کراتین کیناز (CK)

در سال 2002 مایکل و همکارانش تأثیر مکمل سازی کراتین را بر روی 19 بازیکن مرد هندبال که به طور میانگین 2 ± 5/14 سال سابقه تمرینات هندبال را داشتند، بررسی کردند. در این تحقیق آزمودنی ها به دو گروه کراتین (10= n) و دارونما (9= n) تقسیم کردند. گروه کراتین به مدت 5 روز و هر روز 20 گرم کراتین مصرف کردند و گروه شبه دارو به همین شکل به مصرف مالتودکسترین پرداختند. میانگین برون داد توان اندام فوقانی این آزمودنی ها از طریق یک نوبت شامل 10 تکرار پرس سینه با 40 درصد حداکثر قدرت و سپس بعد از 2 دقیقه استراحت نوبت دوم شامل تکرار همین وزنه تا سر حد خستگی و میانگین برون داد توان اندام تحتانی به همین شکل با 70 درصد حداکثر قدرت ، ارزیابی شد. نتایج این تحقیق نشان داد که میانگین برون داد توان هم در اندام فوقانی و هم در اندام تحتانی در نوبت اول که شامل 10 تکرار بود ، در هیچ یک از گروه ها تفاوت معنی داری نداشت ولی در نوبت دوم که تکرار تا سر حد خستگی بود ، میانگین برون داد توان ، هم در اندام فوقانی و هم در اندام تحتانی در افراد گروه کراتین پیشرفت معنی داری داشت [60] .
2 ـ 2 ـ 12 . انتقال کراتین
در بدن کراتین کمی در جایگاه های ساخت آن پیدا می شود، پس بنابراین کراتین باید از جایگاههای ساخت آن به مناطق ذخیره و مصرف آن منتقل شود. بطور ویژه اندام های که حاوی سطوح بالایی از آنزیم های AGAT , GAMT هستند دارای حداقل سطوح کراتین کیناز (آنزیم مسئول برای فسفریلاسیون کراتین به فسفوکراتین) می باشد. از آن جهت که کراتین تنها در ارگان های خاصی ساخته می شود. بنابراین باید وارد سیستم گردش خون شده تا به بافت های دیگری از قبیل عضلات اسکلتی که بافت های مصرف کننده این ماده هستند برسد. بازجذب سلولی کراتین در اندام ها از طریق تنظیم کاهشی1 این سیستم ها در نتیجه در معرض طولانی مدت قرار گرفتن آنها در برابر کراتین صورت می گیرد [12] .
انتقال کراتین از خون به بافت ها به واسطه گرادیان غلظت از طریق انتقال دهنده وابسته به سدیم و کلر صورت می گیرد. دامنه Km انتقال دهنده کراتین بین 120 تا 160 میلی مول قرار دارد و به گونه های جانوری و موقعیت انتقال دهنده بستگی دارد. به علاوه ، سطوح خونی کراتین بین گونه های مختلف به این ترتیب است: ( انسانها < خرگوش < موش < موش صحرایی) محتوی کراتین تام بدن به نوع تارهای عضلات اسکلتی نیز وابسته است. بطوری که تارهای نوع دو حاوی سطوح بالاتری از cr و pcr میباشند. برای مثال: مشخص شده است که تارهای نوع IIa و IIb موش ها در عضله نعلی حاوی 32 میلی مول فسفوکراتین و 7 میلی مول کراتین می باشد ، در حالی که تارهای نوع I آنها حاوی 16 میلی مول فسفوکراتین و 7 میلی مول کراتین است. بنابراین جذب کراتین در عضلات به نوع تارهای آنها بستگی دارد. سطوح درون عضلانی کراتین در انسانها 125 میلی مول در کیلوگرم عضله خشک می باشد که 60% کل آن به شکل فسفو کراتین است اما در سطوح کراتین عضلات اسکلتی انسان می تواند در محدوده 110 تا 160 میلی مول بر کیلوگرم عضله خشک باشد. کاتکولامین ها، 1-IGF انسولین و ورزش میتواند بازجذب کراتین در عضلات را تحت تأثیر قرار دهد.
برای مثال ادوم1 و همکارانش در مطالعه ای بر روی موش ها به این نتیجه رسیدند که هورمون تیروئید محتوی کراتین تام بدن را می تواند تا سه برابر افزایش دهد. 1- IGF این مقدار را 40 تا 60 درصد افزایش میدهد و انسولین میتواند محتوی کراتین تام را دو الی سه برابر کند. سایر مطالعات نیز نشان داده اند که هم انسولین و هم کربوهیدرات تجمع کراتین تام بدن را هم در انسان ها و هم در موش ها، بالا می برد. علاوه بر این ثابت شده است که ورزش از طریق افزایش جریان خون باعث افزایش بازجذب کراتین میشود [61] .
2 ـ 2 ـ 13 . جذب و توزیع کراتین مصرفی در بدن
کراتین خوراکی به دو شکل محلول و یا جامد مصرف می شود. جذب کراتین خوراکی در بدن توسط خواص فیزیکی شیمیایی و مولکولی آن و همچنین جریان خون تعیین می شود. داروها و مواد غذایی میتوانند از طریق انتشار ، انتقال فعال ، انتشار تسهیل شده و یا گذرگاه های خارج سلولی از دستگاه اپی تلیال معدی – روده ای وارد جریان خون شوند. بدلیل اینکه کراتین از لحاظ ساختاری شبیه اسیدهای آمینه ( برای مثال آرژنین و یا لیسین2) است ، می تواند از طریق انتقال دهنده های اسید آمینه ، انتقال دهنده های پیتیدی یا انتقال دهنده های ویژه ( مثلاًتورین3) وارد سیستم گردش خون شود. همچنین کراتین میتواند از طریق گذرگاه های خارج سلولی وارد این سیستم شود. وزن مولکولی کراتین 131 ، دارای بار الکتریکی مثبت و ضریب مولکولی 7/2 میباشد لذا میتواند از این گذرگاه ها عبور کند. بدنبال مصرف مقادیر پایین کراتین ( 10-20 گرم ) ، غلظت پلاسمایی کراتین تنها در دو ساعت اولیه در حداکثر خواهد بود. اما مصرف مقادیر بیشتر ( بالاتر از 10 گرم ) حتی بعد از سه ساعت از مصرف آن باز غلظت پلاسمایی آن به حداکثر میرسد. کراتین موجود در خون به داخل سلول های عضلانی ، سلولهای سفید خون ، سلولهای قرمز خون ، مغز ، اسپرم پخش میشود [61 ، 62] .
2 ـ 2 ـ 14 . ارتباط فیزیولوژیکی کراتین ـ واکنش کراتین کیناز
برای انجام ورزش ، انرژی لازم است و این انرژی به لحاظ شیمیایی در قالب ATP تأمین میشود. با این وجود ATP نمیتواند به مقدار فراوان جمع شود و ذخیره ATP درون عضلانی به 24 میلی مول بر کیلوگرم عضله خشک محدود میشود از طرف دیگر غلظت کراتین فسفات (pcr) در عضله اسکلتی تقریباً 3 تا 4 برابر ATP در سلولهای عضلانی اندک است و تنها بخشی از آن را میتوان به عنوان منبع ذخیره انرژی د
انست. وقتی غلظت ATP سلولی کاهش فراوانی پیدا میکند خستگی عارض میشود در حین خستگی در تمرینات شدید کل میزان ATP عضله به ندرت بیشتر از 25 الی 30 % کاهش مییابد. بدلیل اینکه خستگی با کاهش غلظت داخل سلولی ATP همراه است ، برای به تأخیر انداختن خستگی بازسازی ATP با سرعتی تقریباً مشابه هیدرولیز ATP ضروری است. در تارهای عضلانی تند انقباض ، ذخیره بالایی از فسفر کراتین برای بازسازی فوری ATP هیدرولیز شده طی فعالیت های کوتاه مدت یا شدت بالا وجود دارد ، بعلاوه فعالیت آنزیم کراتین کیناز (CK) در این گونه عضلات نیز بسیار بالا است. این آنزیم منجر به کاتالیز واکنش زیر میشود که در آن یک گروه فسفات از pcr به ADP ( آدنوزین دی فسفات ) منتقل شده تا ATP و کراتین حاصل شود. این واکنش به صورت دوطرفه بوده و توسط کراتین کیناز کاتالیز میشود.
بنابراین مجموعه واکنش بالا هومئوستاز1 ( تعادل پایدار ) ATP به هنگام انقباض را برقرار میسازد. این واکنش بعنوان واکنش کراتین کیناز نامیده میشود. چون توسط آنزیم کراتین کیناز کاتالیز میشود [13] .
2 ـ 2 ـ 15 . سازوکار عمل کراتین
کراتین اثرات مختلفی را در داخل عضله اعمال میکند و از طریق این تأثیرات باعث بهبود عملکرد ورزشی ، همچنین بهبود عملکرد عضلانی و سوخت و ساز انرژی در شرایط بیماری های خاص میشود. سازوکارهای متعددی برای توزیع افزایش عملکرد ورزشی به دنبال مصرف کوتاه مدت و طولانی مدت کراتین ارائه شده است [31] .
2 ـ 2 ـ 16 . سوخت و ساز انرژی
غلظت آدنوزین تری فسفات (ATP) هم باعث حفظ فرایندهای فیزیولوژیکی شده و هم از بافت ها در برابر تخریب ناشی از کمبود اکسیژن2 محافظت میکند .کراتین از طریق نقشی که در سیستم انرژی Pcr-ATP بر عهده دارد در تولید ATP نقش دارد.
این سیستم از یک سو می تواند به عنوان یک بافر موقتی و زودگذر1 برای حفظ غلظت ATP عمل کند و از طرف دیگر میتواند به عنوان یک بافر انرژی فضایی2 عمل کند [13] .
کراتین و فسفو کراتین به عنوان یک بافر زودگذر ، در فرایند شاتل ATP از میتوکندری به داخل سیتوزول درگیر هستند. کراتین و ATP در یک واکنش برگشت پذیر توسط آنزیم کراتین کیتاز با همدیگر ترکیب شده و ADP و فسفو کراتین (pcr) را تشکیل میدهند. این واکنشی است که از یک طرف هم میتواند به عنوان بافر زودگذر و موقتی انرژی باشد و هم بافر PH باشد. در مواقعی که PH پایین است ( تجمع اسید لاکتیک حین ورزش ) واکنش تمایل به تولید ATP دارد. برعکس طی دوره های برگشت به حالت اولیه ( ریکاوری ) یعنی موقعی که تولید ATP به روش هوازی شروع میشود. واکنش به سمت راست یعنی افزایش سطوح فسفو کراتین گرایش پیدا میکند [31 ، 63] .
Cr + ATP PCr + ADP
این بافر PH و انرژی در حقیقت یکی از سازوکارهایی است که کراتین از طریق آن باعث افزایش عملکرد ورزشی میشود. سرانجام کراتین معمولاً در تنظیم گلیکولیز نقش دارد.
موقعی که کراتین بافتی انسان ها و حیوانات تخلیه میشود ، آنها از طریق افزایش آنزیم های اکسایشی از قبیل کراتین کیناز میتوکندری ، سوکسینات دهیدروژناز 3، سیترات سنتتاز4 و انتقال دهنده های 4-GLUT سازگاری پیدا میکنند. همه این پروتئین ها در سوخت و ساز هوازی درگیرند و میتوانند فقدان انرژی بی هوازی را که توسط سیستم ATP-PCr تهیه میشود جبران کنند. اطلاعات کمی درباره اینکه چگونه افزایش ذخایر درون سلولی کراتین بر روی فعالیت این آنزیم ها تأثیر میگذارد در دسترس است.
در مطالعه ای که توسط برانون5 و همکارانش در سال 1997 بر روی موش ها صورت گرفت ، مشخص شد که بدنبال مصرف 3/3 میلی گرم کراتین در هر گرم از غذای آنها میزان فعالیت سیترات سنتتاز در عضله نعلی آنها افزایش پیدا کرده بود [31].
2 ـ 2 ـ 17 . ساخت پروتئین
یکی از اثرات سودمند مصرف کراتین در افراد جوان و سالم افزایش اندازه فیبرهای عضلانی و افزایش توده بدون چربی بدن است [31] . بویژه بارگیری کراتین به مقدار 20 گرم در روز به مدت چهار تا 24 روز باعث افزایش توده بدن به میزان یک تا دو کیلوگرم همراه با افزایش توده عضلانی میشود [64 ، 65] .