Redox status training and detraining responses in low-risk heart disease patients following aerobic, resistance and combined exercise training

Abstract

It has been documented that chronic/regular exercise decreases oxidative stress and increases antioxidant capacity in cardiovascular disease patients. Nevertheless there is insufficient information on how these markers respond due to participation in a prolonged exercise training program with different modes of exercise and what the detraining responses are after the termination of such a program. Thus, the purpose of the present study was to determine the effects of aerobic, resistance and combined exercise training followed by a three months detraining period on redox status in cardiovascular diseases patients. Fifty six coronary artery disease patients, were randomly assigned to aerobic exercise training (AT, n= 15), resistance exercise training (RT, n= 11), combined exercise training (CT, n= 15) and control (C, n = 15) groups. The exercise training groups, participated in a supervised training program, 3 days a week for 8 months. Aerobic capacity (VO2max), muscular strength, flexibility and redox status related variables [thiobarbituric acid reactive substances (TBARS), total antioxidant capacity (TAC), reduced glutathione (GSH), oxidized glutathione (GSSG), catalase activity (CAT), protein carbonyls (PC)] were assessed at the beginning of the study, after 4 and 8 months of training and 1, 2 and 3 months of detraining. Eight months of exercise training showed favorable effects of the training on physical fitness parameters (VO2max, muscular strength and flexibility) and redox status. The aerobic exercise training affected positively and over a longer period of time all the oxidative stress variables (TBARS, TAC, GSH, GSSG, CAT and PC) that we were assessed, whereas combined exercise training affected positively some variables (TBARS, TAC, CAT and PC) whereas resistance exercise training affected positively only few oxidative stress variables (TAC, CAT, PC). Almost all biomarkers of oxidative stress for all groups restored near the pre exercise values at the end of the supervised exercise program, except GSSG and CAT in the aerobic exercise group. Our findings suggest that the type and the intensity of exercise, seem to play an important role on the redox status of coronary artery patients. It is also suggested that aerobic exercise training results in more pronounced positive results on redox status parameters. Three months of detraining is enough to completely abolish the exercise-induced beneficial effects on redox status, thus, it shows that for a better antioxidant status, exercise must be a lifetime commitment.

Έχει πλέον τεκμηριωθεί βιβλιογραφικά ότι η χρόνια / τακτική άσκηση μειώνει το οξειδωτικό στρες και αυξάνει τους αντιοξειδωτικούς δείκτες σε ασθενείς με καρδιαγγειακή νόσο. Ωστόσο, επί του παρόντος, δεν υπάρχουν επαρκείς πληροφορίες σχετικά με τον τρόπο με τον οποίο αποκρίννονται αυτοί οι δείκτες μετά από διαφορετικού τύπου άσκησης καθώς επίσης και μετά από τη διακοπή ενός προγράμματος άσκησης. Ο σκοπός της παρούσας μελέτης ήταν να εξεταστούν οι μεταβολές της οξειδοαναγωγικής κατάστασης ασθενών με στεφανιαία νόσο, κατά τη διάρκεια, μετά το τέλος και μετά από τρίμηνη διακοπή τριών διαφορετικών προγραμμάτων άσκησης (αερόβιας προπόνησης, άσκησης με αντιστάσεις και συνδυαστικής προπόνησης).Στην παρούσα έρευνα συμμετείχαν πενήντα έξι ασθενείς με στεφανιαία νόσο, οι οποίοι καταμερίστηκαν τυχαία σε τέσσερις ομάδες: α) ομάδα αερόβιας άσκησης (n=15) β) ομάδα άσκησης αντιστάσεων (n=11), γ) ομάδα συνδυαστικής άσκησης (n=15) και δ) ομάδα ελέγχου (n=15). Οι συμμετέχοντες στις τρεις ομάδες άσκησης υποβλήθηκαν ανάλογα με την περίπτωση σε παρεμβατικό πρόγραμμα άσκησης διάρκειας 8 μηνών, 3 ημέρες την εβδομάδα. Πριν, κατά τη διάρκεια (4ο μήνα), αμέσως μετά το τέλος του παρεμβατικού προγράμματος άσκησης (8ο μήνα), καθώς επίσης και μετά τη διακοπή του παρεμβατικού προγράμματος (στον 1ο, 2ο και 3ο μήνα) αξιολογήθηκαν η μέγιστη αερόβια ικανότητα (VO2max), η μέγιστη ισομετρική μυϊκή δύναμη (Nm), η ευκαμψία καθώς επίσης και η οξειδοαναγωγική κατάσταση [δραστικές ουσίες θειοβαρβιτουρικού οξέος (TBARS), ολική αντιοξειδωτική ικανότητα (TAC), ανηγμένη γλουταθειόνη (GSH), οξειδωμένη γλουταθειόνη (GSSG) πρωτεϊνικά καρβονύλια (PC)] των συμμετεχόντων.Μετά από οκτώ μήνες άσκησης, παρουσιάστηκαν ευνοϊκές επιδράσεις στις παραμέτρους φυσικής κατάστασης (VO2max, μυϊκή δύναμη και ευκαμψία) καθώς επίσης και στην οξειδοαναγωγική κατάσταση των ασθενών. Η αερόβια προπόνηση φάνηκε να επηρεάζει θετικά και για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα σχεδόν όλες τις μεταβλητές του οξειδωτικού στρες (TBARS, TAC, GSH, GSSG, CAT και PC) τις οποίες αξιολογήσαμε, η συνδυαστική άσκηση επηρέασε θετικά μέρος των οξειδωτικών και αντιοξειδωτικών μεταβλητών (TBARS, TAC, CAT και PC) ενώ η άσκηση αντιστάσεων επηρέασε θετικά τις λιγότερες μεταβλητές οξειδωτικού στρες (TAC, CAT, PC). Κατά την περίοδο διακοπής του προγράμματος, σχεδόν όλοι οι δείκτες οξειδωτικού στρες για όλες τις ομάδες, επανήλθαν στα αρχικά τους επίπεδα, εκτός από τις συγκεντρώσεις GSSG και CAT στην ομάδα αερόβιας άσκησης.Τα ευρήματά αυτά μας δείχνουν ότι ο τύπος και η ένταση της άσκησης φαίνεται να παίζουν σημαντικό ρόλο στις αλλαγές στα αντιοξειδωτικά ένζυμα. Υποστηρίζουν επίσης ότι η αερόβια άσκηση σχετίζεται με υψηλότερη αντιοξειδωτική ικανότητα. Τρεις μήνες διακοπής ενός παρεμβατικού προγράμματος είναι αρκετοί για να καταργήσουν πλήρως τις ωφέλιμες επιδράσεις που προκαλούνται από την άσκηση στην οξειδοαναγωγική κατάσταση των ασθενών, γεγονός που συνιστά ότι για μια καλύτερη αντιοξειδωτική κατάσταση, η άσκηση πρέπει να γίνεται εφόρου ζωής.