116 Slowinska_Layout 1

ed
.
Małgorzata Słowińska-Lisowska1(E,F),
Agnieszka Zembroń-Łacny2(E,F), Wiesław Kopeć3(F)
1
Zakład Medycyny Sportowej i Żywienia Akademii Wychowania Fizycznego we Wrocławiu
Zakład Medycyny Sportu i Biochemii, Zamiejscowy Wydział Kultury Fizycznej w Gorzowie Wlkp.
Akademii Wychowania Fizycznego w Poznaniu
3
Katedra Technologii Surowców Zwierzęcych i Zarządzania Jakością Uniwersytetu Przyrodniczego
we Wrocławiu
1
Department of Sports Medicine and Nutrition, the University School of Physical Education in Wroclaw
2
Department of Sports Medicine and Biochemistry, Faculty of Physical Culture Gorzow Wielkopolski,
University School of Physical Education in Poznan
3
Department of Animal Products Technology and Quality Management, Wroclaw University
of Environmental and Live Sciences
tio
np
roh
ibit
2
KARNOZYNA I JEJ WPŁYW NA MOŻLIWOŚCI
WYSIŁKOWE CZŁOWIEKA
ibu
CARNOSINE AND ITS EFFECT ON HUMAN PHYSICAL ACTIVITY
dis
tr
Słowa kluczowe: dipeptydy, antyoksydanty, buforowanie mięśni, zmęczenie, wysiłek
fizyczny
Key words: dipeptides, antioxidants, muscle buffering, fatigue, physical exertion
Streszczenie
rso
na
lu
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
se
-
on
ly -
Karnozyna (β-alanilo-L-histydyna) jest naturalnie występującym związkiem imidazolowym,
zaliczanym do grupy dipeptydów β-alanylowych. Obecność jej wykazano w wielu narządach,
w większych ilościach występuje też w mięśniach szkieletowych. Jej biologiczna rola jest związana przede wszystkim z własnościami antyoksydacyjnymi. Należy podkreślić, że karnozyna reguluje poziom reaktywnych form tlenu (ang. reactive oxygen species, ROS), ale nie hamuje
całkowicie ich funkcji regulatorowych i sygnalizacyjnych. W badaniach na hodowlach komórkowych zaobserwowano, że dipeptyd ten zapobiega skracaniu telomerów. Z wiekiem poziom karnozyny w komórkach ulega obniżeniu nawet o 60%. Niski poziom karnozyny obserwuje się także
w schorzeniach neurodegeneracyjnych, metabolicznych, sercowo-naczyniowych, gdzie podejmuje się próby terapeutycznego stosowania karnozyny. Karnozyna jest również ważnym wewnątrzkomórkowym buforem. Redukcja kationów wodorowych może w istotnym stopniu ograniczyć zmęczenie intensywnie pracujących mięśni. Dipeptyd ten zmniejsza również toksyczność jonów metali
(działanie chelatujące), drobnocząsteczkowych aldehydów (działanie antyglikacyjne) oraz reguluje aktywność retikularnych kanałów wapniowych w kardiomiocytach i mięśniach szkieletowych.
Karnozyna w istotnym stopniu wpływa na możliwości wysiłkowe, poprawia siłę skurczu mięśnia,
może też redukować powysiłkowe zmęczenie mięśni. Od kilku lat karnozyna jest też wykorzystywana przez sportowców jako suplement diety. Poza suplementacją karnozyną stosuje się także
preparaty β-alaniny, aminokwasu, który w istotnym stopniu determinuje tempo syntezy karnozyny.
Podawanie β-alaniny zwiększa zawartość karnozyny w miocytach, wpływa też na całkowitą pojemność buforową mięśni oraz na zdolności wysiłkowe zawodnika.
Summary
3850
1
2
26
is c
Word count:
Tables:
Figures:
References:
y is
-
for
pe
Carnosine (β-alanyl-L-histidine) is a natural imidazole compound belonging to the group of
β-alanyl dipeptides. The presence of this substance has been shown in numerous organs. Carnosine is also present in high concentrations in skeletal muscles. It should be stressed that carnosine regulates the levels of reactive oxygen species (ROS), but it does not totally inhibit their regulatory and signalling functions. The biological role of carnosine is mainly connected with
its antioxidant properties. The studies of cell cultures have shown that this dipeptide prevents
telomere shortening. The level of carnosine in cells decreases with age, even by 60%. Low levels of carnosine are also observed in neurodegenerative, metabolic and cardiovascular disorders, thus therapeutic application of carnosine is attempted in such cases. Carnosine is also an
important intracellular buffer. Reduction of hydrogen cations may significantly reduce the fatigue of intensively working muscles. This dipeptide also decreases toxicity of metal ions (chelator properties) and small particle aldehydes (antiglycation), and regulates reticular calcium
channels in cardiomyocytes and skeletal muscles. Carnosine significantly improves exercise
ability, strength of muscular contraction and can reduce post-exercise muscle fatigue. For several years carnosine is used by athletes as a dietary supplement. Apart from carnosine supplementation, athletes use β-alanine, the amino acid which significantly determines the pace of
carnosine synthesis. Administration of β-alanine increases carnosine levels in myocytes and favourably affects the total buffer capacity and exercise ability in competitors.
op
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
Author’s Contribution
A – Study Design
B – Data Collection
C – Statistical Analysis
D – Data Interpretation
E – Manuscript Preparation
F – Literature Search
G – Funds Collection
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
-
Zaangażowanie Autorów
A – Przygotowanie projektu
badawczego
B – Zbieranie danych
C – Analiza statystyczna
D – Interpretacja danych
E – Przygotowanie manuskryptu
F – Opracowanie piśmiennictwa
G – Pozyskanie funduszy
Th
Adres do korespondencji / Address for correspondence
Małgorzata Słowińska-Lisowska
Zakład Medycyny Sportowej i Żywienia, Akademia Wychowania Fizycznego we Wrocławiu
51-612 Wrocław, ul. I. J. Paderewskiego 35, tel.: (71) 347-33-53, fax: (71) 347-30-39, e-mail: [email protected]
Otrzymano / Received
Zaakceptowano / Accepted
21.01.2010 r.
08.10.2010 r.
-
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
Medycyna Sportowa
© MEDSPORTPRESS, 2011; 2(4); Vol. 27, 133-139
ARTYKUŁ POGLĄDOWY / OPINION ARTICLE
133
Karnozyna jest dipeptydem występującym w dużych ilościach w komórkach zwierzęcych i płynach
ustrojowych. Została odkryta na początku XX wieku
przez Kutchera i Gulewitscha, którzy w 1918 roku
opracowali jej strukturę chemiczną (Ryc. 1) [1].
Obecność karnozyny stwierdzono w mięśniach
szkieletowych. W większych ilościach występuje we
włóknach szybkokurczliwych, gdzie może stanowić
nawet 0,5% masy mięśni, niż we włóknach wolnokurczliwych Karnozyna jest także obecna w sercu,
wątrobie, śledzionie, nerkach, krwi, moczu i mleku oraz
w ośrodkowym układzie nerwowym, głównie w komórkach gleju i neuronach węchowych.
Karnozyna reguluje poziom reaktywnych form tlenu (ang. reactive oxygen species, ROS), aktywuje
ATP-azę miozynową, chelatuje jony miedzi i zwiększa pobór miedzi. Ponadto buforuje pH mięśni szkieletowych kurczących się w warunkach beztlenowych.
Ze względu na jej właściwości antyoksydacyjne, buforujące i przeciwzapalne oraz pozytywny wpływ na
proces gojenia, karnozyna jest zalecana osobom aktywnym fizycznie oraz osobom starszym, jako suplement diety [1,2,3].
Celem pracy jest przedstawienie własności karnozyny, ze szczególnym uwzględnieniem możliwości
jej wykorzystania jako suplementu diety. Publikacja
ta jest kontynuacją wcześniejszych prac opublikowanych na łamach „Medycyny Sportowej”, poświęconych innym związkom o własnościach antyoksydacyjnych (kwas liponowy, ergotioneina, tauryna, glutation) [4,5,6,7].
Carnosine is a dipeptide present in high amounts
in animal cells and body fluids. It was identified at the
beginning of the 20th century by Kutcher and Gulewitsch who described its chemical structure in 1918
(Fig. 1) [1].
The presence of carnosine was found in skeletal
muscles. It occurs in higher concentration in fast
twitch fibres where it may constitute even 0.5% of
muscle mass than in slow twitch fibres. Carnosine is
also present in the heart, liver, spleen, kidneys,
blood, urine and milk as well as in the central nervous
system, mainly in glial cells and olfactory neurons.
Carnosine regulates the level of reactive oxygen
species (ROS), activates myosin ATPase, chelates
copper ions and increases copper uptake. Moreover,
it buffers pH in skeletal muscles which contract in
anaerobic conditions. Due to its antioxidant, buffering
and anti-inflammatory properties and its favourable
effect on healing process, carnosine is recommended for physically active and elderly individuals as
a dietary supplement [1,2,3].
The aim of this paper is to present the properties
of carnosine, especially its potential application as
a dietary supplement. The paper is a continuation of
the earlier publications in “Polish Journal of Sports
Medicine” on other compounds with antioxidant properties (lipoic acid, ergothioneine, taurine and
glutathione [4,5,6,7].
Budowa i pochodzenie karnozyny
The structure and origin of carnosine
ly -
dis
tr
ibu
tio
np
roh
ibit
ed
.
Background
on
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
-
Wstęp
se
rso
na
pe
for
y is
op
is c
Th
Ryc. 1. Struktura karnozyny
Fig. 1. Carnosine structure
-
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
Carnosine (β-alanyl-L-histidine) is a natural imidazole compound belonging to the group of β-alanyl
dipeptides such as anserine (N-metyl-carnosine),
acetyl-carnosine, homocarnosine, etc. (Fig. 2).
Carnosine biosynthesis is catalysed by carnosine
synthetase during the two stage reaction, comprising
first the formation of β-alanyl-AMP, connected with
lu
Karnozyna (β-alanilo-L-histydyna) jest naturalnie
występującym związkiem imidazolowym, zaliczanym
do grupy dipeptydów β-alanylowych, do której należą
także anseryna (N-metylokarnozyna), acetylokarnozyna, homokarnozyna i in. (Ryc. 2).
Biosynteza karnozyny jest katalizowana przez
syntetazę karnozynową w dwuetapowej reakcji, która
-
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
-
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
Słowińska-Lisowska M. i wsp., Wpływ karnozyny na możliwości wysiłkowe człowieka
134
-
se
lu
rso
na
pe
Ryc. 2. Enzymatyczne przemiany aminokwasów i peptydów związane z karnozyną; 1 – syntaza karnozyny, 2 – acetylaza, 3 – metylaza, 4 – dekarboksylaza [8]
Fig. 2. Carnosine-related enzymatic transformations of amino acids and peptides; carnosine synthase – 1, acetylase
– 2, methylase – 3, decarboxylase – 4 [8]
Th
is c
op
y is
for
w pierwszej kolejności obejmuje powstawanie β-alanylo-AMP związanego z enzymem i następnie przeniesienie reszty β-alaniny na L-histydynę.
ATP + β-alanina → β-alanylo-AMP + PPi
β-alanylo-AMP + L-histydyna → karnozyna + AMP [2]
Karnozyna wchłania się po podaniu doustnym,
głównie z jelita cienkiego. Jest transportowana przez
nośnik PEPT1, zlokalizowany w obrębie rąbka szczoteczkowego jelita cienkiego i odgrywający również decydującą rolę we wchłanianiu innych di- i tripeptydów.
W czasie absorpcji zachodzi częściowa hydroliza karnozyny do β-alaniny i L-histydyny. Karnozyna
przenika barierę krew-mózg. Na hodowli komórek
splotu naczyniówkowego wykazano, że transporter
PEPT2 może odgrywać ważną rolę regulującą stężenie karnozyny w płynie mózgowo-rdzeniowym [9].
Hydrolizę karnozyny do β-alaniny i L-histydyny katalizuje karnozynaza. Dziedziczne zaburzenie związane z niedoborem karnozynazy określa się jako karnozynurię [2].
the enzyme and then, the transfer of the rest of
β-alanine to L-histidine.
ATP + β-alanine → β-alanyl-AMP + PPi
β-alanyl-AMP + L-histidine → carnosine + AMP [2]
Carnosine is absorbed after oral administration,
mainly from the small intestine. It is transported by
PEPT1 transporter, located within the brush border of
the small intestine which also plays a decisive role in
other tripeptide absorption. During the absorption,
partial hydrolysis of β-alanine and L-histidine takes
place. Carnosine permeates through the blood-brain
barrier. Based on choroid cell culture it was shown
that PEPT2 transporter may play an important role in
the regulation of carnosine concentration in the cerebrospinal fluid [9].
Carnosine hydrolysis to β-alanine and L-histidine
is catalysed by carnosinase.
A hereditary disorder connected with carnosinase
deficiency is called carnosinuria [2].
-
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
-
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
-
on
ly -
dis
tr
ibu
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
-
tio
np
roh
ibit
ed
.
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
Słowińska-Lisowska M. et al., Effect of carnosine on exercise ability in humans
135
Właściwości antyoksydacyjne. Karnozyna hamuje rozkład wielonienasyconych kwasów tłuszczowych, tj. fosfatydylocholiny (lecytyny) i kwasu linolowego (grupa kwasów omega-6), wrażliwych na działanie reaktywnych form tlenu, indukujących proces
peroksydacji lipidów. Peroksydacja fosfatydylocholiny i kwasu linolowego zaburza strukturę błon komórkowych, przemianę cholesterolu, agregację płytek krwi
i przewodnictwo nerwowe [3]. Wykazano, że karnozyna obniża poziom jednego z produktów peroksydacji lipidów – malonylodiladehydu, odpowiedzialnego za
propagację w komórkach uszkodzeń oksydacyjnych
nie tylko lipidów, ale także białek, cukrów i kwasów
nukleinowych [10]. Karnozyna chroni komórki przed
uszkodzeniami oksydacyjnymi wywołanymi przez
ROS (reaktywne formy tlenu), poprzez wiązanie jonów
miedzi i zapobieganie reakcji Fentona, generującej
jedną z najbardziej aktywnych form ROS – rodnik
hydroksylowy. Wpływa także ochronnie na jeden z izoenzymów najważniejszego enzymu antyoksydacyjnego, tj. miedziowo-cynkowej dysmutazy ponadtlenkowej
(ZnCuSOD). Należy podkreślić, że karnozyna nie
uczestniczy w bezpośredniej redukcji ROS, w przeciwieństwie do innych antyoksydantów, jak tokoferole,
kwas askorbinowy i związki tiolowe. Karnozyna wpływa na poziom ROS, ale nie hamuje całkowicie ich
funkcji regulatorowych i sygnalizacyjnych [1].
W badaniach na hodowlach komórkowych zaobserwowano, że karnozyna zapobiega skracaniu telomerów, czyli sekwencji nukleotydowych zlokalizowanych na końcach chromosomów [11]. Długość telomerów jest wskaźnikiem aktywności proliferacyjnej
i przeżywalności komórek. Reaktywne formy tlenu są
jednymi z czynników skracających długość telomerów. Analiza chromosomów u sportowców, u których
stwierdzono zespół przetrenowania, wykazała ekstremalnie krótkie telomery, zahamowanie podziałów komórkowych, spadek masy i siły mięśniowej [12]. U tych
zawodników obserwuje się także wysoki poziom wskaźników aktywności ROS [13]. Starzenie się organizmu
również skraca telomery, tym samym zmniejszając
zdolności regeneracyjne komórek [12]. Z wiekiem poziom karnozyny w komórkach ulega obniżeniu nawet
o 60%. Niski poziom karnozyny obserwuje się także
w schorzeniach neurodegeneracyjnych, metabolicznych, sercowo-naczyniowych, gdzie podejmuje się próby terapeutycznego stosowania karnozyny [9].
W badaniach ludzkich kultur limfocytów T stwierdzono, że karnozyna może przeciwdziałać również
Antioxidant properties. Carnosine inhibits the decomposition of polysaturated fatty acids, namely phosphatidylcholine (lecithin) and linoleic acid (omega-6
group), sensitive to ROS inducing the process of lipid
peroxidation. Peroxidation of phosphatidylcholine and
linoleic acid disturbs the structure of cell membranes,
cholesterol transformation, platelet aggregation and
neural conduction [3]. Carnosine has been proven to
decrease the level of one of lipid peroxidation products – malondialdehyde, responsible for the propagation of oxidative damage of lipids, proteins, sugars
and nucleic acids in cells [10]. Carnosine protects
cells from oxidative damage caused by ROS through
binding copper ions and preventing Fenton reaction
generating one of the most active ROS forms –
hydroxyl radical. It also has a protective effect on the
most important antioxidant enzyme – copper-zinc
superoxide dismutase (ZnCuSOD). It is of note that
carnosine does not participate in direct ROS reduction, unlike other antioxidants such as tocopherols,
ascorbic acid and thiol compounds. Carnosine
reduces ROS levels, but does not completely inhibit
their regulatory and signalling functions [1].
The studies on cell cultures have revealed that
carnosine prevents telomere shortening. Telomeres
are nucleotide sequences located at the end of
a chromosome [11]. The length of telomeres is an
indicator of proliferating activity and cell survival rate.
ROS are tha factors contributing to telomere shortening. Chromosome analysis in athletes with overtraining syndrome revealed extremely short telomeres in the subjects as well as the inhibition of cell
division process and the decrease in muscle mass
and strength [12]. In such athletes a high level of
ROS activity indicators is also observed [13]. Body
ageing results in telomere shortening as well, thus
decreasing regenerative capacity of cells [12]. Carnosine level in cells decreases even by 60% with
age. Low carnosine levels are also observed in patients with neurodegenerative, metabolic and cardiovascular disorders. Recently, the treatment of such
patients involves carnosine administration [9].
The studies of human T lymphocyte cultures revealed that carnosine may counteract the harmful
effect of genotoxic factors, responsible for cancerous
and neurodegenerative diseases [14].
Buffering properties. Thanks to nitrogen atoms
present in the imidazole ring of the particle, carnosine
is an important intracellular pH buffer of the intra-
tio
np
roh
ibit
ibu
dis
tr
ly -
on
se
lu
rso
na
pe
Th
is c
op
y is
Tab. 1. Właściwości antyoksydacyjne karnozyny [8]
Tab. 1. Antioxidant properties of carnosine [8]
-
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
ed
.
Metabolic functions of carnosine
for
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
-
Funkcje metaboliczne karnozyny
-
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
Słowińska-Lisowska M. i wsp., Wpływ karnozyny na możliwości wysiłkowe człowieka
136
-
ed
.
tio
np
roh
ibit
ibu
dis
tr
ly -
on
se
lu
rso
na
pe
Carnosine supplementation
Od kilku lat karnozyna wykorzystywana jest przez
sportowców jako suplement diety wspomagający regenerację mięśni szkieletowych, zmniejszający gromadzenie się mleczanu oraz poprawiający siłę skurczu mięśni (np. Maxim Activator Strong, Anticramp).
Obecnie, na rynkach farmaceutycznych Europy Zachodniej i w krajach skandynawskich karnozynę stosuje się jako suplement diety o działaniu antyoksydacyjnym, opóźniającym starzenie się komórek (m.in.
Bio-Carnosin, tabletki 125 mg i 400 mg, L-Carnosine
500, tabletki 500 mg) [9]. Poza suplementacją samej
karnozyny stosuje się także preparaty β-alaniny, aminokwasu determinującego tempo syntezy karnozyny.
Podawanie β-alaniny zwiększa zawartość karnozyny
w miocytach, pojemność buforową mięśni i wpływa
For several years carnosine has been used by
athletes as a dietary supplement, supporting regeneration of skeletal muscles, reducing lactate accumulation and improving contractile strength of muscles
(e.g. Maxim Activator Strong, Anticramp). Presently it
is available on West European pharmaceutical markets and in the Scandinavian countries, carnosine is
used as a dietary supplement having antioxidant properties, delaying cell ageing process (inter alia: BioCarnosin, 125 mg and 400 mg tablets, L-Carnosine
500, 500 mg tablets) [9]. Apart from supplementation
of the sole carnosine, preparations containing β-alanine, the amino acid determining the rate of carnosine synthesis are also used. Administration of β-alanine increases the levels of carnosine in myocytes,
y is
op
is c
Th
-
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
cellular environment [15]. It constitutes about 10% of
buffering capacity in the human quadriceps muscle of
the femur. According to Stuerenburg [17], it can
provide 40-60% of total buffer capacity of the skeletal
muscles. According to Di Pasquale [3], carnosine and
phosphates constitute about 90% of buffering capacity inside myocytes. Reduction of hydrogen cations by carnosine may reduce muscle fatigue due to
lactic acid accumulation during aerobic exertion. The
studies on animals subjected to sprinter exertion
(e.g. racing greyhounds and horses) revealed high
levels of carnosine in fast twitch muscle fibres [18].
Exercise studies revealed a positive correlation between the maximal power and carnosine concentration in the quadriceps muscle of the femur during
a 30-second exercise of maximal intensity on a cycling ergometer (Wingate test). This indicates that
carnosine concentration in muscles may be the factor
determining exercise ability, particularly during high
intensity exertion [19]. The presence of carnosine in
muscles is also connected with its effect on calcium
channels in the sarcoplasmic reticulum (ryanodine
channels), the activity of myosin ATPase and muscle
contraction strength improvement. In 1953, Seweryn
et al. noticed that carnosine added to the solution
with frog muscle preparation suspension, previously
stimulated to work, quickly and effectively improved
contractile strength of fatigued muscles [9]. In women’s muscles there is less carnosine that in men’s
muscle. Lower carnosine concentrations are also
found in vegetarians.
The athletes training short distance running have
higher levels of carnosine in muscles. The effect of
physical exertion on the level of carnosine in muscles
was observed after several weeks of intensive sports
training. High levels of carnosine in competitive athletes (sprinters) may be conditioned by genetic factors
and adaptation to physical exertion [20].
Suplementacja karnozyny
for
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
-
szkodliwemu działaniu czynników genotoksycznych,
które są jedną z przyczyn nowotworów oraz chorób
neurodegeneracyjnych [14].
Właściwości buforujące. Karnozyna, dzięki atomom azotu obecnym w pierścieniu imidazolowym
cząsteczki, jest istotnym wewnątrzkomórkowym buforem pH środowiska wewnątrzkomórkowego [15].
Stanowi około 10% pojemności buforującej w ludzkim mięśniu czworogłowym uda [16]. Natomiast według Stuerenburga [17] może zapewniać 40-60% całkowitej pojemności buforowej mięśni szkieletowych.
Natomiast według Di Pasquale’a [3], karnozyna razem z fosforanami stanowi 90% pojemności buforującej wewnątrz miocytów. Redukcja kationów wodorowych przez karnozynę może ograniczyć zmęczenie mięśni związane z kumulacją kwasu mlekowego
podczas pracy o charakterze beztlenowym.
W badaniach na zwierzętach poddawanych wysiłkom sprinterskim (np. charty i konie wyścigowe) stwierdzono wysoką zawartość karnozyny we włóknach
mięśniowych szybkokurczliwych [18]. W badaniach
wysiłkowych stwierdzono dodatnią korelację pomiędzy mocą maksymalną a stężeniem karnozyny
w mięśniu czworogłowym uda w czasie 30-sekundowego wysiłku o maksymalnej intensywności na ergometrze rowerowym (test Wingate). Wskazuje to, że
zawartość karnozyny w mięśniach może być czynnikiem determinującym możliwości wysiłkowe, szczególnie w czasie pracy o dużej intensywności [19].
Obecność karnozyny w mięśniach jest związana
także z jej wpływem na aktywność kanałów wapniowych w retikulum sarkoplazmatycznym (kanałów rianodynowych), aktywność ATP-azy miozynowej i poprawę siły skurczu mięśnia. W 1953 r. Seweryn i wsp.
zaobserwowali, że karnozyna dodana do roztworu,
w którym zawieszono preparat mięśnia żaby uprzednio stymulowany elektrycznie do pracy, szybko i skutecznie poprawia siłę skurczu zmęczonego mięśnia
[9]. W mięśniach kobiet występuje mniej karnozyny
niż u mężczyzn, niższy poziom mają też osoby stosujące dietę wegetariańską. Osoby trenujące biegi
na krótkich dystansach mają wyższy poziom karnozyny w mięśniach. Wpływ wysiłku fizycznego na stężenie karnozyny w mięśniach obserwowano po kilku
tygodniach intensywnego treningu sportowego. Wysoki poziom karnozyny u sportowców wyczynowych
(sprinterów) może być uwarunkowany zarówno czynnikami genetycznymi, jak i adaptacją do wysiłku fizycznego [20].
-
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
Słowińska-Lisowska M. et al., Effect of carnosine on exercise ability in humans
137
ibu
tio
np
roh
ibit
ed
.
buffer capacity of muscles and improves exercise
abilities in competitors [3,21]. The studies involving
repeated 60 s exercise of high intensity revealed that
administration of β-alanine (800 mg) reduced muscle
fatigue [21]. Smith et al. [22] found that β-alanine
supplementation results in a significant increase in carnosine levels in muscles and delays muscle fatigue
after a 2-minute exercise on a cycling ergometer.
The studies using the extract from chicken muscles containing carnosine and anserine given to experimental animals (20 ml/kg BM) revealed an increase
in carnosine and anserine concentration in plasma,
skeletal muscles (about 40%) and some brain regions
(hippocampus – about 78%, hypothalamus – about
120%) as well as an increase in blood buffer capacity
and calcium channel activity in muscles [23,24,25].
Conclusions
Podsumowanie
se
on
ly -
dis
tr
Carnosine is an endogenous dipeptide performing many important functions. It has antioxidant,
buffering, chelating and antiglycation properties and
regulates the activity of reticular calcium channels.
Carnosine is a potential therapeutic agent in treatment of numerous neurodegenerative, metabolic and
cardiovascular diseases.
Our team under the development grant financed
by the Ministry of Education and Higher Studies No
N R12 004006 presently deals with the research on
the effect of carnosine on exercise-induced oxidative
stress in young, physically active males.
lu
Karnozyna jest endogennie występującym dwupeptydem, pełniącym szereg bardzo istotnych funkcji. Wykazuje następujące właściwości: antyoksydacyjne, buforujące, chelatujące, antyglikacyjne, regulujące aktywność retikularnych kanałów wapniowych.
Karnozyna stanowi potencjalnie czynnik terapeutyczny wielu schorzeń (choroby neurodegeneracyjne, metaboliczne, sercowo-naczyniowe).
Biologiczne działanie tego dipeptydu oraz zastosowanie jako suplementu diety (szczególnie dla sportowców oraz osób starszych) nadal jest przedmiotem
wielu badań.
Nasz zespół, w ramach finansowanego przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego grantu rozwojowego N R12 004006, prowadzi aktualnie badania dotyczące wpływu podawania karnozyny młodym,
aktywnym fizycznie mężczyznom, na stres oksydacyjny indukowany wysiłkiem fizycznym.
rso
na
Piśmiennictwo / References
is c
op
y is
for
pe
1. Boldyrev AA. Problems and perspectives in studying the biological role of carnosine. Biochemistry 2000; 65: 751-756.
2. Rodwell VW. Przemiana aminokwasów w wyspecjalizowane produkty. [W:] Murray RK, Granner DK, Rodwell VW
(eds.) Biochemia Harpera (red. naukowa tłumaczenia Kokot F, Koj A, Kozik A, Wilczok T). Wyd. Lekarskie PZWL
2008; 328-336.
3. Di Pasquale MG. Amino AIDS and proteins for the athletes. The anabolik edge. Wyd. Taylor & Francis 2008; 273-275.
4. Zembroń-Łacny A, Kasperska A. Application of sulphur compounds in sport; α-lipoic acid. Polish J Sports Med
2009; 25: 289-298.
5. Zembroń-Łacny A, Kasperska A, Gajewski M. Application of sulfur compounds in sport; L-ergothioneine. Polish
J Sports Med 2009; 26: 386-394.
6. Dziewiecka H, Kasperska A, Zembroń-Łacny A. Application of sulfur compounds in sport; biotin, thiamine and taurine. Polish J Sports Med 2010; 26: 11-18.
7. Zembroń-Łacny A, Kasperska A, Gajewski M, Szyszka K. Application of sulphur compounds in sport; glutathione.
Polish J Sports Med 2010; 26: 231-243.
8. Boldyrev AA, Kurella EG, Stvolisky SL. Biological role of carnosine metabolism in excitable tissues: speculations
and facts. Patophysiology 1994; 1: 215-219.
9. Zięba R. Karnozyna – aktywność biologiczna i perspektywy zastosowania w farmakoterapii. Wiadomości Lekarskie 2007; 60: 1-2.
10. Hipkiss AR, Worthington VC, Himsworth DT, Herwig W. Protective effects of carnosine against protein modification mediated by malondialdehyde and hypochlorite. Biochim Biophys Acta 1998; 1380: 46-54.
11. Hipkiss AR. Glycation, ageing and carnosine diets beneficial? Mech Ageing Dev 2005; 126: 1034-1039.
12. Kadi F, Lexell J, Fitzgerald GK, Boniger ML, Huard J. The effect of muscle loading on skeletal muscle regenerative potential: an upated of current reasearch findings relating to aging and neuromuscular pathology. Americ J Physic Med Rehab 2009; 88:145-155.
13. Margonis K, Fatouros IG, Jamurtas AZ et al. Oxidative stress biomarkers responses to physical overtraining: implications for diagnosis. Free Radic Biol Med 2007; 43: 901-910.
Th
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
-
na zdolności wysiłkowe zawodnika [3,21]. Badania,
w których uczestnicy wielokrotnie wykonywali 60-sekundowe wysiłki o dużej intensywności, podawanie
β-alaniny (800 mg) ograniczyło zmęczenie mięśni
[21]. W badaniach Smitha i wsp. wykazano, że suplementacja β-alaniną powoduje istotny wzrost poziomu
karnozyny w mięśniach oraz opóźnia proces zmęczenia mięśnia po 2-minutowym wysiłku na cykloergometrze rowerowym [22].
W badaniach z zastosowaniem ekstraktu z mięśni
piersiowych kurcząt, zawierającego karnozynę i anserynę, w żywieniu zwierząt doświadczalnych (20 ml/kg
BM), zaobserwowano wzrost stężenia karnozyny i anseryny w osoczu, w mięśniach szkieletowych (ok. 40%)
i w niektórych regionach mózgu (hipokamp ok. 78%,
podwzgórze ok. 120%) oraz wzrost pojemności buforowej krwi i aktywności kanałów wapniowych w mięśniach [23,24,25].
-
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
Słowińska-Lisowska M. i wsp., Wpływ karnozyny na możliwości wysiłkowe człowieka
138
-
ed
.
tio
np
roh
ibit
ibu
dis
tr
ly -
Praca przygotowana w ramach grantu N R12 004006.
The paper written under grant No N R12 004006.
on
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
-
14. Alposoy L, Akcayoglu GD, Sahin H. Anti-oxidative and anti-genotoxix effects of carnosine on human lymphocyte
culture. Hum Exp Toxicol 2011; [Epub ahead of print].
15. Abe H. Role of histidine-related compounds as intracellular proton buffering constituents in vertebrate muscle. Biochemistry 2000; 65: 757-765.
16. Hill CA, Harris RC, Kim HJ et al. Influence of beta-alanine supplementation on skeletal muscle carnosine concentrations and high intensity cycling capacity. Amino Acids 2007; 32: 225-233.
17. Stuerenburg HJ. The roles of carnosine in aging of skeletal muscle and in meuromuscular diseases. Biochemistry 2000; 65: 862-865.
18. Harris RC, Marlin DJ, Dunnet M, Snow DH, Hultman E. Muscle buffering capacity and dipeptide content in the thoroughbred horse, greyhound dog and men. Comp Biochem Physiol 1990; 97: 249-251.
19. Suzuki Y, Ito O, Mukai N, Takahashi H, Takamatsu K. High level of skeletal muscle carnosine contribute to the latter half of exercise performance during 30 s maximal cycle ergometer sprinting. Jap J Physiol 2002; 52: 199-205.
20. Derave W, Everaet I, Beeckman S, Baguet A. Muscle carnosine metabolism and beta-alanin supplementation in
relation to exercise and training. Sports Med 2010; 1 (40): 247-263.
21. Giannini AG, Gualano B, Stout J, Lancha H. The role of β-alanine supplementation on muscle carnosine and exercise performance. Med Sci Sports Exerc 2009; 9 [Epub ahead of print].
22. Smith AE, Moon JR, Kendall KL et al. The effects of beta-alanine supplementation and hogh-intensity interval training neuromuscular fatigue nad muscle function. Eur J Appl Physiol 2009; 105 (3): 357-363.
23. Suzuki Y, Nakao T, Maemura H, Sato M, Kamahara K, Takamatsu K. Carnosine and anserine ingestion enhances
contribution of nonbicarbonate buffering. Med Sci Sports Exerc 2006; 38: 334-338.
24. Tomonaga S, Hayakawa T, Yamane H et al. Oral administration of chicken breast extract increases brain carnosine and anserine concentrations in rats. Nutr Neurosci 2007; 10: 181-186.
25. Mishima T, Yamada T, Sakamoto M et al. Chicken breast attenuates high-intensity-exercise-induced decrease in
rat sarcoplasmic reticulum Ca2+ handling. Int J Sport Nutr Exerc Metab 2008; 18: 399-411.
26. Kang JH, Kim KS, Choi SY, Kwon HY, Won MH, Kang TC. Protective effects of carnosine, homocarnosine and anserine against peroxyl radical-mediated Cu, Zn-superoxide dismutase modification. Biochim Biophys Acta 2002;
1570: 89-96.
y is
op
is c
Th
-
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
-
for
pe
rso
na
lu
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
se
-
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
Słowińska-Lisowska M. et al., Effect of carnosine on exercise ability in humans
139
140
-
is c
Th
op
y is
-
lu
rso
na
pe
se
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
for
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
ly -
-
ed
.
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
tio
np
roh
ibit
ibu
dis
tr
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
on
-