και ιδιαίτερα στην πρόληψη ασθενειών είναι καθοριστικής σημασίας, δεδομένου ότι ορισμένες μορφές φυσικών στρεσογόνων ερεθισμάτων μπορούν να υποκινήσουν αλλαγές στο ανοσοποιητικό σύστημα παρόμοιες με εκείνες της άσκησης. Το γεγονός, ότι οι αναφερόμενες μεταβολές των SAA και CRP παρατηρήθηκαν αμέσως μετά την λήξη της εξαντλητικής άσκησης, υποστηρίζει την διαμεσολάβηση των παραγόντων του νευροενδοκρινικού stress (ειδικά του άξονα ΗΡΑ). Η αναγνώριση με τη μέθοδο του Proteomics δεκατριών έως τώρα μη ταυτοποιημένων πρωτεϊνών, αποτελεί ένα καινούριο μονοπάτι κατανόησης της έκφρασης του ανθρώπινου γενετικού υλικού. Συνεπώς ο ρόλος των πρωτεϊνών αυτών σε ακραίες συνθήκες stress χρήζει περεταίρω διερεύνησης.