Ocena wpływu suplementacji cierpkiej wiśni na adaptacje komórkowe indukowane wysiłkiem fizycznym
Data
2021-11-12
Autorzy
Tytuł czasopisma
ISSN
Tytuł tomu
Wydawnictwo
Uniwersytet Rzeszowski
Abstrakt
Wstęp
Pozytywny wpływ wysiłku fizycznego na zdrowie po
regularnie podejmowanej aktywności fizycznej wynika z
adaptacji zachodzących w kilku układach w ciele
człowieka. Konkretny typ adaptacji zależy m.in. od
rodzaju podejmowanego wysiłku. Ponadto intensywny
wysiłek fizyczny może prowadzić do gwałtownego
wzrostu procesów zapalnych oraz stresu
oksydacyjnego, co z kolei prowadzi do uruchomienia
mechanizmów kompensacyjnych. Na przełomie XX i XXI
wieku wykazano, że reaktywne formy tlenu i azotu
generowane podczas wysiłku fizycznego służą w
organizmie jako cząsteczki sygnalizacyjne i zwiększają
produkcję endogennych przeciwutleniaczy. Mimo, że
ostra reakcja na intensywny wysiłek fizyczny jest
potrzebna do zajścia długoterminowych adaptacji, to
temu stanowi może towarzyszyć zmniejszona funkcja
mięśni, bolesność mięśniowa i uszkodzenie mięśni
indukowane wysiłkiem fizycznym. To niekomfortowe i
uciążliwe uczucie może uniemożliwić lub utrudnić
kontynuowanie treningu. Suplementy diety, w których
skład wchodzi cierpka wiśnia stają się coraz
popularniejsze wśród sportowców. Badania naukowe
sugerują, że podawanie sportowcom cierpkiej wiśni
może: zmniejszać uszkodzenia mięśni indukowane
wysiłkiem fizycznym, redukować uczucie bólu,
poprawiać regenerację oraz poprawiać jakość snu.
Jednocześnie podkreśla się, że stałe stosowanie
interwencji żywieniowych przyspieszających
regenerację może negatywnie wpływać na procesy
adaptacji w mięśniach szkieletowych, dlatego
przewlekła suplementacja antyoksydantami nie jest
obecnie rekomendowana sportowcom. W literaturze
brakuje przekonujących dowodów naukowych, które
sugerowałaby, że suplementacja innymi (niż witamina C
i E) antyoksydantami może działać równie niekorzystnie
na adaptacje do wysiłku fizycznego. Według najlepszej
wiedzy autora żadna z dotychczas opublikowanych prac
naukowych z wykorzystaniem suplementacji wiśnią nie
skupiała się na wpływie tego owocu na adaptacje
indukowane przez trening siłowy.
Cel
Głównym celem pracy była ocena wpływu
suplementacji sproszkowanych owoców wiśni
Montmorency na adaptacje indukowane treningiem
siłowym u wytrenowanych mężczyzn w
ośmiotygodniowym okresie interwencji.
Materiał i metody
Do badania zakwalifikowano 28 zdrowych,
wytrenowanych mężczyzn w wieku od 18 do 40 lat.
Ocenę wpływu suplementacji sproszkowanych owoców
wiśni z udziałem mężczyzn trenujących siłowo
przeprowadzono w ośmiotygodniowym,
randomizowanym badaniu, z podwójnie ślepą próbą.
Procedura badawcza składała się: z interwencji
żywieniowej, suplementacyjnej i treningowej, które
odpowiednio polegały na: spożywaniu wyznaczonej
ilości energii i makroskładników pokarmowych;
stosowaniu suplementacji sproszkowanymi owocami
wiśni lub placebo oraz wykonywaniu zaplanowanego
programu treningowego ukierunkowanego na
hipertrofię mięśniową przez okres 8 tygodni. Po
rekrutacji, ochotników zaproszono na próby wysiłkowe
do pracowni wysiłkowej po których na podstawie
kryterium maksymalnej siły w wyciskaniu sztangi na
ławce poziomej poddano ich randomizacji warstwowej i
przydzielono do dwóch grup: otrzymującej kapsułki z
600 mg sproszkowanych owoców wiśni lub
otrzymującej kapsułki zawierające placebo. Podczas
drugiej wizyty w pracowni wysiłkowej każdy z
uczestników badania został poddany zaplanowanemu
treningowi siłowemu oraz badaniom laboratoryjnym po
których rozpoczęto ośmiotygodniową interwencję
suplementacyjną, żywieniową i treningową. Próby
wysiłkowe obejmowały: ocenę wyskoku dosiężnego,
ocenę maksymalnej siły w wyciskaniu sztangi na ławce
poziomej oraz ocenę momentu siły w warunkach
izokinetycznych kończyn dolnych. W drugim dniu
ochotnicy zostali poddani analizie składu ciała oraz
intensywnemu treningowi siłowemu, który miał za
zadanie wywołać sekrecję badanych miokin. Podczas
tego spotkania czterokrotnie pobrano próbki krwi –
przed treningiem, bezpośrednio po nim, 45 min po i 90
minut po zakończonym treningu. Ten sam protokół
powtórzono po 8 tygodniach interwencji. Analizę
statystyczną zgromadzonych wyników badań wykonano
za pomocą programu SPSS® firmy IBM® wersja 26.
Wyniki
Ocena składu ciała badanej grupy mężczyzn nie
wykazała różnic istotnych statystycznie pomiędzy grupą
przyjmującą sproszkowane owoce wiśni, a grupą
przyjmującą placebo. Badanie grubości przedziałów
mięśniowych pomiędzy grupami wskazało istotny
wzrost grubości zginaczy stawu kolanowego w obydwu
grupach oraz istotne spadki grubości prostowników
stawu kolanowego i zginaczy stawu łokciowego
wyłącznie w grupie placebo. Pomiar stężenia dekoryny
wykazał istotny spadek jej stężenia w spoczynku w
obydwu grupach oraz dalszy znamienny spadek
stężenia po treningu i 45 minut po treningu wyłącznie w
grupie kontrolnej. Ocena stężenia CHI3L1 wykazała
istotny spadek stężenia bezpośrednio po treningu
wyłącznie w grupie przyjmującej sproszkowane owoce
wiśni. Stężenie IL-6 wzrosło istotnie w obydwu grupach
w każdym z mierzonych punktów czasowych. Ocena
mierzonych zdolności wysiłkowych wykazała, że
wysokość wyskoku dosiężnego po ośmiu tygodniach
suplementacji istotnie wzrosła wyłącznie w grupie
eksperymentalnej. Pomiar maksymalnej siły w
wyciskaniu sztangi na ławce poziomej wskazuje na
istotność na poziomie tendencji statystycznej do
wzrostu siły w grupie eksperymentalnej w porównaniu
do braku zmian w grupie kontrolnej. Dane uzyskane z
dynamometru izokinetycznego dla prędkości kątowej
180°/sekundę wskazują na istotny wzrost szeregu
zmiennych w grupie eksperymentalnej m.in.
szczytowego momentu siły, średniej mocy oraz średniej
szczytowej wartości momentu siły w porównaniu do
grupy kontrolnej. Analiza wewnątrz grup dla prędkości
kątowej 60°/sekundę wykazała mniejszą liczbę zmian
istotnych statystycznie między grupami, aczkolwiek
większe przyrosty zmiennych zanotowano w grupie
przyjmującej sproszkowane owoce wiśni.
Wnioski
1. Suplementacja sproszkowanych owoców wiśni
Montmorency nie miała wpływu na mierzone
parametry składu ciała: masę ciała, zawartość
beztłuszczowej masy ciała, procentową
zawartość tkanki tłuszczowej w okresie
ośmiotygodniowej interwencji. Wyniki te mogą
świadczyć o tym, że suplementacja
sproszkowanymi owocami wiśni nie miała
wpływu na wydatek energetyczny uczestników
badania oraz potwierdzać fakt, że
zrównoważony bilans energetyczny jest
kluczowym czynnikiem wpływającym na
utrzymanie masy ciała.
2. W obu badanych grupach doszło do zwiększenia
grubości zginaczy stawu kolanowego, jednak
jedynie w grupie kontrolnej zanotowano
zmniejszenie grubości prostowników stawu
kolanowego i zginaczy stawu łokciowego, co
może świadczyć o potencjalnym
antykatabolicznym działaniu polifenoli
znajdujących się w sproszkowanych owocach
wiśni. Wzrost grubości zginaczy stawu
kolanowego można wytłumaczyć rzadkim
angażowaniem tej grupy mięśniowej we
wcześniejszych planach treningowych.
3. Suplementacja sproszkowanych owoców wiśni
istotnie zwiększyła wysokość wyskoku
dosiężnego oraz wskazała na tendencję do
wzrostu siły mięśniowej w wyciskaniu sztangi na
ławce płaskiej w okresie ośmiotygodniowej
interwencji. Ponadto u mężczyzn przyjmujących
wiśnie zanotowano istotny wzrost szeregu
mierzonych na dynamometrze izokinetycznym
parametrów m.in. szczytowego momentu siły,
mocy, czy wykonanej pracy. Wyniki te wskazują
na potencjalne ergogeniczne działanie
zastosowanej dawki polifenoli z wiśni.
4. Przewlekła suplementacja sproszkowanych
owoców wiśni nie miała wpływu na
zmniejszenie częstości występowania infekcji
górnych dróg oddechowych oraz ich
symptomów u uczestników badania w okresie
zimowym. Wynik ten może sugerować, że
zdecydowanie istotniejszym czynnikiem, który
sprzyjał występowaniu infekcji była niska
temperatura powietrza atmosferycznego oraz
stres wynikający ze zmiany treningu. Za zasadne
uważa się przeprowadzenie badań, które będą
skupiać się na wpływie podawania wiśni na
ciężkość przechodzonych infekcji w warunkach,
które do nich predysponują.
5. W obu badanych grupach zanotowano
zmniejszenie spoczynkowego stężenia dekoryny
po ośmiu tygodniach suplementacji, co mogło
zostać spowodowane adaptacjami jakie zaszły
w tym czasie w mięśniach szkieletowych.
Wyłącznie w grupie kontrolnej istotnie
zmniejszyło się stężenie dekoryny w osoczu
bezpośrednio po, oraz 45 minut po wykonanym
treningu, co może świadczyć o tym, że
suplementacja sproszkowanymi owocami wiśni
pozwala zwiększyć na dłużej stężenie badanej
miokiny po wysiłku fizycznym, a tym samym
wydajniej wspierać ich regenerację.
6. Suplementacja sproszkowanych owoców wiśni
istotnie zmniejszyła stężenie CHI3L1
bezpośrednio po treningu i wykazała tendencję
do zmniejszania stężenia CHI3L1 45 minut po
treningu w okresie ośmiotygodniowej
interwencji, co może świadczyć o zwiększeniu
potencjału przeciwzapalnego komórek mięśni
szkieletowych, ponieważ za jej aktywację
odpowiadają cytokiny prozapalne.
7. W obu badanych grupach doszło do istotnego
wzrostu stężenia IL-6 w każdym z czterech
mierzonych punktów czasowych, jednak zmiany
stężenia IL-6 były na tyle małe, że nie
odzwierciedlały potreningowych wartości
notowanych w innych pracach, co może
sugerować, że wykonywany trening był zbyt
krótki do wywołania sekrecji IL-6 kilkukrotnie
wyższej od stężenia spoczynkowego. Sugeruje
to, że w przypadku tej miokiny suplementacja
sproszkowanych owoców wiśni nie miała
wpływu na stężenie IL-6 w stosunku do grupy
kontrolnej.
8. W obu badanych grupach wykazano pozytywną
korelację pomiędzy spoczynkowym stężeniem
dekoryny po ośmiu tygodniach interwencji i
procentową zawartość beztłuszczowej masy
ciała oraz ujemna korelację między
spoczynkowym stężeniem dekoryny po ośmiu
tygodniach interwencji i procentową
zawartością tkanki tłuszczowej. Ponadto
zanotowano pozytywną korelację pomiędzy
potreningowym stężeniem dekoryny i
szczytowym momentem siły, średnią mocą czy
wykonaną pracą generowanymi przez kończyny
dolne. Wyniki te sugerują, że zwiększone
stężenie dekoryny może być zaangażowane w
przyrost masy mięśniowej i siły. Za zasadne
uważa się przeprowadzenie badań, które będą
skupiać się na wpływie podawania wiśni na
zmiany ekspresji dekoryny w tkance mięśni
szkieletowych.
9. W obu badanych grupach wykazano negatywną
korelację pomiędzy spoczynkowym stężeniem
CHI3L1 po ośmiu tygodniach interwencji i
procentową zawartość beztłuszczowej masy
ciała oraz pozytywną korelację między
spoczynkowym CHI3L1 dekoryny po ośmiu
tygodniach interwencji i procentową
zawartością tkanki tłuszczowej. Wyniki te mogą
sugerować, że stężenie CHI3L1 w surowicy krwi
nie jest dobrym markerem oceny adaptacji do
treningu siłowego u osób aktywnych fizycznie,
prawdopodobnie dlatego, że może być
wydzielana przez wiele innych komórek
organizmu.
10. Długotrwała suplementacja ocenianej dawki
sproszkowanych owoców wiśni nie
doprowadziła do zahamowania badanych
adaptacji oraz zdolności wysiłkowych mężczyzn
trenujących siłowo. Według wiedzy autora jest
to pierwsze badanie z wykorzystaniem wiśni,
które stoi w opozycji do badań z
wykorzystaniem wysokich dawek witamin C i E
sugerujących negatywny wpływ na adaptacje
treningowe.
Introduction
The beneficial impact of physical effort on health after
regular physical activity results from to adaptations
taking place in several systems in the human body. The
specific type of adaptation depends, inter alia on the
type of effort taken. Moreover, intense exercise can
lead to an acute increase in inflammatory processes
and oxidative stress, which in turn leads to the
activation of compensatory mechanisms. At the turn of
the 20th and 21st centuries, it was shown that reactive
oxygen and nitrogen species generated during exercise
serve as signaling molecules in the body and increase
the production of endogenous antioxidants. Although
an acute response to intense exercise is required for
long-term adaptation to occur, this condition may be
accompanied by decreased muscle function, muscle
soreness, and exercise-induced muscle damage. This
uncomfortable and bothersome feeling can make
training impossible or difficult to continue. Dietary
supplements containing tart cherry are becoming more
and more popular among athletes. Scientific research
suggests that giving athletes tart cherry can: reduce
exercise-induced muscle damage, reduce pain, improve
recovery, and improve sleep quality. At the same time,
it is emphasized that the constant use of nutritional
interventions accelerating recovery may adversely
affect the adaptation processes in skeletal muscles,
therefore chronic antioxidant supplementation is not
currently recommended for athletes. There is no
convincing scientific evidence in the literature that
would suggest that supplementation with other (than
vitamin C and E) antioxidants may have an equally
unfavorable effect on adaptation to exercise. To the
best of the author's knowledge, none of the previously
published scientific works using tart cherry
supplementation have focused on the impact of this
fruit on adaptations induced by strength training.
Aim
The study aimed to assess the effect of
supplementation with Montmorency tart cherry
powder on exercise adaptations induced by strength
training in trained men during the eight-week
intervention period.
Material and methods
28 healthy, trained men aged 18 to 40 were enrolled in
the study. Evaluation of the effect of tart cherry powder
supplementation in men’s strength training was
conducted in an eight-week, randomized, double-blind
trial. The research procedure consisted of: nutritional,
supplementation, and training intervention, which
respectively consisted of consuming a certain amount
of energy and macronutrients; supplementation of tart
cherry powder or placebo capsules, and compliance
with a planned training program focused on muscle
hypertrophy for a period of 8 weeks. After recruitment,
the men were invited to the Exercise Physiology
Laboratory for exercise tests after which, based on the
criterion of maximum bench press strength, they were
subjected to stratified randomization and divided into
two groups: receiving capsules with 600 mg of tart
cherry powder or receiving capsules containing
placebo. During the second visit to Exercise Physiology
Laboratory, each of the study participants underwent a
planned strength training and laboratory tests followed
by an eight-week supplementation, training, and
nutritional intervention. The exercise tests included
among others: evaluation of Counter Movement Jump
(CMJ), evaluation of the maximum bench press
strength, and evaluation of the isokinetic muscle peak
torque of the lower limbs. On the second day, the men
were subjected to body composition analysis and
intensive strength training, which was to induce the
secretion of the tested myokines. During this meeting,
blood samples were taken four times - before the
training, immediately after it, 45 minutes after and 90
minutes after the end of the training. The same
protocol was repeated after 8 weeks of intervention.
The statistical analysis of the collected research results
was performed with the SPSS® software from IBM®
version 26.
Results
The assessment of the body composition of the studied
group of men showed no statistically significant
differences between the group receiving tart cherry
powder and the group receiving placebo. The study of
the thickness of the muscle compartments between the
groups showed a significant increase in the thickness of
the knee flexors in both groups and significant
decreases in the thickness of the knee extensors and
the elbow flexors only in the placebo group. The
measurement of decorin concentration showed a
significant decrease in its concentration at rest in both
groups and a further significant decrease in
concentration after training and 45 minutes after
training only in the control group. The CHI3L1
concentration assessment showed a significant
decrease in concentration immediately after training
only in the group receiving tart cherry powder. The
concentration of IL-6 increased significantly in both
groups at each of the measured time points. The
evaluation of the measured exercise capacity showed
that the height of the CMJ after eight weeks of
supplementation significantly increased only in the
experimental group. The measurement of the
maximum bench press strength shows the significance
of the statistical tendency for the increase in strength in
the experimental group compared to no change in the
control group. The data obtained from the isokinetic
dynamometer for the angular velocity of 180 °/second
indicate a significant increase in a number of variables
in the experimental group, including peak torque,
average power, and mean peak torque value compared
to the control group. The intra-group analysis for the
angular velocity of 60 °/second showed a smaller
number of statistically significant changes between the
groups, although greater increases in the variables
were noted in the group receiving tart cherry powder.
Conclusions
1. Supplementation of Montmorency tart cherry
powder had no effect on the measured
parameters of body composition: body weight,
fat free mass, percentage of adipose tissue
during the eight-week intervention period.
These results may indicate that tart cherry
supplementation did not affect the energy
expenditure of the study participants and
confirm the fact that a neutral energy balance is
a key factor influencing body weight
maintenance.
2. In both study groups, there was an increase in
the thickness of the knee flexors, but only in the
control group, there was a decrease in the
thickness of the knee extensors and elbow
flexors, which may indicate the potential anti catabolic effect of polyphenols found in cherry
fruit. The increase in the thickness of the knee
flexors can be explained by the rare
involvement of this muscle group in previous
training plans.
3. Tart cherry powder supplementation
significantly increased the height of the counter
movement jump and indicated a tendency to
increase bench press muscle strength during the
eight-week intervention. In addition, in men
taking cherries, a significant increase in a
number of parameters measured on an
isokinetic dynamometer was noted, e.g. peak
torque, power, or total work performed. These
results indicate the potential ergogenic effect of
the dose of cherry polyphenols used.
4. Chronic supplementation with tart cherry
powder did not reduce the incidence of upper
respiratory tract infections and their symptoms
in the study participants in the winter months.
This result may suggest that the low ambient air
temperature and the stress resulting from the
change of training were definitely more
important factors that contributed to the
occurrence of infection. It is considered justified
to conduct research that will focus on the effect
of administering tart cherries on the severity of
infections in conditions that predispose to
them.
5. In both studied groups, there was a decrease in
the resting decorin concentration after eight
weeks of supplementation, which could have
been caused by the adaptations that took place
in skeletal muscles. Only in the control group,
the concentration of decorin in the plasma
decreased significantly immediately after, and
45 minutes after the training, which may
indicate that tart cherry supplementation allows
increasing the concentration of the studied
myokine for a longer time after exercise, and
thus support their regeneration more
efficiently.
6. Tart cherry powder supplementation
significantly decreased CHI3L1 concentration
immediately after training and showed a
tendency to decrease CHI3L1 concentration 45
minutes after training during the eight-week
intervention period, which may indicate an
increase in the anti-inflammatory potential of
skeletal muscle cells, because pro-inflammatory
cytokines are responsible for its activation.
7. In both studied groups there was a significant
increase in the concentration of IL-6 at each of
the four measured time points, however, the
changes in the concentration of IL-6 were so
small that they did not reflect the post-training
values recorded in other studies, which may
suggest that the performed training was too
short to induce IL-6 secretion several times
higher than the resting concentration. This
suggests that in the case of this myokine,
supplementation with powdered cherry fruit did
not affect the concentration of IL-6 in relation
to the control group.
8. A positive correlation was demonstrated in both
studied groups between the resting decorin
concentration after eight weeks of intervention
and the percentage of lean body mass, and a
negative correlation between the resting
decorin concentration after eight weeks of
intervention and the percentage of adipose
tissue. Moreover, a positive correlation was
noted between the post- training concentration
of decorin and the peak moment of force,
average power and the work performed by the
lower limbs. These results suggest that an
increased concentration of decorin may be
involved in gains in muscle mass and strength. It
is considered justified to conduct research that
will focus on the influence of cherries on
changes in the expression of decorin in skeletal
muscle tissue.
9. A negative correlation was demonstrated in
both studied groups between the resting CHI3L1
concentration after eight weeks of intervention
and the percentage of lean body mass, and a
positive correlation between the resting CHI3L1
of decorin after eight weeks of intervention and
the percentage of adipose tissue. These results
may suggest that serum CHI3L1 concentration is
not a good marker of adaptation to strength
training in physically active people, possibly
because it can be secreted by many other cells
in the body.
10. Long-term supplementation of the assessed
dose of tart cherry powder did not inhibit the
tested adaptations and exercise capacity of men
training strength. According to the author's
knowledge, this is the first study using cherries,
which is in opposition to studies using high
doses of vitamins C and E, suggesting a negative
impact on training adaptations.
Opis
Promotor: prof. dr hab. n. med. i n. o zdr. Jacek Tabarkiewicz - 230 s.