Programme and Abstracts Programm und Abstracts Nutraceuticals in Sports Nahrungsergänzungsmittel im Sport Stuttgart, Saturday March 1st 2008 | Samstag, 1. März 2008
Mit freundlicher Unterstützung von
Programme | Programm
8.00 - 8.30
General Meeting of the European Nutraceutical Association (for members only) Mitgliederversammlung der European Nutraceutical Association (Nur für Mitglieder)
Chair / Vorsitz:
P. Prock, G. Tulzer
08.45 - 09.25
Exercise and Sports in Prevention Körperliche Bewegung und Sport in der Prävention P. Haber
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Oxidative Stress and Nutraceuticals – A Literature Review Oxidativer Stress und Nutrazeutika – Ein Literaturreview I. Kiefer
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Oxidative Stress in Sports and Exercise Oxidativer Stress bei Bewegung und Sport A. H. Goldfarb
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09.25 - 09.55
09.55 - 10.35
10.35 – 11.05
Break / Pause
Chair / Vorsitz:
I. Kiefer, J. Spitz
11.05 - 11.40
Powdered Fruit and Vegetable Juice Concetrates attenuate Carbonyl Proteins and TNF-Alpha in Trained Men Pulverisierte Obst- und Gemüsesaftkonzentrate reduzieren Carbonylproteine und TNF-Alpha bei trainierten Männern M. Lamprecht
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Potential Effects and Risks of Nutraceuticals in Sports Mögliche Effekte und Risiken von Nahrungsergänzung im Sport R. Maughan
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Sense and Nonsense of Individual Health Performances Sinn und Unsinn von IGeL-Leistungen P. Eyrich
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Speakers / Referenten
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11.40 - 12.20
12.15 - 13.00
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Physical exercise and sports in prevention
Körperliche Bewegung und Sport in der Prävention
P. Haber Terminology Medical prevention: measures to influence the factors which favour the onset of chronic disorders of circulation, metabolism and the musculoskeletal system (risk factors). Physical exercise is every form of physical activity that leads to an increase in energy conversion. Physical training is a special form of physical exercise that must satisfy certain qualitative requirements and that causes morphological (e.g. myofibrillic or mitochondrial) and functional (e.g. muscle strength or VO2max) improvements in the organs involved. Sport is a social event. Sports are only of benefit in preventive medicine if they include physical training, (jogging: high benefit – flying a glider: no benefit at all; athletics events or competitive sports are irrelevant or must be rejected from a purely medical point of view). The biological risk factors Poor maximum oxygen absorption (VO2max) and low muscle bulk are not only generally associated with higher mortality1 but are also a basic reason for physical weakness, resulting in the need for help or care. An increased body fat percentage promotes the onset of metabolic syndrome and type 2 diabetes mellitus. An elevated cholesterol level (with an unfavourable ratio of total chol / HDL chol), diminished insulin sensitivity and raised blood pressure favour the development of arteriosclerosis with the known sequelae. Means for influencing risk factors VO2max and muscle bulk can only be improved by training (at all ages). This not only prevents weakness, but it also has positive effects on all the other risk factors, without exception. Comprehensive preventive training also affects bone density2, several types of carcinoma3, dementia4 and depression5. The body fat percentage can be reduced by dietary measures. While this does not improve either VO2max or muscle bulk, it positively affects all the other risk factors. Cholesterol, insulin sensitivity and blood pressure can be improved by medication, and thus slightly reduce the incidence of sequelae. How-
Begriffsbestimmung Medizinische Prävention: Maßnahmen zur Beeinflussung solcher Faktoren, die das Auftreten von chronischen Erkrankungen des Kreislaufs, des Stoffwechsels und des Bewegungsapparats begünstigen (Risikofaktoren). Körperliche Bewegung ist jede Form von körperlicher Aktivität, die zu einer Erhöhung des Energieumsatzes führt. Körperliches Training ist eine Spezialform von körperlicher Bewegung, die bestimmten qualitativen Bedingungen genügen muss und in den beanspruchten Organen morphologische (z.B. Myofibrillen oder Mitochondrien) und funktionelle Verbesserungen (z.B. Muskelkraft oder VO2max) bewirkt. Sport ist eine gesellschaftliche Veranstaltung. Sportarten sind nur insoweit von präventivmedizinischem Nutzen als sie körperliches Training enthalten. (Dauerlauf: hoher Nutzen – Segelfliegen: gar kein Nutzen, leistungssportliche Wettkämpfe oder Hochleistungssport: aus rein medizinischer Sicht irrelevant oder abzulehnen). Die biologischen Risikofaktoren Eine niedrige maximale O2-Aufnahmefähigkeit (VO2max) und eine geringe Muskelmasse sind generell mit einer höheren Mortalität verbunden1 und sind auch die Grundlage von körperlicher Schwäche mit der Folge der Hilfs- oder Pflegebedürftigkeit. Ein erhöhter Körperfettanteil (KFA) fördert das Auftreten des metabolischen Syndroms und des Diabetes mellitus Typ 2. Ein hoher Cholesterinspiegel (mit ungünstiger Relation von Gesamtchol / HDL-Chol), eine verminderte Insulinsensitivität und ein erhöhter Blutdruck fördern die Entwicklung der Arteriosklerose mit den bekannten Folgekrankheiten. Die Möglichkeiten der Einflussnahme VO2max und Muskelmasse können ausschließlich durch Training (in jedem Alter) verbessert werden. Damit werden nicht nur Schwäche vermieden sondern auch alle anderen Risikofaktoren, ohne Ausnahme, günstig beeinflusst. Die umfassende präventive Wirkung von Training betrifft auch die Knochendichte2, einige Karzinomarten3, Demenzerkrankungen4 und Depression5.
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ever, this does not improve either the body fat percentage, VO2max or muscle bulk. Thus, medicamentous prevention is only a minor prophylaxis. Conclusion Physical exercise, particularly in the form of regular, life-long training is not only the most comprehensive, effective and reliable way of preventing a number of so-called diseases of civilisation, it is also the only way in which to avoid the need for assistance and care due to physical weakness
Der KFA kann durch Ernährungsmaßnahmen verringert werden. Dies verbessert aber weder die VO2max noch die Muskelmasse, wohl aber alle anderen Risikofaktoren. Cholesterin, Insulinsensitivität und Blutdruck können durch Medikamente verbessert und damit die Häufigkeit der Folgekrankheiten um ein geringes vermindert werden. Es werden allerdings weder KFA noch VO2max noch Muskelmasse verbessert. Medikamentöse Prävention ist also eine Schmalspurprophylaxe. Konklusio Körperliche Bewegung, insbesondere in Form von regelmäßigem lebenslangen Training ist nicht nur die umfassendste, wirkungsvollste und sicherste Art der Prävention einer Reihe von so genannten Zivilisationskrankheiten, sondern auch die einzige mögliche Prävention von auf körperlicher Schwäche basierender Hilfs- und Pflegebedürftigkeit
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Oxidative stress and nutraceuticals – Literature Review
Oxidativer Stress und Nutrazeutika – Ein Literaturreview
I. Kiefer Oxidative stress would appear to play an important role in the pathogenesis of various diseases such as arteriosclerosis or cancer. A supply of micronutrients, in particular, has a significant influence on the oxidative stress parameters. In order to establish the effects of supplements on oxidative stress, a comprehensive bibliographic search was undertaken in PubMed for vitamins, minerals, phytonutrients, fruit and vegetable juice concentrates, and fatty acids. The search only included human studies on healthy adults in whom the effect of supplementation on oxidative stress was investigated in laboratory studies. This returned a total of 117 studies over the period 1990 to 2008. 33 of these described the connection between oxidative stress and sports, and will be shown separately. The parameters investigated included the following: thiobarbituric acid-reactive substances (TBARS), malondialdehyde (MDA), total antioxidative status (TAS), catalase (CAT), superoxide dismutase (SOD), glutathione peroxidase (GPx), total glutathione, oxidised (GSSG) and reduced glutathione (GSH), and conjugated diene acids. The sample sizes in the 84 studies not connected with sports varied between 5 and 575 subjects. Adults aged between 17 and 103 years were investigated. 68% of the studies reviewed were conducted on males and females, 21% on males only, and 11% on females only. Single nutrients were supplemented in 36 studies: vitamin E in 8 studies, Vitamin C in 7 studies, and zinc in 5 studies. A total of 7 scientific papers were concerned with oxidative stress and fruit and vegetable juice concentrates. Two studies each were conducted on soy isoflavones and grape seed extracts, and only one study each on beta carotene, selenium, iron,α-linoleic acid, conjugated linoleic acid, docosahexaenoic acid, (DHA), eicosapentaenoic acid (EPA), cocoa, pine bark and garlic extracts. Two nutrients were supplemented in 18 of the studies, mainly in combination with vitamin C, vitamin E, and diverse fatty acids. Combined preparations with more than two nutrients were investigated with antioxidative vitamins, miner
Oxidativer Stress scheint eine wichtige Rolle in der Pathogenese verschiedener Erkrankungen wie beispielsweise Arteriosklerose oder Krebs zu spielen. Insbesondere die Zufuhr von Mikronährstoffen übt einen wesentlichen Einfluss auf Parameter des oxidativen Stress aus. Um den Effekt von Supplementen auf oxidativen Stress zu ermitteln, wurde eine umfassende Literaturrecherche in PubMed nach Vitaminen, Mineralstoffen, sekundären Pflanzenstoffen (SPS), Obst- und Gemüsesaftkonzentraten und Fettsäuren durchgeführt. Eingeschlossen wurden ausschließlich Humanstudien an gesunden erwachsenen Personen, bei denen der Effekt der Supplementierung auf oxidativen Stress in laborchemischen Analysen untersucht wurde. Dies ergab für den Zeitraum von 1990 bis 2008 insgesamt 117 Studien; 33 davon beschrieben den Zusammenhang zwischen oxidativem Stress und Sport, welche gesondert dargestellt werden. Unter anderem wurden folgende Parameter untersucht: Thiobarbitursäure-reaktive-Substanzen (t-BARS), Malondialdehyd (MDA), gesamt antioxidativer Status (TAS), Katalase (KAT), Superoxiddismutase (SOD), Glutathionperoxidase (GPx), Gesamt-Glutathion, oxidiertes (GSSG) und reduziertes Glutathion (GSH) und konjungierte Diensäuren. Die Stichprobengröße der 84 Studien ohne Zusammenhang zu Sport variierte von 5 bis 575 Teilnehmern. Untersucht wurden Erwachsene im Alter zwischen 17 und 103 Jahren. 68% der untersuchten Studien wurden an Frauen und Männern durchgeführt, 21% ausschließlich an Männern und 11% ausschließlich an Frauen. Einzelnährstoffe wurden in 36 Studien supplementiert, davon Vitamin E in 8 Studien, Vitamin C in 7 Studien und Zink in 5 Studien. Zu Obst- und Gemüsesaftkonzentraten gab es im Zusammenhang mit oxidativem Stress insgesamt 7 wissenschaftliche Arbeiten. Jeweils 2 Untersuchungen wurden zu Soja-Isoflavonen und Traubenkernextrakten und nur jeweils eine Studie zu ß-Carotin, Selen, Eisen,α-Linolensäure, konjungierter Linolsäure, Docosahexaensäure (DHA), Eicosapentaensäure (EPA), Kakao-, Kiefernrindenund Knoblauchextrakten nach den genannten Suchkriterien durchgeführt.
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als and diverse extracts such as, for example, grape seed or green tea extract. In 5 studies multivitamins and minerals were supplemented. All the nutrients given showed a wide range of the daily supplementation dose and period. In the majority of studies the doses exceeded the recommended D-A-CH reference values. For example, the recommendations for the vitamin C dose were exceeded in 83% of the studies, and those for vitamin E in all of them. Supplementation of vitamin C lay between 80 and 2.000 mg daily over a period of 2 to 15 weeks. Vitamin C supplementation also has positive effects on SOD and CAT activity, and resulted in a decrease in total hydroperoxide. In one study no significant changes in lipid peroxidation or in TBARS were demonstrated. Vitamin E was taken at doses ranging from 100 to 1,300 mg for between 4 weeks and 6 months. Among other things, the results showed a reduction in TBARS, MDA, and the plasma 8-isoprostane concentration, the lipid peroxidation products in the urine, and a positive influence on erythrocytic CAT activity, the latter with smokers and non-smokers. The effect of vitamin E is contradictory on the activity of the erythrocytic SOD and GPx. In one study no influence was observed on the isoprostane concentration. Markers for oxidative stress were also reduced by supplementation with zinc at dosages between 10 and 45 mg for between seven weeks and one year, including the concentration of MDA or hydroxyalkenes. Reduced protein oxidation was also observed. The results on the enzymatic antioxidative defence systems were contradictory. While an increase in erythrocytic SOD was observed, erythrocytic CAT and GPx decreased. Supplementation with multivitamins and minerals for between one and 16 weeks in sample sizes of 14 to 55 subjects did not show any influence on the activity of SOD, total antioxidative capacity, the concentration of GSSG, or on the ratio of GSH to GSSG. Increased activity of CAT and GPx was seen over a longer supplementation period. Delayed haemolysis was also reported. Supplementation with polyunsaturated fatty acids (PUFA) led to increased concentrations of
Bei 18 Studien wurden zwei Nährstoffe supplementiert, davon vorwiegend Kombinationen mit Vitamin C, Vitamin E und diversen Fettsäuren. Kombinierte Präparate mit mehr als zwei Nährstoffen gab es zu antioxidativen Vitaminen, Mineralstoffen und diversen Extrakten wie beispielsweise Traubenkern- oder Grüntee-Extrakt. In 5 Studien wurden Multivitamine und –mineralstoffe supplementiert. Bei allen verabreichten Nährstoffen zeigte sich eine große Spanne in der täglichen Supplementationsdosis und -dauer. In einem Großteil der Studien überschritten die Dosierungen die Empfehlungen der D-A-CH-Referenzwerte. Bei Vitamin C lag beispielsweise die Dosierung in 83% der Studien und bei Vitamin E in allen Studien über diesen Empfehlungen. Die Supplementierung von Vitamin C lag zwischen 80 und 2.000mg pro Tag bei einer Supplementationsdauer zwischen 2 bis 15 Wochen. Die Vitamin C Supplementierung wirkte sich unter anderem positiv auf die Aktivität der SOD und der KAT aus und führte zu einer Reduktion der Gesamt-Hydroperoxide. In einer Studie konnten keine signifikanten Veränderungen in der Lipidperoxidation sowie in den t-BARS festgestellt werden. Vitamin E wurde in Dosen von 100 bis 1.300mg zwischen 4 Wochen und 6 Monaten eingenommen. Die Ergebnisse zeigten unter anderem eine Verringerung an t-BARS, MDA und der Plasma-8Isoprostankonzentration, der Lipidperoxidations produkte im Harn und einen positiven Einfluss auf die erythrozytäre KAT-Aktivität, letzteres bei Rauchern und Nichtrauchern. Widersprüchlich ist der Effekt von Vitamin E auf die Aktivität der erythrozytären SOD und GPx. Auf die Konzentration an Isoprostanen konnte in einer Studie kein Einfluss beobachtet werden. Durch Supplementierung mit Zink in Dosierungen zwischen 10 und 45mg innerhalb von 7 Wochen und einem Jahr konnten ebenfalls Marker des oxi dativen Stress verringert werden, unter anderem die Konzentration an MDA oder Hydroxyalkenen. Weiters zeigte sich auch eine verringerte Proteinoxidation. Widersprüchlich diskutiert wurden die enzymatischen antioxidativen Abwehrsysteme. Während eine Erhöhung der erythrozytären SOD beobachtet werden konnte, waren die erythrozytäre KAT und GPx vermindert.
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plasma TBARS and LDL. However, concomitant supplementation with vitamin E or selenium counteracted this effect. Among other things, fruit and vegetable juice concentrates lowered serum lipid peroxides, the plasma MDA concentration, 8-hydroxydeoxyguanosine secretion in the urine, and DNA strand breaks, and increased the plasma oxygen radical absorption capacity. The free MDA concentration in occasional smokers was also lowered although no effect was established on the total MDA concentration. The concentration of reactive oxygen species (ROS) did not show any changes after supplementation either. The supplementation period for fruit and vegetable juice concentrates ranged between six days and seven weeks. Of the 33 studies which described the connection between nutrient supplements, oxidative stress and sports, vitamin E was supplemented in seven studies, and combined vitamin C, vitamin E and beta carotene in 6 studies each. In two studies each vitamins C and E, vitamins C, E, beta-carotene and multivitamins/minerals, or vitamins A, C, E and selenium were taken together. There was one study each on beta carotene, selenium, genisteine isoflavone extract and anthocyanes as well as on combination preparations such as fish oil and vitamin E; vitamin E and coenzyme Q10; vitamins C, E and fruit juice concentrates as well as vitamins C, E, beta carotene, selenium and zinc. The sample size varied between 10 and 59 subjects aged from 11 to 80 years. 85% of the studies were carried out exclusively on males, and 15% on males and females. The supplementation period ranged from a single dose up to 3 months. Vitamin C was given at doses above the D-ACH reference values in all the studies, and vitamin E in all but one of the sports studies. With the exception of one study, all were conducted in connection with endurance sports – in part extreme sports such as ultramarathon or triathlon. After ergometer training to exhaustion, no change in the MDA concentration or carbonyl proteins was established after vitamin E supplementation. Although increased plasma antioxidative potential due to vitamin E supple-
Supplementierungen mit Multivitaminen und –mineralstoffen zwischen 1 und 16 Wochen bei einer Stichprobengröße von 14 bis 55 Personen zeigten keinen Einfluss auf die Aktivität der SOD, die gesamtantioxidative Kapazität und die Konzentration an GSSG sowie auf das Verhältnis von GSH zu GSSG. Bei längerer Supplementationsdauer konnte eine erhöhte Aktivität der KAT und GPx festgestellt werden. Auch eine verzögerte Hämolyse war beobachtbar. Supplementierung mit mehrfach ungesättigten Fettsäuren (PUFA) führte zu erhöhten Konzentrationen an tBARS in Plasma und LDL, eine gleich zeitige Supplementierung mit Vitamin E oder Selen wirkte jedoch diesem Effekt entgegen. Obst- und Gemüsesaftkonzentrate senkten unter anderem die Lipidperoxide im Serum, die Plasma MDA-Konzentration, die 8-Hydroxydeoxyguanosin-Ausscheidung im Harn, die DNAStrangbrüche und erhöhten die Oxygen Radical Absorption Capacity im Plasma. Die freie MDAKonzentration bei schwachen Rauchern konnte ebenfalls gesenkt werden, wobei jedoch kein Effekt auf die Gesamt-MDA-Konzentration festgestellt wurde. Die Konzentration an reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) zeigte nach Supplementierung ebenfalls keine Veränderung. Die Supplementationsdauer lag bei Obst- und Gemüsesaftkonzentraten zwischen 6 Tagen und 7 Wochen. Von den 33 Studien, die den Zusammenhang zwischen Nährstoffsupplementen, oxidativem Stress und Sport beschrieben, wurden in 7 Studien Vitamin E, in jeweils 6 Studien Vitamin C sowie Vitamin C, Vitamin E und ß-Carotin kombiniert supplementiert. In jeweils 2 Studien wurde Vitamin C und E; Vitamin C, E, ß-Carotin und Multivitamine/-mineralstoffe bzw. Vitamin A, C, E und Selen kombiniert eingenommen. Jeweils eine Studien gab es zu ß-Carotin, Selen, Genistein-Isoflavon-Extrakt und Anthocyane sowie zu Kombinationspräparaten wie Fischöl und Vitamin E; Vitamin E und Coenzym Q10; Vitamin C, E und Fruchtsaftkonzentraten sowie Vitamin C, E, ß-Carotin, Selen und Zink. Die Stichprobengröße variierte zwischen 10 und 59 Personen im Alter von 11 bis 80 Jahren. 85% der Studien wurden ausschließlich an Männern durchgeführt, 15% an Männern und Frauen. Die Dauer der Supplementierung reichte von einer einma-
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mentation was seen in highly trained triathletes 1½ hours after running, there was also an increase in oxidative stress markers. In basketball players an increase in the antioxidative status was also observed following supplementation. Vitamin C supplementation resulted in a lower increase in TBARS after 30 minutes’ submaximum exercise in comparison with the placebo group, and did not lead to any change in the oxygen radical absorption capacity. In another study an increase in the ratio of GSSG to GSH was prevented by vitamin C supplementation in comparison with the control group. The increase in MDA could also be prevented by supplementation in downhill skiers. Another study showed a lower increase in protein carbonyls in comparison with the placebo group although no influence on total glutathione, GSSG, GSH or TBARS was observed. The results of multiple supplementation also proved to be heterogeneous. Overall, only 31% of all the studies showed significantly positive results on oxidative stress markers such as a reduction in lipid peroxidation products, a rise in enzyme activity, or the plasma antioxidative potential. No significant influence on these parameters by supplementation was seen in 24% of the studies. Only one study gave exclusively significantly negative results. Heterogeneous results with respect to nutrient supplementation and oxidative stress were observed in 44% of the studies.
ligen Gabe bis zu 3 Monaten. Vitamin C wurde in allen und Vitamin E mit Ausnahme einer, in allen Sport-Studien über den D-A-CH-Referenzwerten verabreicht. Bis auf eine Studie wurden alle im Zusammenhang mit Ausdauersportartenzum Teil extreme Sportarten wie beispielsweise Ultramarathon oder Triathlon - durchgeführt. Nach Ergometer-Training bis zur Erschöpfung konnte nach Vitamin E Supplementierung keine Veränderung auf die MDA-Konzentration und die Carbonylproteine festgestellt werden. Bei hochtrainierten Triathleten hat sich zwar eineinhalb Stunden nach dem Laufen durch Supplementierung von Vitamin E eine Erhöhung des antioxidativen Potentials im Plasma gezeigt, allerdings kam es jedoch auch zu einem Anstieg von Markern des oxidativen Stresses. Bei Basketballspielern konnte ebenfalls durch Supplementierung ein Anstieg des antioxidativen Status beobachtet werden. Vitamin C Supplementierung resultierte in einem geringeren Anstieg an t-BARS nach 30 min. submaximaler Bewegung im Vergleich zur PlaceboGruppe und führte zu keiner Veränderung in der Oxygen Radical Absorption Capacity. In einer weiteren Studie wurde im Vergleich zur Kontrollgruppe durch Vitamin C Supplementierung ein Anstieg des Verhältnisses von GSSG zu GSH verhindert. Auch der Anstieg von MDA konnte durch Supplementierung bei Abfahrtsläufern verhindert werden. In einer anderen Studie kam es zu einem geringeren Anstieg von Proteincarbonylen im Vergleich zur Placebo-Gruppe, jedoch konnte kein Einfluss auf Gesamt-Glutathion, GSSG und GSH sowie t-BARS beobachtet werden. Uneinheitlich zeigten sich auch die Ergebnisse bei Mehrfachsupplementierungen. Insgesamt betrachtet zeigten nur 31% aller Studien signifikant positive Ergebnisse auf Marker des oxidativen Stress wie beispielsweise Verringerung der Lipidperoxidationsprodukte, Erhöhung der Enzymaktivitäten oder des antioxidativen Potentials im Plasma. Bei 24% der Untersuchungen konnte durch Supplementierung kein signifikanter Einfluss auf diese Parameter festgestellt werden. Nur eine Studie wies ausschließlich signifikant negative Ergebnisse auf. Uneinheitliche Ergebnisse in Bezug auf Nährstoffsupplementierung und oxidativem Stress wurden in 44% der Studien beobachtet.
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Oxidative Stress in Exercise and Sport Oxidativer Stress bei körperlicher Aktivität / Sport
A. H. Goldfarb Exercise and sport are important activities for health and performance. During these activities physiological changes can occur that are both potentially beneficial as well as harmful. One of the physiological processes that can be altered is the formation of reactive oxygen species (ROS). ROS have an unpaired electron in their outer orbit which seeks to be balanced by combining with other substances. These ROS can interact with various cellular components such as lipids, proteins, carbohydrates and nucleic acids and when doing so may modify their structure and function1, 2. However, there are antioxidants within the cell to help protect the cellular components from ROS. These include enzymatic and nonenzymatic antioxidants which help to protect the cells. Oxidative stress can occur when there is an imbalance in the production versus the removal of these ROS. The production of ROS usually occurs during exercise/sport when the requirement for oxygen increases. ROS production can also occur by alterations in blood flow to the active muscles as in the case of ischemia followed by reperfusion. Other mechanism of ROS production during exercise can also occur. If injury to muscle occurs then additional mechanisms for ROS production can influence force production and muscle damage3. At times of high intensity aerobic exercise, the rate of ROS production can be greater than the antioxidant capacity of the system and oxidative stress will occur4. By products of ROS interaction with lipids, thiols, proteins and other cellular components are often determined to indicate this oxidative stress. Often these by products are measured within the blood. Antioxidant capacity changes may occur with a single bout of exercise as well as with training5, 6. Typically, if an activity is of a sufficient intensity and last for a significant time, there should be a decrease in the total antioxidant capacity. However, training often will enhance the antioxidant protection of the system7, 8. This enhanced antioxidant capacity will often demonstrate an attenuated response in the markers of oxidative stress with endurance trained individuals9. It should be noted that not all makers of oxidative stress respond in a similar manner. Some markers are rapidly formed and have a short life span. In contrast, other
Körperliche Aktivität und Sport sind wichtige Aktivitäten für Gesundheit und Leistung. Während dieser Aktivitäten können physiologische Veränderungen auftreten, die potentiell günstig sowie auch schädlich sein können. Einer der physiologischen Prozesse, die verändert werden können, ist die Bildung von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS, reactive oxygen species). ROS weisen ein ungepaartes Elektron in ihrem äußeren Orbital auf, das sich durch Verbindung mit anderen Substanzen ins Gleichgewicht bringen möchte. Diese ROS können mit verschiedenen Zellkomponenten interagieren, wie etwa mit Lipiden, Proteinen, Kohlenhydraten und Nukleinsäuren, und dadurch deren Struktur und Funktion modifizieren1, 2. In der Zelle befinden sich jedoch Antioxidantien, die die Zellkomponenten vor ROS schützen können. Hierzu gehören enzymatische und nicht-enzymatische Antioxidantien, die zum Schutz der Zellen beitragen können. Oxidativer Stress kann auftreten, wenn es zu einem Ungleichgewicht zwischen Bildung und Elimination dieser ROS kommt. Die Bildung von ROS tritt meist bei körperlicher Aktivität/Sport auf, wenn der Sauerstoffbedarf ansteigt. Die ROS-Bildung kann auch infolge von Veränderungen des Blutflusses zu aktiven Muskeln auftreten, wie im Fall einer Ischämie mit anschließender Reperfusion. Ein anderer Mechanismus der ROS-Bildung während körperlicher Aktivität ist ebenfalls möglich. Wenn eine Muskelschädigung eintritt, dann können zusätzliche Mechanismen der ROS-Bildung die Kraftproduktion und Muskelschädigung beeinflussen3. Zuzeiten eines hochintensiven aeroben Trainings kann die Rate der ROS-Bildung größer sein als die antioxidative Kapazität des Systems, und es kommt zu oxidativem Stress4. Nebenprodukte der ROS-Interaktion mit Lipiden, Thiolen, Proteinen und anderen Zellkomponenten werden häufig bestimmt, um diesen oxidativen Stress aufzuzeigen. Häufig werden diese Nebenprodukte im Blut gemessen. Veränderungen der antioxidativen Kapazität können bei einer einmaligen intensiven körperlichen Aktivität sowie auch bei einem Training auftreten5,6. Wenn eine Aktivität von ausreichender Intensität ist und beträchtliche Zeit dauert, müsste es normalerweise zu einer
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markers will take longer to develop and can last longer. This presentation will go over several factors that will influence the response of the exercise to demonstrate a significant change in the markers of oxidative stress. The intensity and duration of the exercise, the training status of the individual, the nutritional status of the individual and the environmental conditions all influence the magnitude of the oxidative stress. This presentation shows that there appears to be an intensity influence on the markers of oxidative stress10, 11. In addition, exercise duration will also influence the extent of oxidative stress. Gender 12 and aging2 are two additional factors to be considered that may alter the exercise-induced oxidative stress response. Environmental factors can also have an effect on the oxidative response. Furthermore, not all muscles and fiber types will demonstrate a similar response to the same exercise13. Blood markers are often assessed in most human studies but the responses may not necessarily reflect what has occurred within the muscles13. The timing of the measurement is critical for proper assessment and should be obtained rapidly and processed immediately. With muscle damaging studies often there is a loss of muscle force1, 14, 15 and there is an increase in the markers of oxidative stress. Antioxidant treatment injected within the muscle prior to the damage1, 2 can help attenuate the loss of force and reduce oxidative stress markers. However, oral nutritional interventions can reduce the oxidative stress response16 but do not always prevent muscle force decrement6,3. Clearly, more studies are needed to investigate this area. Finally, most studies have not reported the nutritional status of the subjects nor controlled for antioxidant usage11. Future studies with specific sport activities need to be conducted with proper controls to understand the extent of oxidative stress as it relates to performance in these sports.
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Reduktion der antioxidativen Gesamtkapazität kommen. Training führt jedoch häufig zu einer Verstärkung des antioxidativen Schutzes des Systems7, 8. Bei dieser erhöhten antioxidativen Kapazität zeigt sich oftmals eine verminderte Reaktion der Marker von oxidativem Stress bei dauertrainierten Personen9. Erwähnenswert ist, dass nicht alle Marker von oxidativem Stress in vergleichbarer Weise reagieren. Einige Marker werden rasch gebildet und haben eine kurze Lebensdauer. Andere Marker benötigen hingegen eine längere Zeit, um sich zu entwickeln, und können länger verbleiben. Diese Präsentation wird sich mit mehreren Faktoren befassen, welche die Auswirkung der körperlichen Aktivität so beeinflussen, dass eine signifikante Veränderung der Marker von oxidativem Stress nachweisbar ist. Intensität und Dauer der körperlichen Aktivität, Trainingszustand der Person, Ernährungszustand der Person und die Umweltbedingungen sind jeweils Faktoren, die die Größenordnung von oxidativem Stress beeinflussen. Diese Präsentation zeigt, dass die Intensität offenbar einen Einfluss auf die Marker von oxidativem Stress ausübt10, 11. Darüber hinaus beeinflusst auch die Dauer der körperlichen Aktivität das Ausmaß von oxidativem Stress. Geschlecht12 und Alterung2 sind zwei weitere zu berücksichtigende Faktoren, die die belastungsinduzierte oxidative Stressreaktion verändern können. Umweltfaktoren können sich ebenfalls auf die oxidative Reaktion auswirken. Außerdem zeigen nicht alle Muskel- und Fasertypen eine ähnliche Reaktion auf dieselbe körperliche Aktivität13. Blutmarker werden in den meisten Humanstudien häufig untersucht, die Reaktionen geben jedoch möglicherweise nicht unbedingt die Vorgänge in den Muskeln wieder13. Die Zeitwahl der Messung ist entscheidend für eine korrekte Untersuchung, und die Messung sollte rasch erfolgen und sofort bearbeitet werden. Bei Untersuchungen von Muskelschädigungen findet sich oft ein Verlust an Muskelkraft1, 14, 15 und eine Erhöhung der Marker von oxidativem Stress. Die Injektion einer antioxidativen Therapie in den Muskel vor der Schädigung1, 2 kann dazu beitragen, den Verlust an Kraft zu vermindern und Marker von oxidativem Stress zu reduzieren. Orale Ernährungsinterventionen können jedoch die
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oxidative Stressreaktion16 reduzieren, die Abnahme der Muskelkraft jedoch nicht immer verhindern6, 3. Offensichtlich sind mehr Studien erforderlich, um dieses Gebiet zu untersuchen. Die meisten Studien machten schließlich keine Angaben zum Ernährungszustand der Probanden und kontrollierten auch nicht in Bezug auf die Anwendung von Antioxidantien11. Künftige Studien mit speziellen Sportaktivitäten müssen mit geeigneten Kontrollen durchgeführt werden, um Kenntnisse darüber zu gewinnen, wie das Ausmaß von oxidativem Stress mit der Leistung bei diesen Sportaktivitäten zusammenhängt.
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Powdered Fruit and Vegetable Juice Concetrates attenuate Carbonyl Proteins and TNF-Alpha in Trained Men
Pulverisierte Obst-und Gemüsesaftkonzentrate reduzieren Carbonylproteine und TNF-Alpha bei trainierten Männern
M. Lamprecht Introduction: In Europe, the World Health Organization suggests adults to consume 400 g of fruit and nonstarchy vegetables per day. In North America, the United States recommends 5-13 servings of fruits and vegetables each day, in proportion to total energy intake. These variable recommendations show a minimum daily consumption of five or more servings of fruits and vegetables is common public health advice. Dietary produce provide an important source of phytochemicals and antioxidant nutrients, along with water, fiber and carbohydrates. Epidemiology observations have suggested that increased consumption of fruits and vegetables is associated with a decreased risk of chronic degenerative diseases, perhaps related to the increased intake of antioxidants1. Antioxidant supplementation has also been reported to influence inflammatory and immune markers such as the cytokines tumor necrosis factor-α(TNF-α) and interleukin-6 (IL-6) in trained and untrained subjects2. Some benefits of increased produce consumption may be obtained by adding a juice powder concentrate (JPC) to the daily diet. For example, a pilot study found that JPC reduced plasma carbonyl groups on protein (CP) and malondialdehyde (MDA) concentrations in trained male cyclists3. CP is commonly regarded as a marker of oxidatively damaged proteins in plasma and MDA is a parameter of lipidperoxidation4. A study in untrained subjects found 11 wk of JPC intake positively influenced several markers of immune function and oxidative stress, specifically increasing y-δ-T-cells and plasma oxygen radical absorbance capacity while decreasing the plasma cytokine, interferon-y5. Stress likely has detrimental effects on immunity and may increase susceptibility to infectious agents6. Regular exercise training can adapt the endogenous antioxidant enzyme systems – for example increasing the activity of superoxide dismutase (SOD) and glutathione peroxidase (GPx) in erythrocytes. This could result in decreased oxidative damage and increased resistance to oxidative stress7.The influence of antioxidant supplementation and exercise training on these enzyme activities is unclear8.
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Einleitung: In Europa empfiehlt die Weltgesundheitsorganisation Erwachsenen den Verzehr von 400 g Obst und nicht-stärkehaltigem Gemüse pro Tag. In Nordamerika empfehlen die Vereinigten Staaten 5-13 Portionen Obst und Gemüse pro Tag, bezogen auf die Gesamtenergiezufuhr. Aus diesen unterschiedlichen Empfehlungen geht hervor, dass im öffentlichen Gesundheitswesen üblicherweise ein täglicher Verzehr von mindestens fünf oder mehr Portionen Obst und Gemüse angeraten wird. Nahrungsprodukte sind eine wichtige Quelle für sekundäre Pflanzenstoffe und antioxidative Nährstoffe, zusammen mit Wasser, Ballaststoffen und Kohlenhydraten. Epidemiologische Beobachtungen weisen darauf hin, dass ein erhöhter Verzehr von Obst und Gemüse zu einem verminderten Risiko für chronisch degenerative Erkrankungen führt, was vielleicht mit der verstärkten Zufuhr von Antioxidantien zusammenhängt1. Eine Nahrungsergänzung mit Antioxidantien beeinflusst den Berichten zufolge auch Entzündungs- und Immunmarker wie die Zytokine Tumor-NekroseFaktor-α (TNF-α) und Interleukin-6 (IL-6) bei trainierten und untrainierten Personen2. Einige Vorteile des vermehrten Verzehrs von Obst und Gemüse können durch Ergänzung der täglichen Ernährung durch ein Saftpulverkonzentrat (JPC, juice powder concentrate) erreicht werden. In einer Pilotstudie wurde beispielsweise festgestellt, dass JPC zu einer Reduktion von Plasma-Carbonylgruppen in Proteinen (CP) und der Malondialdehyd-(MDA)-Konzentrationen bei trainierten männlichen Radsportlern führte3. CP gilt gemeinhin als Marker von oxidativ geschädigten Proteinen im Plasma; MDA ist ein Parameter der Lipidperoxidation4. Eine Studie bei untrainierten Probanden fand heraus, dass eine 11-wöchige Zufuhr von JPC verschiedene Marker der Immunfunktion und von oxidativem Stress positiv beeinflusste; insbesondere kam es zu einer Zunahme von Gamma-Delta-T-Zellen und der Absorptionskapazität für Sauerstoff radikale im Plasma, während das Plasma-Zytokin Interferon-y reduziert wurde5. Stress wirkt sich sicher schädlich auf die Immunität aus und kann die Anfälligkeit gegenüber Infektionserregern erhöhen6. Regelmäßiges körperliches Training kann die endogenen
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Aim of the study: The objective of the presented study9 was to evaluate any effects of an encapsulated Juice Powder Concentrate (JPC, Juice PLUS+®, NSA, Collierville, TN, USA), compared to placebo, on blood concentrations of oxidative stress and immune biomarkers in a homogeneous cohort of men. Additionally duty days lost to illness and working hours over an extended period of 28 weeks (wk) were analyzed. These subjects were a trained and disciplined cohort living in a group environment following a standardized diet and training regimen (police special anti terrorism forces “Cobra”). Design and Methods: Trained men (n=41, 34±5 years, VO2max 55±7mL•kg-1•min-1, non smokers) were randomly assigned in a double blind manner to either JPC (n=21) or placebo (n=20). Dietary supplement use was prohibited during the study period. The JPC capsules provided approximately 7.5mg ß-carotene, 200mg vitamin C, 60mg vitamin E, 600µg folate and about 63kJ per day. All subjects took six capsules daily (2 x 3 capsules) with meals for 28 wk. Multiple 7-d food records monitored dietary intake. The group physician documented all illnesses, training, working hours and other stressors over the entire study period of 28 wk. Blood samples were collected at baseline and study wk 4, 8, 16 and 28, then analyzed for CP, TNF-α, IL-6, SOD and GPx. Measurement of CP used chemiluminescent detection after derivatization with dinitrophenyl-hydrazine. Assess ment of plasma protein concentration used the bicinchoninic assay. Quantitation of IL-6 and TNF-α used ELISA techniques. Determination of SOD and GPx activities from erythrocyte lysate was performed by assay kit techniques. Statistics: Data obtained for CP, TNF-α, IL-6, SOD and GPx were analyzed using a 5 (time) x 2 (treatment) repeated measures ANOVA with grouping factors to show group differences over time. To evaluate differences between treatments at specific time points, additional analysis used t-tests. Comparison of duty days lost due to illness used the binomial test. Evaluation of bivariate relationships used Pearson’s correlation coefficient and regression analysis.
antioxidativen Enzymsysteme anpassen – es kann beispielsweise die Aktivität von Superoxid-Dismutase (SOD) und Glutathionperoxidase (GPx) in Erythrozyten erhöhen. Dies könnte zu einer verminderten oxidativen Schädigung und zu einer erhöhten Resistenz gegenüber oxidativem Stress führen7. Der Einfluss von antioxidativer Nahrungsergänzung und körperlichem Training auf diese Enzymaktivitäten ist unklar8. Studienziel: Ziel der vorliegenden Studie9 war die Untersuchung der Wirkungen eines Saftpulverkonzentrats in Kapselform (JPC, Juice PLUS+®, NSA, Collierville, TN, USA), im Vergleich zu Placebo, auf die Blutkonzentrationen von Biomarkern von oxidativem Stress und Immunfunktion in einer homogenen Kohorte von Männern. Außerdem wurde der Verlust an Arbeitstagen auf Grund von Erkrankungen und die Arbeitsstunden während eines längeren Zeitraums von 28 Wochen analysiert. Bei diesen Probanden handelte es sich um eine trainierte und disziplinierte Kohorte, die in einem Gruppenumfeld lebte, in dem ein standardisiertes Ernährungsund Trainingsschema eingehalten wurde (Polizei-Antiterrorspezialeinheit “Cobra”). Design und Methodik: Trainierte Männer (n=41, 34±5 Jahre, VO2max 55±7ml•kg-1•min-1, Nichtraucher) wurden randomisiert unter Doppelblindbedingungen der JPC-Gruppe (n=21) oder Placebo-Gruppe (n=20) zugewiesen. Eine Nahrungsergänzung war während der Studienperiode nicht erlaubt. Die JPC-Kapseln lieferten ca. 7,5mg Beta-Karotin, 200mg Vitamin C, 60mg Vitamin E, 600µg Folat und etwa 63kJ pro Tag. Alle Probanden nahmen täglich sechs Kapseln (2 x 3 Kapseln) zu den Mahlzeiten über 28 Wochen ein. Anhand von mehreren 7-Tages-Ernährungsprotokollen wurde die Nahrungszufuhr überwacht. Der Gruppenarzt dokumentierte alle Ekrankungen, das Training, die Arbeitsstunden und andere Stressoren während der gesamten 28-wöchigen Studienperiode. Blutproben wurden zu Studienbeginn und in Studienwoche 4, 8, 16 und 28 entnommen und dann auf CP, TNF-α, IL-6, SOD und GPx hin analysiert. Die Messung von CP erfolgte mittels Chemi-
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Results: Both groups had inadequate fruit and nonstarchy vegetable intake (< 4 servings per day). From wk 8-28, the placebo group reported 50% more illness days than the JPC group (P=0.068). From week 16 to 28 working hours increased 45% in both groups due to the Austrian chairmanship of the European Union from January to June 06. Concentrations of CP after 16 and 28 wk were significantly lower in JPC compared to placebo group (P
