Freie Radikale und oxidativer Stress bei körperlicher Belastung und Trainingsanpassung - Eine aktuelle Übersicht - Niess, A. M.; Fehrenbach, E.; Northoff, H.; Dickhuth, H. H. (Deutsche Zeitschrift für Sportmedizin, 2002)
Hohe körperliche Belastung geht mit einer gesteigerten Generierung freier Radikale (reactive oxygen and nitrogen species, RONS) einher. Zu den potenziellen Mechanismen, die zu einer belastungsinduzierten Produktion von RONS beitragen, zählen die mitochondriale Atmungskette, die Xanthinoxidase, die Fentonreaktion, der oxidative Burst neutrophiler Granulozyten und die induzierbare Stickoxid (´NO) - Synthase. Wurde in der Vergangenheit die Bedeutung von RONS in erster Linie in der Induktion von oxidativem Stress gesehen, so rückte in den letzten Jahren vermehrt auch ihre Rolle als Signal- und Modulatormoleküle in den Vordergrund. Im Zusammenhang mit körperlicher Belastung ist dabei ihr modulierender Einfluss auf die kontraktile Funktion des Skelettmuskels und ihre Signalfunktion bei der Regulation redoxsensitiver Transkriptionsfaktoren von besonderer Bedeutung. Regelmäßiges Training führt zu einer Anpassung gegenüber RONS protektiven Mechanismen wie antioxidativen Enzymen und Stressproteinen. Diese Adaptationsprozesse führen zu einer Verringerung von belastungsinduziertem oxidativen Stress und reflektieren Mechanismen, die zu einer trainingsbedingt gesteigerten Belastungstoleranz beitragen können. Die vorliegende Arbeit gibt eine aktuelle Übersicht zur Rolle von RONS bei körperlicher Belastung und Trainingsanpassung mit spezieller Berücksichtigung der Aspekte Adaptation antioxidativer Systeme und der Signal- und Modulatorfunktion von RONS. Exercise has been shown to induce an augmented generation of reactive oxygen and nitrogen species (RONS) via different mechanisms such as mitochondrial respiration, xanthine oxidase, Fenton reaction, the oxidative burst of neutrophils and by the inducible nitric oxide synthase. Further evidence exists that RONS formation in response to vigorous physical exertion can result in oxidative stress. However, recent research has also revealed the important role of RONS as signaling molecules. In this context, RONS can modulate contractile function of skeletal muscle. In addition, involvement of RONS in modulation of gene expression via redox-sensitive transcription factors represents an important regulatory mechanism involved in the process of training adaptation. Adaptation of antioxidative systems in response to regular training may lead to a limitation of exercise-induced oxidative stress and reflects a mechanism responsible for an augmented tolerance to exercise. This review article provides an overview on the role of exercise-related RONS formation by focussing on three major topics: 1) the processes whereby RONS affect contractiliy in unfatigued and fatigued muscle 2) the capacity of endogenous antioxidant systems to adapt to chronic exercise and, 3) the regulatory mechanisms by which RONS may modulate training adaptation.