קישור למחקר המקורי: תסמונת אימון יתר ודנ"א מעגלי חופשי אוגוסט 2021

קבוצת מחקר מפולין פרסמה באוגוסט 2021 מאמר מחקרי המקשר שינויים בפלסמה של *circulating free DNA (cfDNA) ומצאה קשר מעניין בין cfDNA, לבין נזקים שונים לרקמות כתוצאה מאימונים אירוביים ואנאירוביים. פעילות גופנית בעצימות גבוהה מובילה לנזק זמני של סיבי השריר, ירידה בביצועים ועלייה בתהליכי דלקת, בסטרס חמצוני שמוביל ליצירה של מולקולות *רדיקלים חופשיים.

השפעות על המערכת החיסונית | צילום: shutterstock

כל הגורמים הללו קשורים עם נזק או פציעה לרקמת השריר שהם תוצר נורמלי שקורה לרוב במהלך תחרות, במיוחד ככל שמשך הפעילות והעצימות שלה גבוהים. במצב שבו עומס האימונים גבוהה מאוד וקיימת ירידה בביצועים האתלט, ישנם תהליכי פציעה, ועלייה בתוצרי דלקת. הדבר נקרא תסמונת אימון יתר והיא עשויה להביא לידי פעילות יתר של מערכת החיסון שמלווה בנוכחות יתר של גורמים מעודדי דלקת.

בנוסף ליתרונות הבריאותיים והערך המוסף שיש לספורט, פעילות גופנית עצימה מאוד עשויה להוביל להשפעות הפוכות על מערכת החיסון. לכן חשוב להבין ולחקור על מנת לעשות את ההתאמות הנדרשות באימונים, התאמות שתהיינה מה שיותר אישיות. מניעה של פציעות במהלך תכנית אימונים (כאשר מתאמנים למטרה כלשהיא) היא הכרחית על מנת להגיע לביצועים הכי טובים שיש.

לפעילות גופנית ישנן השפעות מידיות חריפות (אקוטיות) וישנן השפעות ממושכות (כרוניות) על המערכת החיסונית. מנגנוני ההסתגלות הקיימים מיועדים למניעת פציעות ונזקים לרקמות הרכות ובמקביל לעודד תהליכי שיקום והתחדשות. בשנים האחרונות התגלו מולקולות cell-free DNA (cfDNA) כסמנים ביולוגיים פוטנציאליים לדרגת פציעה, דלקת, סטרס תאי, מוות תאי. השינויים ברמות של cfDNA נמצאים קשורים עם נוכחות תהליכי דלקת, הפעלה של מערכת החיסון, ואפילו מחלות כמו סרטן. לדוגמה תוארו בספרות מצבים של מחלות קרדיו-וסקולריות, מצבי טראומה, מחלות אוטואימוניות, אוטם שריר הלב- בכל אלו תואר קשר עם cfDNA.

 אז מהן מולקולות cfDNA? 

מדובר במולקולות מעגליות של חומר תורשתי דנ"א דו גדילי שנמצאות בנוזלי הגוף, כמו פלסמה, סרום, שתן, והן נוצרות כתוצאה מתהליכי חיתוך שקורים לחומר התורשתי שלנו, הדנ"א, בעקבות מצבי סטרס.

מחפשים מהו התפקיד של דנ"א מעגלי בזמן פעילות גופנית | צילום: shutterstock

ה-cfDNA "מסתובבות" בנוזלי הגוף במגוון גדלים כאשר רוב החתיכות שנוצרות נחשבות לקטנות יחסית והן תוצר בעיקר של מוות תאי אפופטוטי. מקור נוסף ל-cfDNA הוא "מלכודות" חוץ תאיות של תאי מערכת החיסון נויטרופילים, שמיועדות להגן על הגוף מפני מחוללי מחלות. באופן פיזיולוגי, ישנם ריכוזים נמוכים בפלסמה/בסרום של cfDNA, עוד לפני שהם מסולקים על ידי הכבד.

רמות גבוהות בדם של cfDNA מתוארות כסמן חדש לתגובה דלקתית אשר קשורה לא רק למחלה, אלא גם כתגובה לתשישות גופנית בעקבות מאמץ גופני מסיבי, בין אם אקוטי או כרוני. זה הוביל חוקרים מתחום רפואת הספורט לחקור מהו התפקיד של דנ"א מעגלי בתור סמן פוטנציאלי לשינויים בחילוף חומרים שקורים בעקבות פעילות גופנית בבני אדם בריאים שמבצעים אימוני התנגדות, ריצת מרתון, ריצה רציפה על גבי מסילה, חתירה, כדורגל או אימוני כוח.

כיום ידוע שרמות גבוהות של פעילות גופנית נמצאות בקשר עם נזק שנגרם גם למערכת השרירים וגם לחילוף החומרים, מתרחשת תגובה דלקתית שמפעילה את תאי מערכת החיסון וישנו נזק ממשי לדנ"א שנגרם ע"י עקה חימצונית, שזו משרה יצירה של cfDNA. ריכוז גבוה של cfDNA נמצא בדמם של ספורטאים שעושים אימון עצים, והרמות שלהם חוזרות לנורמה יחסית במהירות מהרגע שהאימון מסתיים. ישנם סמנים אחרים לנזקים שנגרמים לשרירי השלד (כמו C Reactive protein, קריאטין קינאז, חומצה אורית) וקצב החזרה שלהם לרמות ה"נורמה" איטי יחסית בהשוואה ל cfDNA.

השינויים בגוף עשויים להיות קשורים עם עצימות הפעילות | צילום: shutterstock

בנוסף, משתנים שקשורים לעצימות הפעילות, כמו כמה זמן היא נמשכת ובאיזה דרגת עצימות, קשורים עם סמנים מאוד מסוימים לנזק שרירי. ישנו מידע רב ומבוסס בספרות שמתאר את ההשפעה של פעילות גופנית על שינויים ב-cfDNA, אך מעט תשומת לב ניתנה למנגנונים הפנימיים והחיצוניים שנגרמים בעקבות מנגנוני הסתגלות בגוף בעקבות אימונים במשך שנים רבות וכן לסוג האימונים.

 שינויים בריכוז ה-cfDNA 

המטרה של המחקר הנוכחי ללמוד על השינויים בריכוז ה-cfDNA והקשר עם פעילות אירובית ואנארובית אינטנסיבית. השינויים הללו עשויים להיות קשורים עם עצימות הפעילות ויכולים להעיד על מידת המאמץ הגופני שנעשה. מדידה של cfDNA הינה גורם מנבא טוב ואמין למידת ההכנה לפעילות גופנית מסוימת ומדידה של רמות השינויים בו עשויה להעיד על השלב ועל המצב הגופני של האתלט.

מטרתו העיקרית של המחקר הנוכחי להגדיר האם cfDNA והשינויים בהם קשורים עם מאמץ אירובי או אנאירובי מקסימלי והאם שינויים אלו מהווים מדד להסתגלות לענף ספורט מסוים או מדד למוכנות לסוגי פעילויות גופניות שונות.

שתי הקבוצות שנכללו במחקר השלימו בהצלחה שני תבחיני מאמץ מקסימליים לפי פרוטוקול WAnT* ולפי פרוטוקול Bruce*. אנליזה של התבחינים הראתה שלקבוצת הספורטאים היו 7.86% ו-6.11% ערכי ממוצע ושיא כוח בהשוואה לקבוצת הביקורת במהלך הטסט הראשון WanT.

מסקנות דומות נצפו גם אצל חוקרים אחרים. בתבחין WAnT השני לאחר 30 שניות של מנוחה ירידה דומה נצפתה בממוצע היחסי ובכוח המקסימלי בשתי הקבוצות. קרוב לוודאי שזה כתוצאה מהעובדה שהאנרגיה הנצרכת על תהליך הלמידה וההטמעה של המשימה הראשונה בשתי הקבוצות הינה זהה.

במהלך MAE* נרשמו 15.24% יותר של צריכת חמצן ו- 9.07% יותר אוורור מקסימלי בהשוואה לקבוצת הביקורת. הרבה מחקרים מצאו שקיים קשר בין תהליכים דלקתיים לבין פעילות גופנית, בייחוד כאשר הפעילות היא במאמץ מקסימלי. רוב האנליזות מבוססות על מה שמכונה Exerkine- סמנים ביולוגיים שמופרשים לסרום בעת מאמץ גופני. ברוב האוכלוסיות אשר הסתגלו לפעילות גופנית, החוקרים צפו מנגנון מסוים שאחראי על ההסתגלות והוא בדרך כלל קשור עם סוג הפעילות שאותו עושה האדם. אוכלוסיות מסוימות יכולות להראות סוגי הסתגלויות אירוביים ואנארוביים שונים. ההסתגלות הינה תלויה במאפייני האימונים, משך והעצימות שלהם והן קורות גם ברמה התאית וגם ברמה המולקולרית. עדיין ההבנה של מנגנוני ההסתגלות לוקה בחסר.

ריכוזי cfDNA מגיעים לשיא מיד לאחר סיום פעילות גופנית עצימה | צילום: shutterstock

 אימוני סבולת והתנגדות 

החוקרים טוענים שזהו המחקר הראשון שמציג השוואה שכוללת 2 סוגים של תבחיני מאמץ מקסימלי בין קבוצת אתלטים לבין קבוצת ביקורת במטרה לחפש אחר סמנים חדשים לעומס אימונים. האנליזה התמקדה במדידה של cfDNA בפלסמה. נראה כי ניתן להשתמש במדידה של cfDNA בפלסמה כמדד לתהליכי דלקת וכמדד לתהליכי הסתגלות לאימונים שונים. הריכוז של cfDNA בזרם הדם מעיד על התגובה הדלקתית, שלא בהכרח קשורה עם מצבי מחלה, אלא גם בעקבות פעילות גופנית. cfDNA עולה בפלסמה בעקבות פעילות גופנית עצימה כמו אימוני סבולת והתנגדות.

מחקר שנעשה הראה שריכוזי cfDNA מגיעים לשיא מיד לאחר סיום פעילות גופנית עצימה והרמות חוזרות לנורמה כשעה אחת מסיום הפעילות. החוקרים מדווחים במחקר זה על עלייה (38.19%) בריכוז cfDNA שנצפתה עד 5 דקות מסיום הפעילות, ועלייה של 61.6% כ-60 דקות לאחר סיום הפעילות. בקבוצת הביקורת מצאו ירידה הדרגתית ברמות של cfDNA. בניגוד לקבוצת האתלטים, אנשים שאינם מתאמנים לא פיתחו את היכולת להשתמש בכל המשאבים הפסיכו-פיזיולוגיים על מנת להגיע למאמץ אנאירובי מקסימלי ולכן רואים השפעה הפוכה.

מצד שני, נצפה כבר שסטרס פסיכו-סוציאלי וגם מאמץ גופני מובילים לעלייה ב cfDNA. זו עשויה להיות הסיבה מדוע בקבוצת הביקורת נמצאו רמות cfDNA גבוהות עוד לפני התחלת הפעילות הראשונית שלהם וייתכן שזה הגביל את המחויבות שלהם ל MAnE. לאחר שסיימו את תבחין ה MAeE הם נרגעו והסטרס חלף וזה ככל הנראה הוביל לירידה ב cfDNA.

 פעילות אירובית ואנאירובית מעלות באופן רמות של cfDNA בפלזמה 

קבוצת חוקרים שונה מצאה רמות מוגברות של cfDNA כ-96 שעות לאחר סיום הפעילות הגופנית בקרב גברים שהשתתפו במחקר של 12 שבועות בתכניות אימונים בדרגות עצימות משתנה. התוצאות הללו דומות למה שהחוקרים מתארים כעת, למרות העובדה שנקודות הזמן בהן נעשו מדידות המעקב הן שונות – החוקרים מדווחים שרמות ה-cfDNA בפלזמה במנוחה היתה 5, 30 ו-60 דקות לאחר פעילות גופנית מאומצת. האנליזה במחקר הנוכחי מראה עליה משמעותית ברמות cfDNA בקבוצת האתלטים בנקודת זמן של 5 דקות לאחר MAE. נמצא שרמות ה cfDNA נשארו גבוהות אפילו 3 שעות לאחר סיום הפעילות לאחר פציעה כלשהי ואף מספר ימים אחרי אימון עצים במיוחד.

בנוסף, ישנם סמנים אופייניים של נזקי שריר שלד (כמו C reactive protein, קריאטין קינאז ומיוגלובין) שמראים על קינטיקה דומה לזו של cfDNA. לפיכך שיש למדידת רמות cfDNA בפלזמה פוטנציאל להיות סמן ביולוגי לעומס אימונים ארוביים ואנארוביים. היתרונות של מדידת cfDNA בפלזמה שזו שיטה קלה לא פולשנית ומהירה יחסית.

לסיכום, זהו דיווח ראשוני שפעילות אירובית ואנאירובית עצימה מעלה באופן משמעותי רמות של cfDNA בפלזמה, קרוב לוודאי שזהו סמן לתהליכי דלקת מוקדמים ובכלל מהווה מדד שמנבא כיצד הפעילות הגופנית שנעשתה השפיעה על המטבוליזם בגוף.

 תוספות והשלמות 

*מהו דנ"א חופשי מעגלי Circulating free DNA (cfDNA): אלו חתיכות דנ"א (בגודל 50-200 זוגות בסיסים) שמשתחררות לפלזמה. cfDNA מתאר צורה חופשית של דנ"א ש"מסתובבת" חופשי בדם ויש מגוון מצבים בהם ניתן למצוא צורות שונות של "דנ"א חופשי" בזרם הדם. מדידה שלהם משמשת במגוון מצבים כמו מחלות סרטניות, זיהום, אוטם שריר הלב וכו.

*רדיקלים חופשיים: אלו אטומים או מולקולות בעלות אלקטרונים לא מזווגים. המצב הזה אינו יציב, ועל כן רדיקלים חופשיים ישאפו תמיד לקבל אלקטרון או למסור אותו הלאה. בתהליך הנשימה התאית המתבצעת במיטוכונדריה נוצרים רדיקלים חופשיים, בעיקר מחמצן. לחלקם יש תפקיד חשוב בתגובה החיסונית, אך גם פוטנציאל הנזק שלהם גדול מאוד ולשם כך קיימים חלבונים שאחראים על פירוקם. מולקולות נוגדות חימצון- תפקידן בין היתר לנטרל את הרדיקלים החופשיים.

*פרוטוקול Bruce: ישנם פרוטוקולים שונים של מאמץ, כאשר הפרוטוקול הנפוץ ביותר נקרא Bruce במהלכו מעלים את מהירות ההליכה ואת דרגת השיפוע בכל 3 דקות. הבדיקה מסתיימת בדרך כלל כאשר הנבדק מגיע לדופק המטרה שלו. ככל שאדם צעיר יותר, דופק המטרה שהוא צריך להגיע אליו – גבוה יותר.

*פרוטוקול WAnT- WAnt Wingate test: זהו טסט שפותח במכון וינגייט בשנות ה 70. התבחין נותן לפחות 2 מדדים: מידע לגבי כח מתפרץ אנאירובי ויכולת אנאירובית.