WYWIAD: jak właściwie odżywiać końskie mięśnie

2

Współczesna medycyna weterynaryjna koni oraz dokonania z obszaru bioinformatyki pozwalają nam na personalizację żywienia koni. O tym w jaki sposób właściwie budować masę mięśniową koni oraz umożliwić im właściwą regenerację po wysiłku opowiada lek. wet. Katarzyna Szcześniak, doktorantka w Katedrze Nauk Fizjologicznych Wydziału Medycyny Weterynaryjnej SGGW, prowadząca jednocześnie całodobową lecznicę koniKarivet”.

KZJ: Nutrigenomika – czym jest ten obszar badań naukowych? W jaki sposób wyniki analiz mogą przekładać się na codzienną pracę treningową oraz żywienie koni?

Lek. wet. Katarzyna Szcześniak: W każdej komórce żywego organizmu, a konkretnie w jądrze komórkowym, znajduje się komplet informacji genetycznych zapisanych w postaci DNA (kwasu dezoksyrybonukleinowego). Aby DNA zmieściło się w tak małej strukturze musi być bardzo ściśle upakowane. W zależności od typu i aktywności komórki wybrane fragmenty nici DNA są rozpakowywane i wykorzystywane jako „instrukcja” do budowy m.in. organelli komórkowych, enzymów czy receptorów. Proces ten nazywamy ekspresją genów. W tym momencie dochodzimy do sedna nutrigenomiki, która jest dziedziną nauki polegającą na badaniu zależności pomiędzy składnikami pokarmowymi a ekspresją genów w komórce. Nutrigenomika łączy w sobie kilka nauk podstawowych, a najważniejsze z nich to: żywienie, biologia molekularna oraz bioinformatyka. Dzięki analizie bioinformatycznej danych z poziomu molekularnego jesteśmy w stanie określić w jaki sposób dany składnik żywieniowy lub cała dieta wpływa na funkcjonowanie organizmu. Praktyczne zastosowanie nutrigenomiki ma na celu zoptymalizowanie żywienia w stosunku do potrzeb, np. w stosunku do obciążeń treningowych czy  toczących się procesów chorobowych a w przyszłości umożliwić zindywidualizowanie żywienia dla poszczególnych osobników (ekspresja genów różni się bowiem w zależności od osobnika).

Współczesna nauka kładzie coraz większy nacisk na poznanie mechanizmów molekularnych, leżących u podstaw poznanych dotychczas procesów biologicznych. Tendencja ta dotyczy również nauk weterynaryjnych. W 2009 roku dokonano kompletnego zmapowania genomu konia, dzięki czemu możliwe stały się badania genomiczne tego gatunku. Od tego wydarzenia upłynęło zaledwie kilka lat, dlatego mechanizmy molekularne wielu procesów fizjologicznych czy patologicznych nie zostały jeszcze poznane u konia. Mam nadzieję, że również nasze badania przyczynia się do rozwoju i wykorzystania tej gałęzi nauki w badaniach prowadzonych na koniach.

Biorąc pod uwagę Twoje badania – na co należy zwracać uwagę żywiąc konia, którego mięśnie powinny wykonywać i wytrzymywać konkretną pracę – chodzi zarówno o trening siłowy, jaki i wytrzymałościowy?

Lek. wet. Katarzyna Szcześniak: Problem powysiłkowego przeciążenia mięśni jest dość powszechny. Co istotne, nie musi dotyczyć tylko i wyłącznie koni z najwyższej sportowej półki, ale również tych wykonujących pracę rekreacyjną. W mojej codziennej pracy terenowego lekarza weterynarii zaobserwowałam, że spośród koni, które miały wykonane przeglądowe badanie biochemiczne krwi, około 70 proc. przypadków wykazywało wzrost aktywności enzymów związanych z powysiłkowym przeciążeniem mięśni. To pokazuje, jak dużym wyzwaniem jest dobór odpowiedniego programu żywieniowego w stosunku do obciążeń treningowych (nawet tych niewielkich).

Problem ten jest złożony, ale warto pamiętać, że czynnikami kluczowymi dla utrzymania „zdrowych mięśni” są – białko, rodzaj źródła energii, nawodnienie i elektrolity oraz przeciwutleniacze. Zwiększone zapotrzebowanie na białko u koni pracujących związane jest z jego zużyciem na budowę mięśni, oraz ze zwiększoną utratą azotu z potem w trakcie wysiłku. Jak dotąd, nie wiemy jak konkretny wysiłek kształtuje zapotrzebowanie na białko. Może one ulegać zmianie w zależności od wielu czynników, chociażby potliwości (koń może wypocić ilość azotu odpowiadającą na 200g białka surowego!). Podawane wartości oscylują w granicach 2-2,5 g/białka surowego/kg m.c. dziennie przy intensywnym wysiłku. Niestety brak dokładnych wytycznych skutkuje częstym przekarmianiem białkiem, co może powodować zaburzenia równowagi kwasowo-zasadowej, zwiększać produkcję ciepła w organizmie oraz zwiększać wydalanie mocznika (pamiętajcie o stałym dostępie do wody!). Zwiększona ilość wydalanego mocznika może wpływać negatywnie na jakość powietrza wdychanego przez konie przebywające w pomieszczeniach zamkniętych. Na zakwaszenie i przegrzanie wrażliwe są zwłaszcza konie rajdowe, dlatego zawartość białka w ich diecie powinna być niższa.

W praktyce najlepszymi źródłami białka dla końskiego atlety jest…(tu może Was zaskoczę) siano z młodych nieprzerośniętych źdźbeł. Świetnym rozwiązaniem jest również dodatek do siana roślin motylkowych, co w Polsce z nieznanych powodów nie jest popularnym rozwiązaniem. W USA powszechną praktyką jest karmienie koni sianem z lucerny (ang. Alfa-alfa). Dodatkowym źródłem białka jest również owies. Oczywiście można też wykorzystywać alternatywne źródła pojawiające się w komercyjnych mieszankach, np. soja czy spirulina.

Zdaniem lek.wet. Katarzyny Szcześniak najlepszymi źródłami białka dla końskiego atlety jest… siano z młodych nieprzerośniętych źdźbeł. Świetnym rozwiązaniem jest również dodatek do siana roślin motylkowych. (Foto: Alexas_Fotos)

 

Ostatnimi czasy bardzo gorącym tematem jest suplementacja diety w aminokwasy i ich pochodne. Aminokwasy rozgałęzione (BCAA) mogą służyć, jako źródło energii podczas wysiłku, poprawiać powysiłkową odbudowę zapasów glikogenu w komórkach mięśniowych oraz pobudzać syntezę białka. Niestety dotychczas nie potwierdzono ich właściwości u koni. Zastosowania nie znaleziono także dla cieszącej się bardzo dużą popularnością u ludzi kreatyny – ponieważ okazała się bardzo słabo wchłaniana z końskiego przewodu pokarmowego.

Kolejna substancja, o której mogliście słyszeć: karnityna, może zwiększać wydolność tlenową koni, chociaż badania nie potwierdziły wpływu jej suplementacji na zwiększenie jej stężenia w mięśniach szkieletowych konia.

Kolejnym niezbędnym elementem jest oczywiście energia do pracy mięśnia. U konia – jak i u innych gatunków podstawowym składnikiem do produkcji energii podczas krótkotrwałego intensywnego wysiłku (jak również długotrwałego wysiłku o mniejszej intensywności) jest glikogen mięśniowy. Natomiast to, co wyróżnia konie na tle innych gatunków, to czas potrzebny do powysiłkowej odbudowy glikogenu, który jest 2-3 krotnie dłuższy i wynosi (aż!) 48-72 godziny (u człowieka 2,5-24h). Badania potwierdzają, że konie poddawane regularnemu wysiłkowi mają obniżony poziom glikogenu w mięśniach – co przekłada się bezpośrednio na obniżenie wydolności. Dodatkowo, dieta bogata w łatwostrawne węglowodany (skrobie), która powoduje znaczne przyśpieszenie odbudowy glikogenu u innych zbadanych gatunków, nie zdaje egzaminu u konia. Wynika to prawdopodobnie z mniejszego wchłaniania węglowodanów z jelita cienkiego, jak również wolniejszego wychwytu glukozy przez komórki mięśniowe. Należy również pamiętać, że zwiększanie ilości skrobi w diecie konia wiążę się z wieloma negatywnymi skutkami zdrowotnymi.

W naturalnym środowisku konia głównym źródłem energii jest fermentacja węglowodanów strukturalnych w jelicie grubym. Nie jest ona w stanie zapewnić odpowiedniej ilości energii dla intensywnej pracy mięśni, ale krótko-łańcuchowe kwasy tłuszczowe (ang. short chain fatty acids, SCFA; warto zapamiętać tę nazwę również ze względu na ich dobroczynne działanie dla zdrowia ludzkiego), które powstają w jej wyniku pomagają zmniejszać zużycie glukozy w okresie powysiłkowym i tym samym pozwalają na jej wykorzystanie do odbudowy glikogenu. Dobrym źródłem SCFA są wysłodki buraczane, czy mniej popularna łuska sojowa. Proces fermentacji nie może oczywiście mieć miejsca bez odpowiedniej mikroflory zamieszkującej jelito grube.

Alternatywnym źródłem energii dla pracy mięśni są długołańcuchowe kwasy tłuszczowe pochodzące z pokarmu oraz z triglicerydów zmagazynowanych w tkance tłuszczowej. W badaniach potwierdzono, że dodatek tłuszczu w diecie powoduje zwiększenie wykorzystania kwasów tłuszczowych, jako źródła energii dla komórek mięśniowych. Wydaje się to być szczególnie korzystne dla koni wykonujących długotrwały, średnio intensywny wysiłek (np. rajdowych). Dodatkowo tłuszcze – dzięki swojej kaloryczności – znakomicie sprawdzają się w uzupełnieniu niedoborów energetycznych u koni ciężko pracujących, bez wywoływania skutków ubocznych towarzyszących podawaniu skrobi.
U ludzi ważną strategią używaną w celu przyśpieszenia odbudowy zapasów glikogenu oraz jako alternatywne źródło energii dla komórek mięśniowych wykonujących intensywny wysiłek jest białko a szczególnie BCAA. Jak wspomniałam wyżej, u koni nie potwierdzono dotychczas podobnego efektu BCAA.

Na koniec chciałabym podkreślić, że dla odbudowy glikogenu mięśniowego ogromne znaczenie ma odpowiednie nawodnienie organizmu. Badania pokazały, że powysiłkowe podanie siana razem z dożylną płynoterapią spowodowało przyśpieszenie tempa odbudowy glikogenu do poziomu uzyskiwanego zazwyczaj po spożyciu wysoko skrobiowego posiłku.

Spośród koni, które miały wykonane przeglądowe badanie biochemiczne krwi, około 70 proc. przypadków wykazywało wzrost aktywności enzymów związanych z powysiłkowym przeciążeniem mięśni.  (Foto: carolem41)

 

O suplementacji elektrolitów można by napisać oddzielny artykuł. Oczywiście niedobory niektórych jonów mogą negatywnie wpłynąć na siłę i częstotliwość skurczów mięśnia. Warto uważać na nadmiar podaży wapnia w diecie, który może powodować asynchroniczne skurcze przepony przy długotrwałym wysiłku (konie rajdowe).
Niekorzystnym produktem przemian energetycznych w komórce mięśniowej są wolne rodniki. W niektórych badaniach wykazano, że ich powstawanie może odpowiadać za powysiłkowe uszkodzenia i bolesność mięśni. Na szczęście w zdrowej komórce istnieje szereg systemów antyoksydacyjnych walczących z powstającymi rodnikami. Możemy je wspomóc dodając do diety witaminę E (szczególnie gdy zwiększamy ilość tłuszczu w diecie) i selen, które są składnikami niezbędnymi do działania systemów antyoksydacyjnych.

Brałaś udział w badaniach związanych z oceną powysiłkowego uszkodzenia mięśni oraz możliwości zwiększenie ich regeneracji i przyrostów. Na czym polegały badania?

Lek. wet. Katarzyna Szcześniak: Celem badań było zidentyfikowanie i lepsze poznanie alternatywnych rozwiązań wspomagających regenerację i przyrost mięśni u koni. Badane były dwie substancje wykorzystywane do suplementacji koni: kwas β-hydroksy-β-metylomasłowy (HMB) oraz gamma-oryzanol (GO). HMB to pochodna aminokwasu leucyny, o dobrze udokumentowanym działaniu u ludzi, zarówno w stanach patologicznych (jak AIDS czy choroba nowotworowa) oraz fizjologicznych (jak aktywność sportowa czy starczy zanik mięśni). GO, uzyskiwany z oleju z otrąb ryżowych, ma przypisywane właściwości anaboliczne i nawet przez pewien czas znajdował się na liście substancji zakazanych Międzynarodowej Federacji Jeździeckiej (FEI). Co ciekawe w żadnym z dotychczasowych badań nie potwierdzono jego działania anabolicznego, jednak jego stosowanie u ludzi wydaje się mieć szereg działań prozdrowotnych nie związanych bezpośrednio z mięśniami np. antyoksydacyjne, jak również obniżające stężenie złego cholesterolu.

Według mojej wiedzy HMB jest jedyną pochodną aminokwasową, której działanie zostało udowodnione u koni. Potwierdza to między innymi poprzednie badanie przeprowadzone w Szkole Głównej Gospodarstwa Wiejskiego. W badaniu wykorzystano grupę koni wyścigowych, które otrzymały 3 miesięczną suplementację GO i HMB. Wykazano znaczące obniżenie aktywności kinazy kreatyninowej (świadczącej o uszkodzeniu komórek mięśniowych) oraz stężenia mleczanów (produkt beztlenowych przemian energetycznych w komórce mięśniowej) we krwi koni suplementowanych w porównaniu do koni otrzymujących placebo. Suplementem o silniejszym działaniu okazało się HMB i dlatego na tej substancji chciałabym się dzisiaj skoncentrować.

Badanie przeprowadzone przez nasz zespół było badaniem nutrigenomicznym. Chcieliśmy w nim przyjrzeć się bliżej mechanizmowi działania HMB, oraz sprawdzić jakie inne potencjalne korzyści może nieść jego suplementacja w diecie konia. W tym celu postanowiliśmy zbadać wpływ HMB na ekspresję genów w komórkach satelitowych (KS) mięśnia konia w warunkach in vitro. Nie bez przyczyny zdecydowaliśmy się na KS, są to małe jednojądrzaste komórki o cechach komórek macierzystych i odpowiadają za regenerację i wzrost mięśni. W badaniu wykorzystaliśmy technikę mikromacierzy, która pozwala zbadać ekspresję wielu tysięcy genów, w krótkim czasie. Wyniki badań zostały opublikowane w czasopismach „British Journal of Nutrition”2 oraz „Genes and Nutrition”3.

Ile koni było w nie zaangażowanych?

Lek. wet. Katarzyna Szcześniak: Odpowiednio 24 w badaniu nad enzymami mięśniowymi i 6 koni w badaniu nurtigenomicznym.

Jakie najciekawsze wnioski płyną z Twoich analiz?

Lek. wet. Katarzyna Szcześniak: Nasze badanie pokazało wpływ HMB na ekspresję genów związanych z syntezą białka oraz proliferacją i różnicowaniem KS. Może to sugerować jego wpływ na przyrosty mięśniowe u koni, jednak jest to tylko potwierdzenie działania udowodnionego już u ludzi. Moim zdaniem znacznie ciekawszym spostrzeżeniem jest wykazanie wpływu HMB na geny związane z tak zwanym metabolizmem energetycznym komórki. Z badań na ludziach wiemy, że HMB może w pewnych warunkach wspomagać utratę tkanki tłuszczowej, lub nawet zwiększać wydolność tlenową, jednak mechanizmy tego działania nie zostały dotychczas poznane. W naszym eksperymencie po raz pierwszy zbadano wpływ HMB na ekspresję wszystkich genów w komórce i okazało się, że może wpływać chociażby na wychwyt glukozy, utlenianie glukozy i kwasów tłuszczowych oraz lipolizę. Jak wspomniałam wyżej, pozyskanie źródeł energii oraz regeneracja zapasów glikogenu w komórkach mięśniowych stanowi duże wyzwanie w żywieniu konia sportowego/pracującego. Dlatego daleko idącym wnioskiem płynącym z analiz jest to, że HMB może być alternatywnym składnikiem żywieniowym pomagającym w optymalizacji wzrostu i regeneracji komórek mięśniowych koni. Oczywiście podkreślam, że należy to potwierdzić w badaniach przyżyciowych, ponieważ badania in vitro nie uwzględniają ogromnej liczby czynników modyfikujących ekspresję genów, które mogą występować w żywym organizmie (in vivo).

 

O kim mowa: 

Lek. wet. Katarzyna Szcześniak lekarz weterynarii, absolwentka SGGW w Warszawie w 2011 r, doktorantka w Katedrze Nauk Fizjologicznych Wydziału Medycyny Weterynaryjnej SGGW. Z końmi związana od 18 lat. W trakcie studiów praktykowała m.in. w Niemczech i USA, po ukończeniu studiów – w Szpitalu Koni Służewiec. Obecnie prowadzi całodobową lecznicę koni – „Karivet”. Podczas codziennej pracy stara się zachować holistyczne podejście do zdrowia koni. Oczywiście mam kilka ulubionych zagadnień takich – są nimi choroby układu ruchu, przewodu pokarmowego, żywienie oraz okulistyka.

 

 

Jesteście zainteresowani publikacjami? Jeśli ta,  to zachęcamy do lektury:

1. Ostaszewski, P., Kowalska, A., Szarska, E., Szpotański, P., Cywinska, A., Bałasińska, B., & Sadkowski, T. (2012). Effects of β-Hydroxy-β-Methylbutyrate and γ-Oryzanol on Blood Biochemical Markers in Exercising Thoroughbred Race Horses. Journal of Equine Veterinary Science, 32(9), 542-551.
2. Szcześniak, K. A., Ciecierska, A., Ostaszewski, P., & Sadkowski, T. (2016). Characterization of equine satellite cells transcriptomic profile response to β‐hydroxy‐β‐methylbutyrate (HMB). British Journal of Nutrition, DOI:10.1017/S000711451600324X.
3. Szcześniak, K. A., Ciecierska, A., Ostaszewski, P., & Sadkowski, T. (2016). Transcriptomic profile adaptations following exposure of equine satellite cells to nutriactive phytochemical gamma-oryzanol. Genes & Nutrition, 11(1), 1.

Badania były finansowane z grantu Narodowego Centrum Nauki: 2011/03/B/NZ5/05697

https://www.ncn.gov.pl/sites/default/files/obrazki/logo/logo-poziom-s.png

 

 

WYWIAD: Połowa sukcesu sportowego zależy od psychiki konia

 

WYWIAD: Syndrom Wobblera u koni – rozpoznanie, diagnostyka, terapia

 

 

 

2 komentarze

Leave A Reply