Нитратный цикл, часть 3. Высвобождение оксида азота: физическая активность и солнечный свет.
Высвобождение оксида азота: солнечный свет и физическая активность.
Итак, мы с вами уже озвучивали, что источниками оксида азота могут быть его донаторы, вроде аргинина (ферментативный путь) и нитратный путь. Однако получить предшественники – это еще не все. Важный момент – это стимулировать непосредственное высвобождение оксида азота и делать это постоянно, так как NO – это короткоживущая молекула. Существует несколько способов извлечения оксида азота из молекул-предшественников, мы рассмотрим три из них: путь аргинина, либератором работает физическая активность и нитратный путь (высвобождают ультрафиолет солнца и бактерии полости рта). Что касается нитратов, то в организме человека отсутсвуют ферменты, которые могут превращать нитраты в нитриты, поэтому организму приходится прибегать к фишкам вроде бактерий или ультрафиолета.
Главное правило: ежедневная физическая активность.
Главное правило заключается в том, что без физической активности синтез оксида азота будет проходить очень слабо (недостаточно). Установлено, что впри физической активности открывается большое количество капилляров в мышцах, в сотни раз увеличивается площадь поверхности эндотелия (клеток внутренней оболочки сосудов), омываемой кровью. При физической работе именно при соприкосновении крови и эндотелия в последнем возникает «напряжение сдвига», которое приводит к выработке оксида азота (NO) и других биологически активных и полезных субстанций. Таким образом, только при физической активности начинается массовая выработка оксида азота.
В работе Green D. J. и соавт. показано, что у людей при физических тренировках усиливается NO-зависимая вазодилатация больших и малых сосудов, при этом степень увеличения зависит от мышечной массы обследуемого. Улучшение эндотелиальной функции взаимосвязано с усилением экспрессии фермента eNOS и увеличением синтеза NO, что способствует расслаблению и расширению кровеносных сосудов . При этом улучшается поступление в скелетные мышцы и миокард питательных веществ и О2, что вносит существенный вклад в процессы адаптации организма к мышечной активности. Было показано, что увеличение экономичности кардиореспираторной системы в процессе адаптации спортсменов с аэробным механизмом энергообеспечения ассоциировано с наличием полиморфизма гена eNOS (синтетаза оксида азота).
В исследованиях на животных показано, что экспрессия eNOS в сосудах изменяется в тех типах мышечных волокон, которые в большей степени вовлекаются в обеспечение выполнения работы. При длительной тренировке на выносливость (бег со скоростью 30 м • мин-1 в течение одного часа ежедневной тренировки, пять дней в неделю в течение двух-трех месяцев), которая вызывала отличную адаптацию скелетных мышц и миокарда, значительно увеличивается экспрессия eNOS и кровоток преимущественно в сосудах красной икроножной мышцы. В других задействованных группах мышц (икроножная и камбаловидная) изменения были незначительными. При скоростной тренировке (бег со скоростью 60 м • мин-1) наблюдалось увеличение экспрессии фермента eNOS в икроножной мышце.
Увеличение синтеза NO при длительных тренировках животных выявлено в митохондриях сердца за счет повышения почти в два раза (!) активности фермента cNOS и незначительного повышения активности iNOS. Эти данные также подтверждают важность конститутивных изоформ фермента в процессе адаптации организма к физическим нагрузкам.
Повышенная при кратковременных физических тренировках активность системы NO в эпителиальных тканях и гладких мышцах, сопровождающаяся функциональной адаптацией сосудов, удерживается недолго и исчезает уже через несколько недель после их прекращения. После длительных систематических тренировок у спортсменов краткосрочная адаптация сосудов (вазодилатация) сменяется NO-зависимым образованием новых кровеносных сосудов.
Наличие фермента nNOS и увеличение количества NO при сокращении выявлено и в скелетных мышцах. При длительной гипокинезии отмечалось снижение его уровня в скелетных мышцах. В последние годы в исследованиях на животных выявлена взаимосвязь между количеством NO в скелетной мышце (m. coleus), активацией фермента nNOS и синтезом цитоскелетных и сократительных белков.
Для стимуляции выработки оксида азота особенно полезны именно аэробные (циклические, кардио) нагрузки - быстрая ходьба, легкий бег, плавание, велосипед, беговые лыжи, кардиотренировки и кардиотренажеры. Недавние исследования показали, что регулярная аэробная нагрузка снижает систолическое артериальное давление на 15 мм. рт. столба. Этот результат сопоставим с действием большинства гипотензивных препаратов.
Правильно организованная физическая тренировка связана с множеством оздоровительных эффектов, в частности, с предотвращением заболеваний сердечно-сосудистой системы. Одним из преимуществ тренировки является снижение давления крови. Высокое кровяное давление - один из основных факторов риска коронарной болезни сердца. Обзор научных публикаций показывает снижение давления в результате аэробных упражнений (Kelley and Kelley, 2008) или динамических упражнений с отягощениями (Cornelissen et al. 2011).
Один из вероятных механизмов снижения давления – вызванная упражнением продукция оксида азота. Например, несколько исследований показали, что у спортсменов в видах спорта на выносливость, включая бегунов на марафонские дистанции, продукция и базальный уровень оксида азота выше, чем у малоподвижных людей (Rodriguez‐Plaza et al. 1997; Vassalle et al. 2003). Несколько экспериментальных исследований показали, что тренировки на аэробную выносливость и кратковременные тренировки с отягощениями могут повышать продукцию NO у прежде малоподвижных здоровых пожилых людей, чем исследователи и объясняют антигипертензивный эффект и положительное влияние на здоровье сердечно-сосудистой системы (Maeda et al. 2006; Maeda et al. 2004).
Продукция оксида азота тканями понижается с возрастом, что может быть одним из факторов повышения риска сердечно-сосудистых заболеваний у пожилых людей. Calvert продемонстрировал, что упражнения способны увеличивать активность эндотелиального синтеза оксида азота, приводя к повышению уровней оксида азота (Calvert, 2011), а также отметил, что несмотря на неясность способа, посредством которого упражнения защищают сердце, по-видимому, эндотелиальный синтез оксида азота вносит свой вклад (Calvert et al. 2011).
Солнечный путь.
Научно установлено, что пребывание под ультрафиолетовыми и тепловыми лучами снижало уровень циркулирующих в крови нитратов и повышало уровень нитритов и оксида азота NO. Таким образом, в тканях человека содержится небольшое количество нитратов и нитритов. По действием ультрафиолета нитраты могут быть преобразованы в нитриты и оксид азота NO. Подробно об этом вы можете посмотреть в выступлении Ричарда Уеллера на конференции ТЕД. Ричард Уеллер занимается проблемами снижения заболеваемости сердечно-сосудистыми заболеваниями, связи распространенности заболеваний сердца и сосудов с солнечной инсоляцией и воздействием на кожу ультрафиолетового излучения.
Оказалось, что в коже содержатся громадные запасы не окиси азота (потому что окись азота — это газ, и он высвобождается, и через несколько секунд его уже нет), но он может хранится в ином виде: в виде нитрата — NO3, нитрита — NO2, или нитрозотиола. Эти вещества более устойчивы, то есть в коже человека содержатся огромные запасы окиси азота, NO. Можно представить человека, как резервуар этого вещества, и решили выяснить - может ли солнечный свет активизировать эти запасы и привести к их высвобождению из кожи. А кожа содержит в 10 раз больше этого вещества, чем система кровообращения. Может ли солнечный свет способствовать высвобождению этих запасов в кровеносную систему, и способно ли нахождение NO в крови благоприятно влиять на сердечно-сосудистую систему?
Так как область исследований Ричарда Уеллера — дерматология, то он решил посмотреть, какое воздействие на подопытных окажет солнечное освещение. Он подверг часть испытуемых воздействию ультрафиолетового света с помощью ультрафиолетовых ламп. Но должны были быть очень осторожны, ведь при воздействии УФ-лучей спектра В происходит выработка витамина D. Ученые же хотели исключить влияние витамина D на результаты эксперимента. Поэтому они использовали УФ-лучи спектра А, которые не приводят к выработке витамина D.
Продолжительность искусственного облучения испытуемых была равноценна 30 минутам нахождения на солнце летним днём в Эдинбурге, и результаты опытов показали рост содержания окиси азота в кровеносной системе. Ученые подвергали испытуемых воздействию УФ-излучения, и уровень NO в крови вырастал, а их артериальное давление снижалось. На уровне отдельного индивида это снижение не столь уж велико, но это достаточно высокий показатель для целой популяции, который приводит к общему снижению уровня сердечных заболеваний среди населения. Если же мы производили облучение кожи УФ-лучами или разогревали испытуемых до уровня эквивалентному облучению лампами, не допуская прямого попадания УФ-лучей на кожу, данный эффект не проявлялся. Так что попадание УФ-лучей на кожу является обязательным условием.
Таким образом, установлено, что кожа содержит огромные запасы окиси азота во множестве различных форм. Большая часть NO попадает в организм с такими продуктами как листовые овощи, свеклой, салатом, которые содержат большие количества NO. Полученная с пищей NO затем хранится в коже, а солнечные лучи способствуют выделению этих запасов, что оказывает благоприятное воздействие на организм.
Источники:
http://bmsi.ru/doc/cea701b6-aad3-4d37-bc29-d101a4bddbb8
http://bes-korablya.livejournal.com/93699.html
http://www.ted.com/talks/richard_weller_could_the_sun_be_good_for_your_heart
Комментарии