Wpływ żywienia i wysiłku fizycznego na działanie układu immunologicznego

https://dietetycy.org.pl/zywienie-i-suplementacja-lekkoatletow-stanowisko-iaaf/

Funkcja układu immunologicznego opiera się na obronie przed zagrożeniami, zarówno tymi zewnętrznymi jak i wewnętrznymi. Układ immunologiczny jest zaangażowany do działania w przypadku uszkodzenia tkanek po kontuzji czy też po przedostaniu się do wewnątrz organizmu szkodliwych mikroorganizmów do których można zaliczyć wirusy, bakterie lub grzyby. Najprostszym określeniem pozwalającym na opisanie układu immunologicznego jest system obronny organizmu. Ma on na celu utrzymanie homeostazy poprzez zapobieganie wszelkiego rodzaju zaburzeniom, niwelowanie oraz stopniowe wygaszanie stanu zapalnego wywołanego czynnikiem zewnętrznym lub wewnętrznym. Co istotne układ immunologiczny potrafi rozpoznawać i zapamiętywać substancje z którymi się spotkał. W wyniku czego przy następnym spotkaniu potrafi reagować dużo szybciej [1].

Funkcjonowanie i zadania układu immunologicznego

Odpowiedź układu odpornościowego dzieli się na część wrodzoną i nabytą. Jako pierwsza aktywowana jest odporność wrodzona. Przeciwdziała ona szkodliwemu działaniu mikroorganizmów dostających się z zewnątrz przy pomocy bariery fizycznej, chemicznej oraz komórek fagocytujących (neutrofile, makrofagi oraz monocyty).

Odporność nabyta wspomaga wrodzoną poprzez wytworzenie receptorów dla nowych antygenów przez limfocyty T i B. Układ immunologiczny posiada do dyspozycji wyspecjalizowane przeciwciała monoklonalne nazywane antygenami różnicowania komórkowego (cluster of differentation – CD), które pozwalają na rozróżnienie poszczególnych białek. Dla przykładu limfocyty T produkują CD3, natomiast ich podgrupa Th – CD4. Limfocyty B nie produkują CD3 natomiast do ich zadania należy wydzielanie CD19, CD20 oraz CD22.

Komórki T rozpoznają krótkie sekwencje łańcuchów peptydowych zawarte w antygenach w momencie kiedy są one sprzężone z głównym układem zgodności tkankowej (MHC). Istotną kwestią jest to, że układ immunologiczny może atakować komórki własnego organizmu uznając je za wrogie. Umiejętność odróżniania komórek własnych od obcych jest uzależniona od obecności MHC, będącego markerem białkowym umiejscowionym na powierzchni każdej komórki i zróżnicowanym w zależności od danego organizmu.

Do składowych wrodzonej odporności należą również cytokiny, będące komórkami pełniącymi funkcję przekazywania informacji np. za pomocą hormonów. Do ich zadań należy również stymulowanie wzrostu, różnicowanie oraz rozwoju komórek układu immunologicznego. Działanie cytokin nie ogranicza się do komórek układu immunologicznego, wpływa również na układ nerwowy oraz neurohormonalny. Do ważnych składowych układu immunologicznego należy również zaliczyć immunoglobuliny, których budowa wpływa na ich biologiczne działanie. Do jednego z ważniejszych zadań immunoglobulin jest wydzielanie przeciwciał specyficznych wobec danego antygenu [1].

Aktywacja układu immunologicznego

Pojawiający się stan zapalny w organizmie wpływa na zwiększony przepływ krwi. Umożliwiając tym samy przedostanie się do tego miejsca głównych komórek układu odpornościowego – leukocytów oraz białek zawartych w osoczu. Odpowiedź układu immunologicznego, jest zależna od stopnia oraz formy zakażenia. Dość mocno generalizując dochodzi do aktywacji makrofagów a w dalszej kolejności komórek T- pomocniczych.

Makrofagi trawią oraz przetwarzają antygen do postaci, w której pozostałe komórki układu odpornościowego mogą go rozpoznać. W wyniku szeregu reakcji dochodzi do związania antygenu z przeciwciałem [1].

Występowanie infekcji wśród sportowców

Zarówno w przypadku sportowców jak i ogółu społeczeństwa najczęściej spotykanymi dolegliwościami są infekcje górnych dróg oddechowych (URTI). Objawy podobne do grypy mogą być wywołane przez alergię lub stan zapalny błony śluzowej, wyścielającej górne drogi oddechowe. Niezależnie od przyczyny objawy wywołane przez powyższe czynniki mogą się przyczynić do zaburzenia procesu treningowego [1,3].

W analizie dolegliwości występujących wśród zawodników startujących na olimpiadzie, wykazano że infekcje górnych dróg oddechowych stanowiły od 40 do 50% wszystkich problemów zdrowotnych natomiast pozostałe były wywołane przez odwodnienie, nieżyt żołądka i jelit oraz biegunkę [1].

Wykazano że czynniki takie jak niedobór białka oraz mikroskładników pożywienia, stres psychiczny, podróże oraz niedobór snu mogą przyczynić się do obniżenia odporności oraz zwiększonej podatności na infekcję [1].

Jako ciekawostkę dla wszystkich którzy nie dosypiają w ciągu tygodnia, natomiast odsypiają w weekend warto przytoczyć badanie, w którym wykazano że prawidłowy bilans snu w ciągu tygodnia nie niweluje negatywnych skutków braku snu w poszczególne dni. Innymi słowy jeśli w ciągu 5 dni występuje niedobór snu, wyrównanie tego niedoboru w weekend nie zmniejsza negatywnych skutków wynikających z braku snu w dni powszednie [2].

Sportowcy mogą również być narażeni na zwiększoną ekspozycję na patogeny przez kontakt z wieloma osobami, z których część może być chora lub mogą to być osoby o niskiej higienie osobistej. Dlatego też, ze względu na często nie możliwe do uniknięcia czynniki ryzyka istotną kwestią jest wdrażanie zabiegów wpływających na wzmocnienie odporności sportowca. Czynnikiem, którego nie można wyeliminować wśród sportowców jest zwiększona częstotliwość oddechowa związana z wysiłkiem o wysokiej intensywności. W przypadku wysiłków o czasie trwania dłuższym niż 90 minut odnotowano tymczasowy spadek poziomu białych płytek krwi. W wyniku powyższych procesów, może dojść do zwiększonej podatności na infekcję przez wirusy i bakterię. Badania dotyczące występowania infekcji wśród sportowców występujących na olimpiadach pokazują, że 6-17% uczestników odnotowuję wystąpienie powyższych dolegliwości. Co ciekawe dotyczą one częściej kobiet niż mężczyzn.

Dolegliwości związane z infekcją górnych dróg oddechowych, wiążą się z obniżeniem wydolności fizycznej, siły mięśniowej, wydolności aerobowej, koordynacji mięśniowej oraz zmian w parametrach metabolicznych. Współwystępująca gorączka wpływa na zaburzenia termoregulacji a co za tym idzie zwiększoną utratę płynów. Wśród biegaczy, którzy startują w wyścigu z objawami infekcji występuje 2 do 3 razy większa szansa na nie ukończenie biegu. Statystyki pokazują, że infekcja była przyczyną opuszczenia treningu przez 33% procent zawodników z Wielkiej Brytanii startujących w igrzyskach olimpijskich. W związku z wykonywaniem wysiłków o długim czasie trwania w ciepłych warunkach klimatycznych, może dojść do zwiększenia przepuszczalności jelita, a co za tym idzie przenikania patogennej flory bakteryjnej, która może działać toksycznie w obrębie całego organizmu. Do zaburzeń w funkcjonowaniu układu odpornościowego może dojść nie tylko na drodze infekcji. W wyniku zwiększonej aktywności układu immunologicznego, może dojść do uznania za czynnik szkodliwy niektórych białek, zarówno tych wdychanych z powietrzem jak i spożywanych z żywnością. Ze względu na występowanie alergii obserwuje się objawy ze strony układu oddechowego, trawiennego oraz skóry.

Istnieją w tej chwili pewne przesłanki na temat związku treningu ze zwiększonym występowaniem alergii. W związku ze stresem indukowanym wysiłkiem fizycznym istnieje możliwość, że organizm sportowca w mniejszym stopniu będzie tolerował składniki żywności mogące wywoływać stan zapalny. Natomiast w tej chwili należy to uznać za hipotezę, na której udowodnienie jest obecnie zbyt mało dowodów [1].

Wpływ wysiłku fizycznego na układ oddechowy

Wśród sportowców startujących w dyscyplinach wytrzymałościowych jak pływanie, bieganie, oraz sporty zimowe obserwuję się zwiększone ryzyko astmy, infekcji górnych dróg oddechowych oraz alergii. Za przyczynę występowania astmy i zwężenia oskrzeli wywołanych wysiłkiem fizycznym, uznaję się hipotezę osmotyczną lub wysuszenia dróg oddechowych. W wyniku zwiększonej częstotliwości oddechowej tzw. hiperwentylacji dochodzi do ewaporacji wody znajdującej się w błonie śluzowej dróg oddechowych, która stają się hiperosmolarna. Powoduje to kurczenie się komórek oraz uwalnianie czynników wywołujących stan zapalny wpływających na obkurczanie się dróg oddechowych [1].

Czynniki sprzyjające wystąpieniu depresji układu odpornościowego

Sportowcy na poziomie elitarnym, wykonują intensywne wysiłki połączone z wysoką objętością treningową. Dodatkowo częstotliwość imprez sportowych, w których uczestniczą jest coraz wyższa. Powyższe czynniki w połączeniu z czynnikami wewnętrznymi jak stres psychologiczny czy podróże, zostały uznane przez MKO jako czynniki wpływające na zwiększone ryzyko występowania infekcji wśród zawodników.

Wpływ powyższych czynników może zwiększać podatność na infekcję poprzez immunodepresję. Immunodepresja wywołana wysiłkiem fizycznym odnosi się do sytuacji, w której ilość białych krwinek lub leukocytów zostaje obniżona w wyniku długotrwałego wysiłku o wysokiej intensywności. W związku z tym dochodzi do zwiększonego wydzielania hormonów stresu jak epinefryna i kortyzol oraz cytokin jak IL-6 oraz IL-10. Zwiększona produkcja wolnych rodników podczas wysiłku, może hamować działanie niektórych komórek układu immunologicznego. Potencjalnymi czynnikami wpływającymi na immunodepresję są również uszkodzenia mięśniowe oraz zmniejszenie się poziomu glutaminy we krwi w wyniku wysiłku o wysokiej intensywności [1].

Wpływ pojedynczego wysiłku fizycznego na układ immunologiczny

Warto podkreślić różnicę pomiędzy, pojedynczym a regularny wysiłkiem fizycznym i ich wpływem na układ odpornościowy. W przypadku pojedynczego wysiłku fizycznego istnieje przekonanie, że im wyższa intensywność wysiłku tym wyższe ryzyko wystąpienia infekcji górnych dróg oddechowych. W przypadku biegaczy, którzy ukończyli długodystansowy wyścig, odnotowano większą częstotliwość występowania URTI w porównaniu do osób, które tego biegu nie ukończyły. Największy wpływ wysiłku fizycznego na przejściowe zmniejszenie efektywności działania układu immunologicznego, odnotowuje się w przypadku wysiłków trwających powyżej 1,5 godziny oraz intensywności pomiędzy 55% a 75% wydolności aerobowej. Dodatkowym czynnikiem zwiększającym ryzyko immunodepresji, jest wysiłek ciągły oraz wykonywany bez spożycia węglowodanów.

Wysiłki o omawianym charakterze oddziałują na funkcję chemotaksji neutrofili, fagocytozę, degranulację oraz zmniejszoną ekspresję monocytów i cytotoksyczną aktywność komórek natural killer (NK). Zmniejszeniu ulega również, zdolność do prezentacji antygenu przez monocyty oraz makrofagi, zdolność do produkcji immunoglobulin przez limfocyty B oraz cytokin przez limfocyty T. Zmniejszoną produkcję immunoglobuliny A, zawartej w głównej mierze w ślinie zaobserwowano wśród sportowców po ukończeniu maratonu. Dochodzi również do zaburzenia proporcji substancji prozapalnych w stosunku do przeciwzapalnych. Jest to związane ze zmniejszoną ekspresją genów, kodujących wytwarzanie cytokin prozapalnych aktywujących działanie układu immunologicznego podczas przedłużonego wysiłku fizycznego. Za zmniejszoną ekspresję tych genów odpowiadają prawdopodobnie kortyzol, epinefryna, hormon wzrostu, białka szoku termicznego oraz IL-6 wydzielana przez tkankę mięśniową. IL-6 wydzielana przez tkankę mięśniową wpływa na wydzielanie innych czynników przeciwzapalnych jak IL-10, IL-1ra, sTNFr, hormon adrenokortykotropowy oraz wiele innych. Wszystkie te czynniki prowadza do obniżenia aktywności odporności wrodzonej. W wyniku obniżenia funkcji obronnych układu immunologicznego po wysiłku może dojść do zaburzenia regeneracji która może prowadzić do infekcji [1].

Wpływ regularnego wysiłku fizycznego na funkcjonowanie układu immunologicznego

Podczas wysiłków o wysokiej intensywności lub o długim czasie trwania dochodzi do zmniejszenia odporności sportowca. Czasowe zmniejszenie wydajności funkcjonowania układu odpornościowego, może trwać od kilku godzin do kilku dni w zależności o charakteru wysiłku. W przypadku wykonania wysiłku przed całkowitą regeneracją po poprzednim wysiłku, z biegiem czasu może przyczynić się to do podatności na występowanie infekcji. Wśród biegaczy o tygodniowej objętości treningowej powyżej 96 km zaobserwowano dwukrotnie większe ryzyko wystąpienia URI, w porównaniu do objętości biegowej poniżej 32 km. Zaobserwowano również związek, pomiędzy ilością przebiegniętych kilometrów a występowaniem URI podczas 12 miesięcznego cyklu treningowego.

W dotychczasowych badaniach zaobserwowano ewidentny związek, pomiędzy objętością treningową a występowaniem infekcji. Co ciekawe obserwuję się również różnice w występowaniu infekcji pomiędzy zawodnikami elitarnymi a wysoko wytrenowanymi. Spekulacje dotyczące tego tematu, odnoszą się do lepszego funkcjonowania układu immunologicznego u osób na poziomie mistrzowskim co pozwoliło im znosić wysokie obciążenia treningowe a co za tym idzie dojść do poziomu elitarnego. Natomiast istnieją również opinie które mówią o zmniejszonym występowaniu zjawiska immunodepresji u elitarnych zawodników w stosunku do dobrze wytrenowanych, ze względu na zaplecze które gwarantuje im lepszą regenerację [3].

Ilość leukocytów we krwi osób o siedzącym trybie życia jest wyższa w porównaniu do sportowców. W wyniku okresu intensywnych treningów wrażliwość układu immunologicznego może być zmniejszona na około 1 do 2 tygodni. Jest to związane ze zmniejszoną produkcja immunoglobulin przez limfocyty B głównie IgA, zmniejszoną ilością komórek Th1, zmniejszoną odpowiedzą komórek T na mitogeny oraz zmniejszoną produkcję cytokin przez komórki Th 1. Do tej pory największy związek pomiędzy nawracającymi infekcjami a składowymi układu immunologicznego, zaobserwowano w związku z obniżonym poziomem wydzielniczej immunoglobuliny A (SIgA) [1].

Niski poziom SIgA często współwystępuje z wysokim stężeniem IL-10 i jest często obserwowany wśród sportowców ze skłonnościami do infekcji. Zmniejszenie się poziomu SIgA o 40 % jest wiązane z 50% szansą na wystąpienie infekcji w ciągu następnych 3 tygodni. Wpływ przewlekłego przebywania w zimnym i mokrym otoczeniu, również sprzyja występowaniu URTI nie jest to jednak zarezerwowane jedynie dla sportowców. Natomiast nie zaobserwowano zwiększonej częstotliwości występowania infekcji wśród sportowców na ogół trenujących w zimnych warunkach. Nie odnotowano również wpływu umiarkowanego odwodnienia, na zmniejszenie wydajności układu odpornościowego w przypadku uzupełniania płynów podczas wyścigu[1].

Dotychczasowe badania dotyczące wysiłku fizycznego potwierdzają korzyści płynące z wykonywania umiarkowanego wysiłku fizycznego na układ odpornościowy. U osób o umiarkowanej aktywności fizycznej obserwuję się zwiększoną odporność na działanie patogenów. Jest to szczególnie widoczne w porównaniu do osób o niskiej aktywności fizycznej. 12 do 15 tygodni aktywności fizycznej o umiarkowanej intensywności wdrożonej wśród starszych i otyłych osób skutkowało zmniejszoną częstotliwością lub długością trwania URTI w porównaniu do grupy osób o niskiej aktywności fizycznej. Obserwacje te zostały potwierdzone na dużej grupie osób w wieku 18-85 lat. Jak już wcześniej wspomniano poziom IgA jest wiązany z szansą na wystąpienie infekcji. W przypadku osób o umiarkowanej aktywności fizycznej, obserwuję się związek pomiędzy zwiększeniem wydzielanych ilości tej immunoglobuliny w wyniku wykonywania regularnej aktywności fizycznej o średniej intensywności trwającej kilka tygodni a zmniejszonym ryzykiem URTI [1,3].

Związek żywienia z układem odpornościowym

Dostępność poszczególnych składników pożywienia wykazuję ścisły związek z funkcjonowaniem układu odpornościowego. Jest to prawdopodobnie związane z metabolizmem energetycznym oraz syntezą białek (cytokiny, immunoglobuliny i inne.). Wykazano również związek pomiędzy dostępnością węglowodanów a ilością leukocytów oraz pośredni związek z ilością krążących we krwi katecholamin, ACTH oraz kortyzolu. Niedobór poszczególnych mikroskładników może oddziaływać na funkcjonowanie układu odpornościowego. Wpływ ten jest jednak uzależniony od długości trwania tego deficytu. Istotną kwestią jest również stan całkowitego odżywienia zawodnika oraz poziom deficytu danego składnika odżywczego.

Niedobór danego składnika odżywczego może wywołać kaskadę zdarzeń, wpływając na syntezę innych składników odżywczych, co może przyczyniać się do poważnych konsekwencji. W związku ze zwiększonym zapotrzebowaniem energetycznym wśród sportowców dochodzi także do zwiększonej konsumpcji składników odżywczych, co również może negatywnie wpływać na organizm sportowca. Zaburzenia w kompozycji diety mogą sprzyjać deficytowi poszczególnych składników.

la przykładu diety o wysokiej zawartości tłuszczu mogą prowadzić do deficytu węglowodanów, a co za tym idzie zaburzenia resyntezy glikogenu, ale również mogą przyczyniać się do zaburzenia funkcjonowania układu immunologicznego. Natomiast stosowanie diet bardzo wysokowęglowodanowych może przyczynić się do zmniejszonego spożycia białka wysokiej jakości oraz witaminy B12. Ograniczenie spożycia produktów mlecznych ze względu na zawartość tłuszczów w szczególności nasyconych może przyczynić się do zmniejszonego spożycia witaminy D, wapnia czy innych witamin z grupy B związanych z funkcjonowaniem układu odpornościowego [1].

Związek pomiędzy poszczególnymi szlakami metabolicznymi a działaniem układu immunologicznego

Dotychczasowe badania pokazują również, że w wyniku aktywacji układu immunologicznego dochodzi do wzmożonej aktywacji szlaku glikolizy. Metabolizm glukozy jest wiązany z odpowiedzią zapalną organizmu, podczas której obserwuję się wzmożoną aktywację makrofagów, komórek dendrytycznych oraz domeną oligomeryzacji wiążącą nukleotydy, aktywacją inflamasomu. Ta aktywacja szlaku glikolizy jest związana ze zwiększonymi potrzebami energetycznymi układu immunologicznego podobnymi do zwiększonego zapotrzebowania na glukozę podczas wysiłku fizycznego, które nie jest równoważone przez metabolizm kwasów tłuszczowych [7].

W przypadku fosforylacji oksydacyjnej obserwuję się zgoła inny mechanizm. Makrofagi oraz limfocyty regulatorowe, oraz CD8+ wykazują zwiększone zużycie tlenu i kwasów tłuszczowych. Jednocześnie często obserwuję się zwiększoną biogenezę mitochondriów ze względu na zwiększoną ekspresie genów związanych z utlenianiem kwasów tłuszczowych jak transporter kwasów tłuszczowych palmitoilotransferaza karnityny (CPT) 1A20. Wiąże się to ze zmniejszonym stanem zapalnym. Szlak pentozofosforanowy, cykl kwasów trikarboksylowych, metabolizm poszczególnych aminokwasów, oraz kwasów tłuszczowych również wpływa na działanie układu immunologicznego. Jednak kwestie te wykraczają poza ramy niniejszego opracowania [7].

Wysiłek fizyczny a metabolizm komórek układu odpornosciowego

Ciekawym tematem wydaję się związek pomiędzy metabolizmem komórek układu odpornościowego a wysiłkiem fizycznym. Wydzielane w trakcie skurczu mięśniowego miokiny oraz egzerkiny (mediatory ogólnoustrojowej adaptacji do wysiłku) mogą wpływać na metabolizm komórek układu odpornościowego, jednak wpływ ten nie został zbadany w kontekście wysiłku fizycznego. Wydzielane po wysiłku cytokiny IL-6 oraz IL-10 są wiązane z przeciwzapalną aktywacją makrofagów prowadząca do zwiększenia intensywności procesu oksydacji. IL-1ra hamuje metabolizm glukozy w komórkach Th17. Jedna z miokin o nazwie mionektyna hamuje prozapalną odpowiedz makrofagów poprzez zahamowanie działania kinazy białkowej B (Akt). Egzerkiny wpływają między innymi na czynnik wzrostu/różnicowania 15, którego zwiększone wydzielanie jest obserwowane podczas wysiłku fizycznego i prawdopodobnie wpływa na aktywację makrofagów oraz zwiększa metabolizm tlenowy [7].

Kinaza białkowa aktywowana niedoborem adenozynomonofosforanu (AMPK) jest związana ze zmniejszeniem prozapalnego działania makrofagów, komórek dendrytycznych oraz limfocytów T. W wyniku aktywacji AMPK dochodzi do zwiększenia oksydacji kwasów tłuszczowych w makrofagach oraz zahamowania aktywności ssaczego szlaku rampamycyny (mTOR) pośredniczącego w aktywowaniu szlaku lipolitycznego w limfocytach T [7].

Produkty cyklu Krebsa jak bursztynian czy mleczan również mają swój związek z wywoływaniem odpowiedzi zapalnej w organizmie. Podczas wysiłku fizycznego dochodzi do kumulowania się mleczanu oraz bursztynianu w organizmie. W przypadku bursztynianu za jego pośrednictwem dochodzi do przekazania sygnału aktywującego odpowiedz zapalną. Natomiast mleczan ma związek z wydzielaniem prozapalnych fenotypów w komórkach T oraz przeciwzapalnych w monocytach. Ponadto wykazano, że mleczan może wpływać na zmiany w obrębie histonów w makrofagach. Dodatkowo kwas itakonowy powstający w cyklu kwasów trikarboksylowych wiązany jest z przeciwzapalnym działaniem makrofagów. Jednak nie sprawdzano tego działania w kwestii wysiłku fizycznego [7].

Zależność pomiędzy układem odpornościowym, mikrobiotą oraz wysiłkiem fizycznym.

Obecne dowody naukowe świadczą o związku pomiędzy wysiłkiem fizycznym a składem mikrobioty. Istnieją również opracowania dotyczące wpływu mikrobioty oraz zawartości poszczególnych rodzajów bakterii na występowanie wielu dolegliwości. Wykazano również że stan mikrobioty jest związany z występowaniem stanu zapalnego. Natomiast suplementacja probiotykami wpływa na zmniejszenie występowania dolegliwości zawiązanych z układem oddechowym oraz pokarmowy, a także na markery stanu zapalnego, oraz funkcjonowanie układu immunologicznego [4].

Istnieją również dowody na to, że w wyniku adaptacji w obrębie flory jelitowej wywołanych wysiłkiem fizycznym może dojść do zmian w obrębie mikrobioty. Zmiany w obrębie mikrobioty wywołane wysiłkiem fizycznym są związane z aktywacją mediatorów stanu zapalnego, co wiąże się z wydzielaniem adipokin oraz aktywacją miokin, które monitorują bilans energetyczny i metabolizm tkanek [5].

Badania wskazują również na pewne zależności pomiędzy masą mięśniową a składem mikrobioty. Naukowcy zajmujący się tym tematem wysnuli hipotezę dotyczącą istnienia osi jelito- mięśnie. Zaobserwowano związek pomiędzy występowaniem sarkopeni u osób starszych a zmianami w obrębie mikrobioty. Do powyższych wniosków przyczyniło się odnotowanie zmian ilościowych wśród niektórych bakterii jelitowych, którym przypisuję się działanie przeciwzapalne i pro anaboliczne na modelu zwierzęcym. Zmiany w obrębie mikroflory jelitowej wywołane wysiłkiem fizycznym mogą indukować wzrost przepuszczalności w obrębie ściany jelit.

W wyniku powyższego procesu może dojść do zwiększonego przedostawania się związków o charakterze prozapalnym do całego organizmu. Związkiem, który w dużej mierze nasila stan zapalny, produkowanym przez mikroorganizmy jelitowe jest lipopolisacharyd (LPS). Lipopolisacharyd w wyniku zwiększenia się przepuszczalność w obrębie bariery jelitowej może przedostać się do całego organizmu. W obrębie mięśni szkieletowych LPS wpływa na aktywacje receptorów TLR oraz szlaku NF-kB, niską wrażliwość insulinową, zwiększony katabolizm mięśniowy oraz zwiększoną produkcję cytokin prozapalnych. Aktywacja TLR-4 wywołuje zwiększona atrofię mięśniową, endotoksemię metaboliczną, zmniejszoną wrażliwość insulinową oraz zmniejszenie się siły i przekroju poprzecznego mięśnia czworogłowego uda [6].

Stan mikroflory jelitowej jest wiązany z kształtowaniem się odpowiedzi immunologicznej w stosunku do antygenów pochodzących z komensali oraz aktywacji poszczególnych mechanizmów przeciwko patogenom. Dysbioza mikroflory wpływa na zaburzenie powyższych mechanizmów. W wyniku powyższego procesu dochodzi również do zaburzenia równowagi pomiędzy limfocytami Treg a limfocytami T17. Przyczyniać się to może do powstawania chorób zapalnych jelit oraz chorób autoimmunologicznych. Zaburzenia te wpływają na funkcjonowaniu układu immunologicznego i wiązane są z występowaniem takich jednostek chorobowych jak cukrzyca typu 1 czy stwardnienie rozsiane [6].

Istnieje również odwrotna relacja pomiędzy układem immunologicznym a mikroflora jelitową. Aktywacja układu odpornościowego prowadzi do aktywacji immunoglobuliny A, zwiększonej produkcji peptydów przeciwdrobnoustrojowych z komórek jelitowych, wydzielania śluzu, oraz transferu i różnicowania limfocytów T z rodzaju NK. Zaburzenia w obrębie powyższych mechanizmów mogą prowadzić do powstawania dysbiozy w obrębie jelita. Według obecnych badań związek pomiędzy mikroflorą a układem odpornościowym opiera się na wzajemnej równowadze. Zaburzenia po którejkolwiek ze stron wpływają na wywołanie odpowiedzi zapalnej organizmu [6]. 

Korzystne mechanizmy związane z działaniem wysiłku fizycznego o umiarkowanej intensywności pozwalają zachować powyższą równowagę. Jednak w przypadku intensywnego i długotrwałego wysiłku oraz zmniejszenia masy mięśniowej związanej ze zwiększonym katabolizmem może dojść do zaburzenia równowagi pomiędzy mikrobiotą a układem odpornościowym. W związku z powyższym dochodzi do ogólnoustrojowego stanu zapalnego, co może przyczynić się do zaburzeń w obrębie mikrobioty a co za tym idzie do zaburzeń w działaniu układu odpornościowego. Jak już wcześniej wspomniano zaburzenia w obrębie układu odpornościowego, mogą przyczyniać się do powstawania dysbiozy. Jak więc łatwo zauważyć mamy do czynienia z nawarstwianiem się niekorzystnych mechanizmów, które się nawzajem napędzają [6].

Zapewnienie równowagi w obrębie mikroflory jelitowej może przyczynić się do prawidłowego funkcjonowania osi jelitowo-mięśniowej, a co za tym idzie utrzymania masy i siły mięśniowej. Natomiast wystąpienie dysbiozy może przyczynić się do sarkopenii. Za stan zapalny związany ze zmianami w obrębie jelit i masy mięśniowej obarcza się winą nadprodukcję cytokin NF-α, IL-1β i IL-6. Ponadto IL-1β wpływa na zwiększenie przepuszczalności w obrębie bariery jelitowej i sprzyja występowaniu dysbiozy, co w dalszej kolejności przyczynia się do zaniku mięśni szkieletowych i utraty ich funkcji [6].

Warto jednak zaznaczyć że większość badań dotyczących zarówno mikrobioty, jak i jej związku z układem odpornościowym oraz wysiłkiem fizycznym opiera się na badaniach in vitro lub na modelu zwierzęcym. W tej chwili nie dysponujemy wystarczającą ilością badań oraz obserwacji, które pozwalałyby na postawienie jasnych wniosków.

Praktyczne rekomendacje dotyczące prewencji występowania chorób związanych z wysoką intensywnością treningową

Zapobieganie występowaniu chorób wśród sportowców jest kwestią wysoce pożądaną. Wystąpienie kilkudniowego epizodu spadku odporności przejawiającego się symptomami grypy skutkuje zmniejszoną możliwością do wykonywania wysiłku. W przypadku sportowców startujących w różnego typu imprezach sportowych może okazać się, ze wystąpienie powyższych dolegliwości dyskwalifikuje go z udziału w zawodach lub jest równoznaczne z zajęciem miejsca daleko poza podium.

Dlatego tez w 2016 roku Międzynarodowy komitet Olimpijski wystosował jednoznaczne stanowisko dotyczące ryzyka wystąpienia dolegliwości chorobowych związanych z objętością i intensywnością treningową sportowców. W opracowaniu tym zamieszczono również praktyczne rekomendacje dla sportowców związane z zachowanie wysokiej wydolności fizycznej poprzez dbanie o stan układu odpornościowego. Ponadto zmniejszenie zachorowalności wśród zawodników przyczynia się nie tylko do zapobiegania zmniejszeniu zachorowalności, ale również do zwiększenia wydolności sportowej. Dlatego tez niezbędne stało się opracowanie strategii ukierunkowanej na zmniejszenie występowania immunodepresji wśród sportowców. Strategie te obejmują nie tylko kwestię dbania o żywienie, ale również prawidłowy styl życia, ograniczenie możliwości przenoszenia infekcji regularne pomiary parametrów związanych z odpowiedzią organizmu na obciążenia treningowe.

Aby to było jednak możliwe, niezbędne jest opracowanie następujących kwestii w przypadku każdego sportowca:

• Spójne metody pomiaru obciążenia i monitorowania sportowca,
• Indywidualna odpowiedź sportowca na występowanie choroby,
• Indywidualna tolerancja na obciążenia treningowe i okres treningów o wysokiej intensywności.
• Relacja pomiędzy parametrami wymienionymi w powyższym punkcie a ryzykiem zachorowania,
• Określenie maksymalnej ilości imprez sportowych w których dany zawodnik jest w stanie wziąć udział,
• Określenie wpływu poszczególnych strategii ukierunkowanych na zmniejszenie ryzyka zachorowania w okresie poza sezonem.
• Indywidualna reakcja zawodnika na podróże międzynarodowe oraz brak snu w związku z możliwością występowania choroby.
• Określenie wpływu intensywności treningowej na występowania chorób o podłożu immunologicznym , związanych ze stresem oksydacyjnym oraz chorób sercowo naczyniowych
• Zbadaj indywidualne reakcje sportowców na zmiany obciążenie treningiem i zawodami, w tym czynniki genetyczne

Rekomendacje MKO ukierunkowane na zmniejszenie ryzyka wystąpienia infekcji:

1. Strategie behawioralne, styl życia i medyczne

Zaleca się stosowanie różnorodnych strategii behawioralnych, stylu życia i interwencji medycznych w celu zmniejszenia ryzyka zachorowania u sportowca.

Obejmują one porady dla sportowców, środki podjęte przez personel medyczny i zespół wsparcia sportowców.

Zaleca się sportowcom:

• Minimalizuj kontakt z zarażonymi ludźmi, małymi dziećmi, zwierzętami i zakażonymi przedmiotami;
• Unikaj zatłoczonych miejsc i uścisków dłoni oraz minimalizuj kontakt z osobami spoza zespołu i personelem pomocniczym;
• Trzymaj się z daleka od osób, które kaszlą, kichają lub mają „katar”, a gdy jest to stosowne, noś (lub poproś o noszenie) jednorazowych maseczek;
• Kaszl lub kichaj w łokieć, a nie w dłonie – zawsze myj ręce i nos po kichaniu lub kaszlu; 
• Regularnie i skutecznie myj ręce mydłem i wodą, szczególnie przed posiłkami i po bezpośrednim kontakcie z potencjalnie zakażonymi osobami, zwierzętami, krwią, wydzielinami, w miejscach publicznych i łazienkach;
• Używaj jednorazowych ręczników papierowych i ograniczaj kontakt dłoni z ustami oraz nosem w przypadku dolegliwości ze strony górnych dróg oddechowych lub dolegliwości żołądkowo-jelitowych (przykładanie rąk do oczu i nosa jest główną drogą samo zaszczepienia wirusa);
• Noś ze sobą środek odstraszający owady, piankę / krem ​​przeciwbakteryjny lub żel do mycia rąk na bazie alkoholu;
• Nie dziel się butelkami do picia, kubkami, sztućcami, ręcznikami itp. z innymi osobami;
• Wybieraj napoje z zamkniętych butelek, unikaj surowych warzyw i niedogotowanego mięsa, myj i obierz owoce przed jedzeniem, podczas zawodów oraz treningów za granicą;
• Noś wystarczającą ilość zakrytej odzieży (zakrywającej ręce i nogi) podczas sesji treningowych oraz podczas podróży w obszary tropikalne, w szczególności o zmierzchu i o świcie;
• Noś otwarte obuwie podczas korzystania z publicznych pryszniców, basenów i szatni w celu uniknięcia chorób dermatologicznych;
• Zastosuj strategie, które ułatwiają dobry sen, takie jak drzemki w ciągu dnia i prawidłowe praktyki higieny snu w nocy;
• Unikaj nadmiernego picia i upijania się alkoholem, ponieważ osłabia to funkcję odpornościową przez kilka godzin, w szczególności po intensywnym treningu lub zawodach;

Personel medyczny zajmujący się sportowcami powinien wziąć pod uwagę następujące kwestie:

• Opracowywanie, wdrażanie i monitorowanie wytycznych dotyczących zapobieganiu chorobom wśród sportowców oraz personelu medycznego i administracyjnego;
• Badania przesiewowe w kierunku zaburzeń zapalnych dróg oddechowych (astma, alergia i inne stany zapalne dróg oddechowych);
• Zidentyfikowanie sportowców wysokiego ryzyka i przedsięwzięcie środki ostrożności podczas treningów lub zawodów wysokiego ryzyka;
• Zorganizowanie zakwaterowania w pojedynczym pokoju podczas turniejów dla sportowców z dużym obciążeniem treningowym lub znaną podatnością na infekcje dróg oddechowych lub sportowców o wysokich osiągach;
• Rozważenie ochrony dróg oddechowych sportowców przed bezpośrednim narażeniem na bardzo niskie temperatury (<0 ° C) oraz suche powietrze podczas wysiłku poprzez ćwiczenia przy użyciu maseczki na twarz;
• Podjęcie działań w celu zmniejszenia ryzyka zachorowań związanych z podróżami międzynarodowymi;
• Zaktualizowanie szczepionek dla sportowców, potrzebnych w domu i podczas podróży zagranicznych i wzięcie pod uwagę, że szczepionki przeciw grypie wymagają 5–7 tygodni, aby zadziałały, szczepionki domięśniowe mogą mieć kilka niewielkich skutków ubocznych, szczepienia powinny być wykonywane poza sezonem. Unikajnie szczepień tuż przed zawodami lub jeśli występują objawy choroby;
• Zaktualizowanie szczepionek personelu administracyjnego i pomocniczego , potrzebnych w domu i podczas podróży zagranicznych;
• Rozważenie pastylek cynkowych (> 75 mg cynku dziennie; wysoka zawartość cynku jonowego) w przypadku wystąpienia objawów ze strony górnych dróg oddechowych, ponieważ istnieją dowody na to, że liczba dni z objawami choroby można zmniejszyć.

Zespół wsparcia sportowców może rozważyć przyjęcie środków żywieniowych w celu utrzymania prawidłowej odporności u sportowców, w tym:

• Wprowadzenie spersonalizowanych programów żywieniowych, w celu uniknięcia niedoborów niezbędnych mikroelementów;
• Zachęcanie sportowców do spożywania węglowodanów podczas i po ćwiczeniach oraz do spożywania zarówno węglowodanów, jak i białka po wysiłku;
• Pomiar i monitorowanie poziomu witaminy D u sportowców i suplementacja, jeśli to konieczne;
• Rozważenie wprowadzenia sportowcom do codziennej suplementacji probiotyków, takich jak probiotyki Lactobacillus;
• Doradzenie sportowcom regularnego spożywania owoców i roślin, suplementów polifenoli (np. kwercetyny) lub artykułów spożywczych (np. piwo bezalkoholowe i zielona herbata), które mogą zmniejszyć ryzyko zachorowań.

2. Zarządzanie obciążeniem treningowym i zawodowym

Dowody na temat wpływu zbyt wysokiej intensywności treningowej na zwiększone ryzyko chorób są poważne. Niestety są ograniczone do kilku dyscyplin sportowych.

Dlatego też rekomendacje dotyczące objętości i intensywności treningowej są praktycznie nie możliwe do przedstawienia. MKO przedstawiło jednak bardzo ogólne zalecenia dotyczące tych kwestii:

• Bardzo duże obciążenia mogą mieć pozytywny lub negatywny wpływ na ryzyko zachorowań u sportowców, przy bardzo wysokim poziomie wytrenowania sportowca, historia obciążeń (obciążenie chroniczne) i wewnętrzny profil czynników ryzyka są ważne;
• Sportowcy powinni mieć szczegółowy, zindywidualizowany plan treningów i zawodów, uwzględniający plan regeneracji po zawodach (w tym odżywianie i nawadnianie, sen i powrót do zdrowia psychicznego);
• Obciążenie treningowe jest monitorowane za pomocą pomiarów obciążenia zewnętrznego i wewnętrznego;
• Zarządzanie obciążeniem treningowym odbywa się poprzez przyjęcie następujących zasad:
• Zmiany obciążenia treningowego powinny być zindywidualizowane, ponieważ występują duże różnice międzyosobnicze w zakresie ram czasowych reakcji i dostosowanie się organizmu do zastosowanego obciążenia;
• Zmiany obciążenia treningowego powinny następować w małych przyrostach, a dane (z literatury dotyczącej urazów) wskazują, że co tydzień przyrosty powinny wynosić <10%;
• Różnice w psychologicznych stresorach sportowca powinny być uwzględniane podczas ustalania zaleceń dotyczących obciążenia treningowego i / lub zawodów;
• Zaleca się, aby trenerzy i personel pomocniczy zaplanowali odpowiednią regenerację, szczególnie po okresach intensywnego treningu, zawodach i podróżach. Powinny one zawierać instrukcję dotyczące odżywiania i nawadniania, snu i odpoczynku, aktywnego wypoczynku, strategii relaksacyjnych i emocjonalne wsparcie;
• Organy zarządzające sportem są odpowiedzialne za uwzględnienie obciążenia podczas zawodów, a tym samym stanu zdrowia sportowców, podczas planowania kalendarza wydarzeń sportowych. Wymaga to zwiększonej koordynacji między organizatorami imprez jedno- i wielosportowych oraz opracowanie kompleksowego kalendarza wszystkich międzynarodowych imprez sportowych.

3. Zarządzanie obciążeniem psychicznym

Obciążenie psychiczne (stresory), takie jak negatywny stres związany z wydarzeniami życiowymi i codziennymi kłopotami, mogą znacznie zwiększyć ryzyko choroby wśród sportowców. Praktyczne zalecenia kliniczne koncentrują się na zmniejszaniu natężenia stresorów i edukacji sportowców, trenerów i personelu pomocniczego w aktywnym zarządzaniu stresem i obejmują:

• Opracowanie strategii polegających na wyciszeniu, które pomogą sportowcom zrozumieć zależność między cechami osobniczymi, negatywnymi wydarzeniami życiowymi, przemyśleniami, emocjami i stanem fizjologicznym, co z kolei może pomóc im zminimalizować wpływ negatywnych wydarzeń życiowych na ryzyko choroby;
• Edukacja sportowców w zakresie technik radzenia sobie ze stresem, budowania pewności siebie i wyznaczania celów, optymalnie pod nadzorem psychologa sportu, aby pomóc zminimalizować skutki stresu i zmniejszyć prawdopodobieństwo zachorowania;
• Zmniejszenie obciążenia i intensywności treningów i / lub zawodów w celu złagodzenia ryzyka zachorowań sportowców, którzy wydają się rozkojarzeni i nie skupieni na powierzonych im zadaniach ze względu na czynniki związane z problemami osobistymi;
• Wdrażanie okresowych ocen stresu (np. Skala problemów i wzrostu, 101 LESCA102) w celu dostosowania obciążeń treningowych praz związanych z zawodami.;
• Sportowiec, który zgłasza wysoki poziom codziennych kłopotów lub stresu, może prawdopodobnie skorzystać na zmniejszeniu obciążeń treningowych przez określony czas. Może to zapobiec potencjalnemu zmęczeniu, chorobie lub wypaleniu;.

4. Pomiar i monitorowanie wczesnych oznak i objawów choroby, przetrenowania i przetrenowania

Stosowanie czułych środków do monitorowania zdrowia sportowca może prowadzić do wczesnego wykrycia objawów i oznak choroby dzięki wczesnej diagnozie i odpowiedniej interwencji. Wrodzona skłonność sportowców do kontynuowania treningu i współzawodnictwa pomimo istnienia dolegliwości lub odczuwalnych ograniczeń , szczególnie na poziomie elitarnym, podkreślają pilną potrzebę stosowania odpowiedniego monitorowania stanu zdrowia. Zaleca się:

• Monitorowanie stanu istniejących chorób (i kontuzji) powinny być wdrażane we wszystkich sportach;
• Sportowcy powinni być monitorowani za pomocą czułych narzędzi pod kątem subklinicznych objawów choroby, takich jak niespecyficzne objawy i oznaki;
• Sportowcy powinni być monitorowani pod kątem widocznych objawów i oznak choroby;
• Sportowcy powinni być monitorowani pod kątem wczesnych objawów i oznak nadmiernego wysiłku lub przetrenowania;
• Monitorowanie choroby powinno być ciągłe i dostatecznie długie, aby wykryć wczesne oznaki choroby, szczególnie podczas zmian w obciążeniach treningowych, podczas podróży i zawodów.

Podsumowanie

Badania nad układem immunologicznym dostarczają nam coraz to nowych informacji. Jeszcze mniej informacji posiadamy na temat zależność między układem immunologicznym a wysiłkiem fizycznym. Jednak związek ten bezsprzecznie istnieje. Dlatego też, w przypadku osób aktywnych a tym bardziej w przypadku osób trenujących zawodowo, warto mieć na uwadze, że takowe zależności istnieją i mogą się przekładać zarówno na wynik jak i na zdrowie sportowca. Wystąpienie immunodepresji wśród tych osób wiąże się nie tylko z opuszczeniem treningu ale również zaburzeniem procesu treningowego.

Wprowadzenie optymalnych obciążeń treningowych oraz żywienia zapobiegającego wystąpieniu immunodepresji jest kwestią niezwykle istotną. Dodatkowo zgodnie z zaleceniami MKO, monitorowanie stanu zdrowia oraz reakcji na żywienie i trening, wydaje się być niezbędne w celu optymalizacji procesu treningowego oraz wydolności sportowca.

Bibliografia

1. Asker Jeukendroup, Michael Gleeson, Sport Nutrition. (2019).Human Kinetics 
2. Christopher M.  i wsp. Ad libitum Weekend Recovery Sleep Fails to Prevent Metabolic Dysregulation during a Repeating Pattern of Insufficient Sleep and Weekend Recovery Sleep. (2019). Current Biology, 29, 6, 957-967.
3. Jones J.W. i Davison G.,Muscle Metabolism and Exercise Physiology. (2019), Pages 317-344
4. Hughes Riley L.. A Review of the Role of the Gut Microbiome in Personalized Sports Nutrition. (2020) Frontiers in Nutrition. VOL 6. 191
5. Sohail, M. U., Yassine, H. M., Sohail, A., & Al Thani, A. A. (2019). Impact of Physical Exercise on Gut Microbiome, Inflammation, and the Pathobiology of Metabolic Disorders. The review of diabetic studies : RDS, 15, 35–48.
6. Ticinesi, A., Lauretani, F., Tana, C., Nouvenne, A., Ridolo, E., & Meschi, T. (2019). Exercise and immune system as modulators of intestinal microbiome: implications for the gut-muscle axis hypothesis. Exercise immunology review, 25, 84–95.
7. David C. Nieman, Brandt D. Pence, Exercise immunology: Future directions, Journal of Sport and Health Science (2020),1-14;
8. Schwellnus M, Soligard T, Alonso J, et al. How much is too much? (Part 2) International Olympic Committee consensus statement on load in sport and risk of illness (2016). British Journal of Sports Medicine;50:1043-1052.