SZÉRUM METABOLITOK ÉS ENZIMEK VIZSGÁLATA NÖVENDÉK NYULAKBAN, RENDSZERES FIZIKAI TERHELÉS MELLETT SZABÓ A. a, ROMVÁRI R a, BOGNER P. a, FÉBEL HEDVIG b, LOCSMÁNDI L., SZENDRŐ ZS. c a Kaposvári Egyetem, Állattudományi Kar, Diagnosztikai és Onkoradiológiai Intézet, 7400, Kaposvár, Guba S. u. 40. b Állattenyésztési és Takarmányozási Kutatóintézet, 2053, Herceghalom, Gesztenyés u. 1. c Kaposvári Egyetem, Állattudományi Kar, Kisállattenyésztési Tanszék, 7400, Kaposvár, Guba S. u. 40. E-mail: szan1125@freemail.hu ABSTRACT - Serum metabolites and enzymes in regularly trained growing rabbits Pannon white male rabbits (2x8) were divided into two groups after weaning, treated rabbits (n=8) were exposed to treadmill running two times a day while control (n=8) were not, for a trial period of 4 weeks. Blood samples were taken every week from the left ear vein, for serum metabolite and enzyme measurements. Serum albumin, total protein and creatinine concentrations were higher during the second part of trial, while triacylglycerol on weeks 1 and 4, in the treated group. Resting serum NEFA was lower in this group at the end of trial, as was basal total lactate dehydrogenase activity. In serum urea, total and HDL-cholesterol no differences were found, furthermore, serum alanine aminotransferase, aspartate aminotransferase and γ- glutamyl transpeptidase activities were also not changed, while creatine kinase activity was slightly lowered in the trained group. The serum cortisol concentration was not different in the trained and control rabbits. BEVEZETÉS A rendszeres fizikai terhelés számos változást idézhet elő az anyagcserében. E tekintetben a közepes intenzitású aerob tréning kiemelt fontosságú (TURCOTTE, 1999), mivel itt mutathatók ki a legmarkánsabb változások. A rendszeres terhelés kapcsán a zsírok és fehérjék lebontása előtérbe kerül, míg a szénhidrátok fontossága csökken (DOHM és mtsai., 1981; PAGAN és mtsai., 2002; COGGAN és mtsai., 1990). A zsírok és fehérjék lebontása a keletkező metabolitok mennyiségét erősen megnöveli a vérben, ennek megfelelően a rendszeres edzés hatásai a szérum metabolitok által igen jól jellemezhetők. Zsírok esetében elsősorban az adiposa szövetben erősödő hidrolízis jelentős, mely a szérum szabad zsírsav (NEFA) szintjének emelkedését okozza. A NEFA, mint az izommunka fontos energiaadó vegyülete a vérben albuminhoz kötött formában szállítódik, felhasználása pedig az albumin koncentrációtól függ, miután az albumin molekula NEFA kötőképessége állandó (SPECTOR és mtsai, 1971). A lipoproteinek felhasználása a fizikai terhelés során viszonylag alacsony, irodalmi adatok alapján nem haladja meg a 10%-os részvételt a teljes energiaforgalomban (RANALLO ÉS RHODES, 1998). A kontrollált és rendszeres edzés hatását mindezek alapján szérum metabolitok és enzimek meghatározásával kívántuk jellemezni. Munkánkat nyugalmi paraméterek elemzésére alapoztuk, miután a krónikus, és nem az akut hatások leírása volt célunk. 145
ANYAG ÉS MÓDSZER Kísérletünkben 8 hímivarú Pannon fehér nyulat futtattunk futószalagon, naponta kétszer, kimerülésig, 4 hetes életkortól 28 napon át, a Kaposvári Egyetem nyúltelepén (1. ábra). További 8 nyúl, melyeket nem futtattunk, biztosította a kontroll csoportot. Az állatokat 500x800 mm-es ponthegesztett ketrecekben helyeztük el, ivóvíz (szelepes itatóból) és takarmány ad libitum állt rendelkezésre. A testtömeget és a takarmányfogyasztást heti gyakorisággal mértük. Minden nyúltól hetente vettünk vérmintát, a bal fülvénából (0., 1., 2., 3. és 4. hetek). A mintavételeket mindenkor 12 órával az utolsó terhelés után végeztük. A szérumból albumin, összfehérje, kreatinin, karbamid, össz- és HDL-koleszterin és triglicerid koncentrációt, illetve alkalikus foszfatáz (ALP) és alanin aminotranszferáz (ALT) aktivitást hetente mértünk. A kísérlet utolsó időpontjában NEFA és kortizol koncentrációt, valamint aszpartát aminotranszferáz (AST), γ-glutamil transzpeptidáz (γ-gt), kreatin kináz (CK) és összes laktát dehidrogenáz aktivitást (LDH) határoztunk meg. A statisztikai értékelést SPSS 10 (1999) szoftverre alapoztuk. Az alkalmazott kezelések megfeleltek az állatkísérleteket szabályozó törvényi feltételeknek. 1.ábra. Nyúl futószalagon Figure 1. Rabbit during treadmill running EREDMÉNYEK ÉS ÉRTÉKELÉSÜK Mindkét kísérleti csoportban mértük a testtömeggyarapodást és a takarmányfogyasztást. E tekintetben a két csoport között nem volt igazolható különbség. A tréningezett és a kontroll csoport szérum metabolit és enzim mérési eredményeit az 1. táblázat mutatja. 146
1. táblázat A kezelt és a kontroll csoport szérum mutatói Table 1. Serum parameters of the trained and control rabbits (means±se) 1. táblázat. A tréningezett és kontroll nyulak szérum mutatói (átlag ± SE) Csoport (group) 0 1 hetek (weeks) 2 3 4 Összfehérje[g/L] Tréningezett 44.46±3.10 44.83±4.62 49.00±3.34 61.16±5.92 a 77.67±6.34 a (Total serum protein) Kontroll 45.24±4.22 44.62±6.67 48.00±5.90 52.62±5.37 b 61.14±4.88 b Albumin [g/l] Tréningezett 32.80±0.67 32.00±2.09 35.83±1.60* 38.50±0.84 a 45.83±1.94 a (Serum albumin) Kontroll 32.25±1.46 31.87±2.53 34.00±1.60* 35.00±1.19 b 39.83±1.40 b Kreatinin [µmol/l] Tréningezett 58.37±0.14 40.00±2.42 a 40.33±2.35 65.33±5.62 a 97.67±3.48 x (Creatinine) Kontroll 64.23±8.00 54.62±4.77 b 46.25±3.75 48.87±2.16 b 86.37±4.97 x Karbamid [mmol/l] Tréningezett 2.97±0.21 3.37±0.09 3.68±0.25 4.00±0.21 4.40±0.20 (Urea) Kontroll 2.87±0.10 3.44±0.24 3.55±0.18 3.86±0.18 4.58±0.30 Összkoleszterin [mmol/l] Tréningezett 2.80±0.10 1.90±0.12 1.18±0.09 2.08±0.32 2.95±0.14 (Total cholesterol) Kontroll 2.70±0.16 1.93±0.13 1.34±0.17 2.64±0.23 3.20±0.29 HDL koleszterin [mmol/l] Tréningezett 1.28±0.05 0.38±0.04 0.70±0.07 0.95±0.1 1.61±0.13 (HDL cholesterol) Kontroll 1.39±0.06 0.54±0.03 0.4±0.04 0.92±0.10 1.57±0.15 Triglicerid [mmol/l] Tréningezett 1.62±0.08 2.00±0.23 a 1.54±0.10 1.55±0.09 1.92±0.17 a (Triacylglycerol) Kontroll 1.57±0.08 1.51±0.13 b 1.22±0.07 1.44±0.20 1.40±0.09 b NEFA [mmol/l] Tréningezett - - - - 0.19±0.027 a (Non-esterified fatty acid) Kontroll - - - - 0.27±0.072 b ALP [IU/L] Tréningezett 545.4±7.4 384.5±46.1 411±21.1 418.7±46.6 697.8±44.1 a Kontroll 516.6±46.6 365.2±21.9 419.2±16.3 447.25±38.8 495.0±21.7 b ALT [IU/L] Tréningezett 29.13±1.6 29.83±3.21 37.00±4.41 40.51±5.21 46.25±6.60 Kontroll 30.98±1.97 35.00±3.18 42.86±4.02 42.33±9.08 49.29±6.35 AST [IU/L] Tréningezett - - - - 43.50±4.53 Kontroll - - - - 44.14±6.33?-GT [IU/L] Tréningezett - - - - 13.33±4.53 Kontroll - - - - 11.25±1.06 CK [IU/L] Tréningezett - - - - 1349.2±235.8* Kontroll - - - - 1993.4±136.3* LDH [IU/L] Tréningezett - - - - 394.2±15.5 a Kontroll - - - - 734.7±136.3 b Kortizol [nmol/l] Tréningezett - - - - 34.10±1.47 (Cortisol) Kontroll - - - - 39.05±15.63 a, b: szignifikáns különbség (P<0.05) az adott mutatóban a jelölt héten x P=0.061; * P=0.07 Az összfehérje és az albumin estében a kísérlet második felében a tréningezett csoportban statisztikailag igazolhatóan magasabb értékeket mértünk. Bár ismert a tréning okozta akut hemokoncentráció, mely e két mutató emelkedését okozza, a késleltetett mintavétel miatt a fenti értékek egyértelműen nyugalmi paramétereknek tekinthetők. ANDREWS és mtsai (1995) is hasonló eredményekről számoltak be rendszeresen tréningezett lovakban. A magasabb albuminkoncentráció minden bizonnyal tehát a fokozott triglicerid hidrolízisből származó megemelkedett NEFA koncentráció szállítását szolgálta. A szérum kreatinin koncentrációban mért különbség valószínűleg a vázizmok edzés hatására módosult kreatin-anyagcseréjére vezethető vissza (PUTMAN és mtsai, 1998). A karbamid esetében csak a testtömeg növekedés hatása volt megfigyelhető, az edzés nem 147
befolyásolta koncentrációját a szérumban, amit KRZYWANEK és mtsai (1996) eredményei is alátámasztanak. Mind a szérum összkoleszterin, mind a HDL-koleszterin koncentrációkban inkább a választás hatása, mint az edzés volt jellemző. A kezdeti erős csökkenés valószínű annak tulajdonítható, hogy az etetett táp zsírsav összetételében a telítetlen zsírsavak domináltak (telített/telítetlen arány = 1:2.64), míg a nyúltejben irodalmi adatok alapján - nagyobb arányban fordulnak elő telített zsírsavak (4:1). A telítetlenség HODSON és mtsai (2001) szerint határozottan csökkenti e mutatókat, melyet saját korábbi tapasztalataink is alátámasztanak. A kísérleti periódus második felében mért koncentráció emelkedés a növekedő testtömeggel állhat szoros összefüggésben. A nyugalmi triglicerid koncentráció a tréningezett csoportban a teljes kísérletben magasabb értékeket mutatott, bár szignifikáns eltérést csak az 1. és 4. héten tudtunk bizonyítani. Ismert, hogy emberben, és nagyobb terhelésnek kitett háziállatokban a lipoproteinek hozzájárulása az energiaforgalomhoz csekély, ami elsősorban azzal magyarázható, hogy a munkát megelőzően általában ritka a táplálékfelvétel. Miután a nyulak (és más rágcsálók) táplálékfelvétele közel folyamatos, a postprandialis lipaemia is viszonylag elhúzódó esetükben. Ennek megfelelően a postpradialis fázisban történő terhelés bizonyosan nagyobb lipoprotein hidrolízissel is jár (MACKIE és mtsai, 1980), bár lipoprotein lipáz aktivitást jelen vizsgálatunkban nem mértünk. Érdekes módon az utolsó héten a szérum NEFA koncentráció statisztikailag igazolható szinten alacsonyabb volt a tréningezett csoportban, a kontrollhoz viszonyítva. Eredményeink magyarázata az lehet, hogy a rendszeres terhelés az izmok lipolítikus aktivitását jelentősen emeli, ezáltal fokozott lehet a nyugalmi liplízis is. Edzett egyedekben WIGERNAES és mtsai (2001) alacsony plazma NEFA koncentrációról számoltak be nyugalomban, melyet igen magas NEFA csúcs előzött meg a terhelési fázisban. Az alacsony nyugalmi NEFA koncentrációért így nagy valószínűséggel a rendszeres edzéshez való adaptáció felelős. GASTMANN és mtsai (1998) az edzési folyamat során a nyugalmi NEFA koncentrációjának csökkenését a tréning markereként kezelték. A vizsgált enzimek aktivitásában kisebb mértékű változásokat találtunk, mint a metabolitok esetében. Az alkalikus foszfatáz (ALP) aktivitása az utolsó héten erősen meghaladta a kontroll csoportét, melyhez hasonló eredményről számoltak be BROMMER és mtsai (2001) is, fiatal lovak esetében. Az alanin aminotranszferáz (ALT) aktivitás a kontroll csoportban a teljes vizsgálati periódusban magasabb volt, bár szignifikáns eltérést egyszer sem sikerült kimutatni. Eredményeinkkel azonos tendenciát írtak le KOUTEDAKIS és mtsai (1993), igaz csak a terhelést követő ún. post-exercise fázisban. Az AST és a γ-gt aktivitásban nem találtunk mérhető eltérést a két csoportban, melyet HARALAMBIE (1976) korai megfigyelései is megerősítenek. Érdekes módon a kreatin kináz (CK) is csak kevéssé volt indikatív, holott a terhelés jelentősen képes befolyásolni ezen enzim aktivitását. Bár a kontroll csoportban alacsonyabb aktivitást határoztunk meg a kísérlet utolsó időpontjában, statisztikailag nem volt igazolható a különbség. Úgy tűnik, az terhelés intenzitása nem volt olyan nagy, ami ezen intracelluláris enzim nagyobb arányú felszabadulásához vezetett volna. Ezzel szemben a laktát dehidrogenáz (LDH) aktivitása igazolhatóan csökkent az edzés hatására, melyet korábbi munkánkban is tapasztaltunk (SZABÓ és mtsai, 2002). A kortizol koncentrációja a kísérlet végén nem különbözött a két csoportban. Összefoglalva megállapítható, hogy a rendszeres tréning a szubsztrátok sorrendjében igazolható változásokat idézett elő, mely elsősorban a zsírok fokozott oxidációjában 148
(triglicerid és NEFA), valamint a csökkent szénhidrát lebontásban nyilvánult meg (LDH). A kísérleti beállításban az additív stressz mértéke minden bizonnyal elhanyagolható volt (kortizol), a kimutatott változásokat így egyértelműen a terhelésnek tulajdonítjuk. IRODALOMJEGYZÉK ANDREWS, F.M., GEISER, D.R., WHITE, S.L., WILLIAMSON, L.H., MAYKUTH, P.L., GREEN, E.M. (1995): Haematological and biochemical changes in horses competing in a 3 Star horse trial and 3-day-event. Equine. Vet. J. Suppl. 20, 57-63. BROMMER, H., SLOET VAN OLDRUITENBORGH- OOSTERBAAN, M.M., KESSELS, B. (2001): Haematological and blood biochemical characteristics of Dutch warmblood foals managed under three different rearing conditions from birth to 5 months of age. Vet. Q. 23, 92-95. DOHM, G.L., BEECHER, G.R., WARREN, R.Q., WILLIAMS, R.T. (1981): Influence of exercise on free amino acid concentrations in rat tissues. J. Appl. Physiol. 50, 41-44. COGGAN, A.R., KOHRT, W.M., SPINA, R.J., BIER, D.M., HOLLOSZY, J.O. (1990): Endurance training decreases plasma glucose turnover and oxidation during moderate-intensity exercise in men. J. Appl. Physiol. 68, 990-996. GASTMANN, U., PETERSEN, K.G., BOCKER, J., LEHMANN, M. (1998): Monitoring intensive endurance training at moderate energetic demands using resting laboratory markers failed to recognize an early overtraining stage. J. Sports Med. Phys. Fitness. 38, 188-193. HARALAMBIE, G. (1976): Serum gamma-glutamyl transpeptidase and physical exercise. Clin. Chim. Acta 72, 363-639. HODSON, L., SKEAFF, C.M., CHISHOLM, W.A. (2001): The effect of replacing dietary saturated fat with polyunsaturated or monounsaturated fat on plasma lipids in free-living young adults. Eur. J. Clin. Nutr. 55, 908-915. KOUTEDAKIS, Y., RAAFAT, A., SHARP, N.C., ROSMARIN, M.N., BEARD, M.J., ROBBINS, S.W. (1996): Serum enzyme activities in individuals with different levels of physical fitness. J. Sports Med. Phys. Fitness 33, 252-257. KRZYWANEK, H., MOHR, E., MILL, J., SCHARPENACK, M. (1996): Changes of serum enzymes, lactate and hemoglobin concentrations in the blood of young trotting horses due to training exertion. Zentralbl. Veterinärmed. A. 43, 345-352. MACKIE, B.G., DUDLEY, G.A., KACIUBA-USCILKO, H., TERJUNG, R.L. (1980): Uptake of chylomicron triglycerides by contracting skeletal muscle in rats. J. Appl. Physiol. 49, 851-855. PAGAN, J.D., GEOR, R.J., HARRIS, P.A., HOEKSTRA, K., GARDNER, S., HUDSON, C., PRINCE, A. (2002): Effects of fat adaptation on glucose kinetics and substrate oxidation during lowintensity exercise. Equine Vet. J. Suppl. 34, 33-38. PUTMAN, C.T., JONES, N.L., HULTMAN, E., HOLLIDGE-HORVAT, M.G., BONEN, A., MCCONACHIE, D.R., HEIGENHAUSER, G.J. (1998): Effects of short-term submaximal training in humans on muscle metabolism in exercise. Am. J. Physiol. 275, 132-139. RANALLO, R.F., RHODES, E.C. (1998): Lipid metabolism during exercise. Review. Sports Med. 26, 29-42. SPECTOR, A.A., FLETCHER, J.E., ASHBROOK, J.D. (1971): Analysis of long-chain free fatty acid binding to bovine serum albumin by determination of stepwise equilibrium constants. Biochemistry 10, 3229-3232. SZABÓ, A., ROMVÁRI, R., HEDVIG FÉBEL, BOGNER, P., SZENDRŐ, Z. (2002): Training-induced alterations of the fatty acid profile of rabbit muscles. Acta Vet. Hung. 50, 357-364. TURCOTTE, L.P. (1999): Role of fats in exercise. Types and quality. Review. Clin. Sports Med. 18, 485-498. WIGERNAES, I., HOSTMARK, A.T., STROMME, S.B., KIERULF, P., BIRKELAND, K. (2001): Active recovery and post-exercise white blood cell count, free fatty acids, and hormones in endurance athletes. Eur. J. Appl. Physiol. 84, 358-366. 149