توضیحات


پروتئين وعملكرد ايمني


سوء تغذيه پروتئين يكي از دلايل مهم و رايج نقص و اختلال ايمني در سر تاسر دنيا است (كاندورا و همكاران 1997). در افرادي كه نياز پروتئيني بدن تامين نمي شود ارتباط روشني ميان فقدان پروتئين و پاسخ معيوب ايمني وجود دارد (كاندورا و همكاران 1997). ورزشكاران بويژه كساني كه در تمرينات شديد شركت مي كنند، باز چرخش پروتئيني زيادي دارند. همچنين، نياز بيشتري به پروتئين از طريق مصرف غذا به منظور تامين نيازهاي بذن دارند. كمبود پروتئين سبب مي شود ورزشكار با حالت نقص ايمني روبرو شود. شواهد داستان گونه و همه گير نشان مي دهد ورزشكاران كه در فعاليت ورزشي شذيذ شركت مي كنند بيشتر مستعد عملكرد معيوب دستگاه ايمني هستند ( نيمن و همكاران 1990 – هث و همكاران 1991). در اينجا به بررسي اینکه آيا سركوب ايمني ناشي شده از فعاليت ورزشي با كمبود پروتئين از طريق افزايش باز چرخش پروتئين و مصرف ناكافي آن ارتباط دارد. همچنين، نقش پروتئين ها و مكمل سازي آن ها بر اجزاء مختلف دستگاه ايمني پرداخته مي شود.

پروتئين وعملكرد ايمني

نقش مهم پروتئين رژيمي بر عملكرد ايمني در ابتدا بوسيله مطالعات كلاسيك مورد توجه قرار گرفت (هوگس و همكاران 1997). در اين مطالعه مشخص شد كساني كه رژيم غذايي كم پروتئين مصرف مي كنند پاسخ معيوب آنتي بادي به آنتي ژن را دارند. بسياري از فرايندهاي تكاملي ايمني (از قبيل بلوغ سلول هاي بنيادي) و تكثير (از قبيل پاسخ لنفوسيت T به آنتي ژن) به سنتز پروتئين جديد نياز دارند. همچنين، ميان كنش هاي پيچيده در گونه هاي مختلف پاسخ ايمني بوسيله يكسري از سايتوكاين ها، كمپلمان ها و ايمونوگلوبين ها به سنتز پروتئين de novo نياز دارد. سوء تغذيه پروتئيني احتمالا به كمبود پيش ساز اسيد آمينه ضروري و سنتز ناقص RNA و پروتئين منجر مي شود و متعاقبا به پاسخ معيوب دستگاه ايمني منجر مي شودو كمبود پروتئين به اختلالاتي از قبيل آتروفي اندام لنفاوي، كاهش لنفوسيت هاي گردشي به ويژه لنفوسيت هاي T، سركوب پاسخ هاي گسترش لنفوسيتي و واكنش حساسيت تاخيري پوستي منجر خواهد شد.

مدارك مستقيمي از اثر كمبود پروتئين يا هر مكمل سازي پروتئيني بر عملكرد ايمني ورزشكاران وجود ندارد. برخي مطالعات غلظت سرمي آلبومين را به عنوان نشانگر كمي درجه سوء تغذيه اندازه گرفتند (بوزوبي و همكاران 1980 – لين و همكاران 1984). منطقي وجود دارد كه پروتئين با باز چرخش سريع ممكن است براي نشان دادن حالت پروتئيني و باز چرخش مفيد باشد (مارتين و همكاران 1987). همچنين آلبومين سرمي به طور دقيق ذخيره پروتئيني بدن را منعكس مي كند، سنتز آلبومين توسط كبد يك شاخص حساس مصرف پروتئين از طريق غذا است (كريچ و همكاران 1968).

جدول زیر اثرات سوء تغذيه پروتئيني بر ايمنه با واسطه سلولي در كودكان مبتلا به سوء تغذيه و سالمندان را خلاصه كرده است.

پارامترهاي ايمني

تغييرات

 

كاهش

شمار سلول هاي در گردش:

لكوسيت ها

لنفوسيت ها

لنفوسيت هاي T

لنفوسيت هاي T كمكي

لنفوسيت هاي T كشنده

 

كاهش

كاهش

كاهش

كاهش

كاهش

عملكرد سلولي:

گسترش لنفوسيتي

كشندگي سلول كشنده طبيعي

 

كاهش

كاهش

 

 

پروتئين و فعاليت ورزشي

ورزشكاران به پروتئين بيشتري نياز دارند، زيرا باز چرخش پروتئين به دليل فعاليت ورزشي افزايش مي يابد (لمون و همكاران 1998). قبل از هر گونه ارزيابي از اثرات كمبود پروتئين بر عملكرد ايمني ورزشكاران،  بررسي ميزان نياز ورزشكاران به پروتئين ضروري است. نياز ورزشكاران بسته به برنامه تمريني و فعاليت ورزشي كه در آن شركت مي كنند متفاوت است.

تمرين استقامتي

افزايش نياز به پروتئين رژيمي در برنامه تمرين استقامتي احتمالا به دليل منبع سوختي مكمل و بازسازي عضله آسيب ديده و ساير بافت ها است. باز چرخش پروتئين در فعاليت هاي ورزشي كوتاه مدت و بلند مدت افزايش مي يابد.

همچنين، افزايش باز چرخش پروتئين در فعاليت ورزشي كوتاه مدت توسط دفع ادرار پس از فعاليت ورزشي تائيد شده است. پروتئين ادراري پس از فعاليت ورزشي دوچرخه سواري رقابتي و قايقراني تا رسدن به واماندگي (پورتمن و همكاران 1990) 8 تا 11 برابر زمان استراحت شد و افزايش آلبومين ادرار بعد از فعاليت ورزشي 20 تا 25 برابر شد.

ميزان دفع ادراري آلبومين (4.6 ميلي گرم در دقيقه) در دوچرخه سواران حرفه اي و غير ورزشكاران مشابه بود (كلريكو و همكاران 1991) اما پس از فعاليت ورزشي افزايش معني داري داشت (8.1 در مقابل 4.2 ميلي گرم در دقيقه). دفع  اوره از ادرار در فعاليت هاي ورزشي متوسط و شديد افزايش مي يابد اما در فعاليت هاي ورزشي با شدت پايين منجر به افزايش اوره يك ساعت پس از فعاليت ورزشي در مقايسه با سطح استراحتي نشد (لمون و همكاران 1997).

بر اساس اين اطلاعات، يك ساعت فعاليت ورزشي با شدت متوسط اكسيداسيون پروتئين را 29 تا 45 گرم افزايش مي دهد، بنابراين، نياز پروتئين نيز به همين ميزان افزايش مي يابد. زمانيكه گليكوژن تخليه مي شود در مقايسه با شرايط بارگيري كربوهيدرات اكسايش پروتئين بيش از 2 برابر هنگام فعاليت ورزشي افزايش مي يابد (فلمن و همكاران 1988).

زمانيكه ورزشكاران خوب تمرين كرده، با انجام پروتكل 12 تا 16 كيلومتر دويدن در روز به مدت 6 روز غذاي كم پروتئين مصرف كردند (0.8 گرم در كيلوگرم وزن بدن در روز) تعادل منفي نيتروژن را با از دست دادن نيتروژن در ادرار و عرق داشتند. اما گروهي كه غذاي پر پروتئين مصرف كردند (1.5 گرم در كيلوگرم وزن بدن در روز) تعادل مثبت انرژي را نشان دادند.

 

همچنين، 12 دونده استقامتي در يك دوره 10 روزه كه رژيم كم پروتئين (0.6 گرم در كيلوگرم وزن بدن در روز) مصرف كردند تعادل منفي انرژي را نشان دادند (گاركيا و همكاران 1998). دونده هاي استقامت به حدود 1.2 تا 1.6 گرم پروتئين به ازاي هر كيلوگرم از وزن بدن در روز نياز دارند، اين تقريبا 1.5 تا 2 برابر ميزان توصيه شده براي يك غير ورزشكار است (لمون و همكاران 1998). ميزان اكسيداسيون پروتئين زماني كه پروتكل استقامتي با تخليه كربوهيدرات همراه باشد به عنوان يك سوخت مكمل افزايش مي يابد (فلمن و همكاران 1988).

در شرايط بيش تمريني و واماندگي تراكم پروتئين هاي سرمي آلبومين در ورزشكاران كاهش كمي داشت (گاستمن و همكاران 1998 – لمان و همكاران 1991). با وجود اين، گاستمن و همكاران گزارش كردند كه تراكم آلبومين سرمي در يك برنامه 6 هفته اي ركاب زدن شديد روي كارسنج عليرغم كاهش در عملكرد تغييرات معني داري ندارد (گاستمن و همكاران 1998). همچنين، عليرغم كاهش در وضعيت ايمني هنگام تمرين، تراكم آلبومين به طور معني دار متاثر نمي شود (شكل 2) (فري و همكاران 1992).

تمرينات قدرتي

بر خلاف تمرينات استقامتي، تمرين قدرتي احتمالا به پروتئين بيشتري به منظور تامين اسيدهاي آمينه ضروري جهت رشد و ترميم عضلاني نياز دارد. لمون و همكاران (لمان و همكاران 1991) برنامه تمرين بدنسازي شديد شامل 1.5 ساعت در روز و 6 روز در هفته به مدت 1 ماه را به كار برند. يك گروه رژيم غذايي با 1.35 گرم در كيلوگرم ورزن بدن در روز پروتئين مصرف كردند، حتي با وجود اين، سطح مصرفي پروتئين هنوز تعادل منفي نيتروژن برقرار بود. گروه ديگر، 2.6 گرم در كيلوگرم وزن بدن در روز مصرف كردند و تعادل مثبت نيتروژن را نشان دادند .

 

اثر فعاليت ورزشي بر ايمني  و پروتئين

كمبود پروتئين به كاهش مقاومت در برابر عفونت منجر مي شود، زيرا اكثر سازوكارهاي به چرخه سلولي و يا توليد تركيبات پروتئيني فعال وابسته اند. ورزشكاران بيشتر از نياز افراد معمولي به پروتئين نياز دارند، ورزشكاران استقامتي 1.2 تا 1.6 گرم در كيلوگرم وزن بدن در روز (لمون و همكاران 1998) و ورزشكاران قدرتي 1.6 تا 1.8 گرم در كيلوگرم وزن بدن در روز. از آنجايي كه ميزان مصرف پروتئين بايد براي حفظ تعادل پروتئين كافي باشد، بنابراين هر اثر سركوب ايمني با واسطه كمبود پروتئين جلوگيري مي شود. يكي از دلايل افزايش اكسايش پروتئين كمبود كربوهيدرات ها است (فلمن و همكاران 1988). احتمالا مكمل اسيد آمينه عفونت ايمني را بهبود مي بخشد و مقاومت در برابر عفونت را افزايش مي دهد.

گلوتامين

معمولا سلول هاي ايمني انرژي خود را از طريق سوخت و ساز گلوكز تامين مي كنند (نيوشلمه و همكاران 1987)، با وجود اين، گلوتامين منبع مهم انرژي براي لنفوسيت ها و ماكروفاژها است (آدراو و همكاران 1983). اين سلول ها حتي زمانيكه خاموش هستند به ميزان زياد از گلوتامين استفاده مي كنند (نيوشلمه و همكاران 1994)، مسير گلوتامين در لنفوسيت ها تحت تاثير تنظيم خارجي قرار مي گيرد (آدراو و همكاران 1984). عضله اسكلتي در توليد گلوتامين و رهايش آن به جريان خون به ميزان زيادي درگير است و نقش مهمي در فرايند استفاده از گلوتامين بوسيله سلول هاي ايمني ايفا مي كند. پس فعاليت عضله اسكلتي مستقيما بر دستگاه ايمني اثر مي گذارد.

هنگام فعاليت ورزشي، جراحي، سوختگي، عفونت و تروما نياز عضلات اسكلتي و ساير اندام هاي به گلوتامين افزايش مي يابد و دستگاه ايمني ممكن است از كمبود گلوتامين صدمه ببيند و اثرات موقتي بر عملكرد آن اعمال شود (نيوشلمه و همكاران 1994-  نيوشلمه و همكاران 1990). بنابراين، عواملي كه به طور مستقيم و غير مستقيم بر توليد و رهايش گلوتامين اثر مي گذارد مي توانند عملكرد لنفوسيت ها و ماكروفاژها را متاثر كنند (نيوشلمه و همكاران 1994-  نيوشلمه و همكاران 1990).

فعاليت ورزشي شديد منجر به تغيير تراكم و عملكرد سلول هاي تك هسته اي خون در شرايط آزمايشگاهي در بدن مي شود. بنابراين، فعاليت ورزشي شديد منجر به كاهش تعداد لنفوسيت ها به كمتر از سطح پايه و كاهش عملكرد سلول هاي B و NK منجر مي شود (هافمن و همكاران 1994). همچنين فعاليت ورزشي شديد ايمني مخاطي را مهار مي كند (مكينون و همكاران 1987) و با افزايش خطر عفونت مجاري تنفسي فوقاني (URTI) همراه است (نيمن و همكاران 1994).

سوخت و ساز گلوتامين

گلوتامين اسيد آمينه اي غير ضروري است كه نياز نيست در رژيم غذايي موجود باشد (روز و همكاران 1938). اسيد آمينه اي است كه در بدن انسان به ميزان زياد وجود دارد و از اسيدهاي آمينه گلوكونئوژنيك طبيعي است. غلظت طبيعي آن در پلاسما 500 تا 700 ميلي مول است، اما در عضله اسكلتي غلظت آن 20 ميلي مول است (رني و همكاران 1981). گلوتامين در لوميناي روده به شكل پپتيدهاي مشتق شده از پروتئين موجود است، و بوسيله سلول هاي جذب كننده روده جذب مي شود. با وجود اين، اين سلول ها گلوتامين را به ميزان زياد جذب مي كنند و احتمالا اكثر گلوتامين جذب مي شود، و مقدار كم آن به خون وارد مي شود (ويند مولر و همكاران 1974). براي تامين نيازها گلوتامين بوسيله چند اندام از قبيل عضله اسكلتي، كليه، قلب، كبد و ريه توليد مي شود. اختلاف خون سرخرگي – سياهرگي نشان مي دهد عضله اسكلتي مهم ترين جايگاه توليد  گلوتامين است (نيوشلمه و همكاران 1994 - نيوشلمه و همكاران 1990). گلوتامين از كاتاليز گلوتامات و آمونياك بوسيله گلوتامين سنتاز توليد مي شود. در عضله اسكلتي گلوتامات از تجزيه پروتئين يا 2-اگزو گلوتارات (ميانجي چرخه كربس) و اسيدهاي آمينه شاخه دار (BCAA) يعني لوسين، ليزين و ايزولوسين توليد مي شود. همچنين، گلوتامات از گردش خون نيز جذب مي شود. شكل3 چگونگي سنتز گلوتامين را نشان مي دهد.

 

 

شكل 3 سنتز گلوتامين در عضله اسكلتي

 

نقش گلوتامين

بمنظور تامين انرژي، گلوتامين براي سلول هاي توموري و انتروسيت ها مهم است (كواكويك و همكاران 1983). گلوتامين به ميزان زياد بوسيله تعداد زيادي از سلول ها از قبيل سلول هاي تومور، فيبروبلاست ها و سلول هاي دستگاه ايمني استفاده مي شود. بر اساس فعاليت برخي آنزيم ها درگير نشان داده شده است گلوتامين به ميزان زياد بوسيله لنفوسيت ها و ماكروفاژها استفاده مي شود. زمانيكه اين سلول هاي فعال و يا خاموش هستند گلوتامين را مشابه يا بيشتر از گلوكز استفاده مي كنند. در حاليكه سلول هاي تك هسته اي فعاليت درون سلولي گلوتاميناز بالايي دارند، توانايي زيادي براي سنتز گلوتامين در غياب فعاليت گلوتامين سنتاز ندارند. اين بوسيله اندازه گيري مستقيم آنزيم (آراوو و همكاران 1982) و توانايي توليد لنفوسيت ها (رود و همكاران 2004) براي توليد گلوتامين ارزيابي شد. در نتيجه لنفوسيت ها براي تامين نيازهاي خود بايد گلوتامين را از خون فرا بخوانند. عضله اسكلتي منبع عمده گلوتامين است و در صورت نياز گلوتامين را به گردش خون رها مي كند.

اگر چه استفاده از گلوكز و گلوتامين زياد است، اما اكسيداسيون اين عناصر كم است. فرآورده نهايي سوخت و ساز گلوكز لاكتات است و فرآورده نهايي گلوتامين گلوتامات، لاكتات و اسپارتات است (نيوشلمه و همكاران 1990). فرايند اكسيداسيون گلوتامين گلوتامينوليز نام دارد (رود و همكاران 2004). استفاده زياد از گلوتامين و اكسيداسيون اندك آن نشان مي دهد كه تامين گلوتامين منبع اصلي انرژي نيست. اگر نقش گلوتامينوليز صرفا توليد انرژي باشد، بايد پذيرفته شود اسكلت كربني آن كاملا اكسيد مي شود. بنابراين، تئوري كمي كنترل سوخت و سازي براي مسيرهاي شاخه اي بمنظور توضيح اكسيداسيون بالا گلوتامين بوسيله ماكروفاژها و لنفوسيت ها بكار مي رود. در تكثير و تقسيم سلول ها گلوتامينوليز افزايش مي يابد، نه بمنظور توليد انرژي يا تامين پيش ماده بلكه براي حساسيت زياد مسيرهاي بيوسنتزي درگير در استفاده از پيش ماده ها براي سنتز ماكرومولكول ها (سنتز DNA و RNA) (نيوشلمه و همكاران 1994).