Autor: Sławomir Ambroziak
Słowa kluczowe: kurkumina, mTOR, NF-kB, IL-1, IL-1Ra, IGF-1, insulina, testosteron, kortyzol, masa mięśniowa.
Kurkumina to pochodna kwasu ferulowego, nadająca żółtą barwę popularnej przyprawie orientalnej – kurkumie. Kurkumina znana jest przede wszystkim ze swoich szerokich właściwości prozdrowotnych, którym zamierzam poświęcić oddzielny artykuł, a szczególnie z aktywności hepatoprotekcyjnej, przeciwzapalnej i przeciwnowotworowej. Niewiele natomiast dowiemy się o niej, przynajmniej z publikacji polskojęzycznych, jako o suplemencie anabolicznym, sprzyjającym rozwojowi muskulatury. Kwestia ta jest natomiast istotna nie tylko dla sportowców, ale też osób w późniejszym wieku, u których dochodzi do ubytków masy mięśniowej, związanych z przebiegiem procesów chorobowych i/lub starzenia się organizmu. I właśnie ten problem zamierzam poruszyć w dzisiejszym artykule…
Kontrowersje
Niesławę w sportowym półświatku przyniosły kurkuminie badania dowodzące, że substancja ta obniża aktywność kinazy mTOR. Natomiast kinazę mTOR znają chyba wszyscy sportowcy i aktywni fizycznie: enzym ten aktywowany jest przez najsilniejsze hormony anaboliczne (przede wszystkim, przez insulinę i IGF-1), a jego aktywacja pobudza produkcję białek budujących włókna mięśniowe, prowadząc w konsekwencji do przyrostu masy i siły mięśni. Skoro więc kurkumina obniża aktywność kinazy mTOR, powinna utrudniać rozwój muskulatury, logiczne! Niekoniecznie…
Warto bowiem wiedzieć, że dowody na obniżanie przez kurkuminę aktywności tego enzymu pozyskano jedynie z badań nad tkankami pozamięśniowymi, szczególnie liniami komórek rakowych, co leży zresztą u podstaw jej właściwości przeciwnowotworowych. Okolic tkanki mięśniowej tykają może jedynie badania nad mięśniakomięsakiem prążkowanokomórkowym – nowotworem złośliwym, wywodzącym się z linii miogenicznych komórek prekursorowych, przekształcanych w mięśnie, w okresie zarodkowym. Kurkumina obniża tutaj aktywność tylko jednego kompleksu naszego enzymu – mTORC1, stymulującego syntezę białek, pozostając w dawkach terapeutycznych praktycznie bez wpływu na drugi kompleks – mTORC2, pobudzający regenerację włókien mięśniowych (Beevers, 2009; Ge, 2012). A ponieważ mTORC1, pomimo niezaprzeczalnie pozytywnej funkcji przekaźnika anabolicznego, równolegle zakłóca regenerację mięśni na szlaku miogenezy, dlatego działanie kurkuminy, obniżające aktywność mTORC1 bez wpływu na mTORC2, ostatecznie może nieść pozytywne implikacje dla hipertrofii zdrowych mięśni, w odpowiedzi na przeciążenie mechaniczne (Ge, 2012).
Wszystko to jednak tylko spekulacje, gdyż na dzień dzisiejszy nie mamy żadnych przesłanek, pozwalających twierdzić, iż do hamowania kinazy mTOR pod wpływem kurkuminy dochodzi również w niezmutowanej tkance mięśniowej. Odwrotnie: istnieją przesłanki usprawiedliwiające domniemanie, że w normalnych mięśniach kurkumina działa zupełnie odwrotnie – przyczynia się do aktywacji kinazy mTOR.
Dowodów dostarczają nam tutaj przynajmniej trzy doświadczenia – Kanga z 2010 oraz Xaviera i Denga z 2012 roku, w których badano relacje pomiędzy kurkuminą a insuliną, zachodzące w komórkach mięśniowych. Ustalono tutaj, że kurkumina działa w komórkach mięśniowych synergistycznie z insuliną, a synergizm ten opiera się w dużej mierze na wspólnej stymulacji przez obie te molekuły szlaku sygnałowego, prowadzącego do aktywacji kinazy mTOR. A ponadto, że kurkumina usprawnia pracę receptora insulinowego, co prowadzi do aktywacji szlaku na którym leży kinaza mTOR, jak również, że kurkumina przywraca aktywność tego szlaku w cukrzycy, której to chorobie towarzyszy z reguły zanik mięśni, powodowany opornością tkanki mięśniowej na insulinę, a co za tym idzie – niewystarczającą stymulacją kinazy mTOR.
Badania te wydają się dowodzić ponad wszelką wątpliwość, że kurkumina nie jest przeciwnikiem insuliny i IGF-1 oraz inhibitorem mTOR w tkance mięśniowej, a zupełnie odwrotnie – czynnikiem wzmacniającym aktywność obu tych hormonów na szlaku ich sygnalizacji anabolicznej.
Kolejne dowody są bardziej pośrednie, a wynikają z relacji pomiędzy kurkuminą a pewnymi hormonami tkankowymi – IL-1 i anakinrą.
Kurkumina – mimetyk anakinry
W kontekście dzisiejszych rozważań niezwykle ważne będą następujące fakty: kurkumina blokuje receptor IL-1 i obniża związaną z jego pobudzeniem aktywność czynnika transkrypcyjnego NF-kB, czyli ostatecznie działa niemal identycznie jak anakinra (Jobin, 1999; Jurrmann, 2005; Kalinski, 2014), który to efekt jest szczególnie wyraźnie widoczny w komórkach mięśniowych (Thaloor, 1999).
O co w tym wszystkim chodzi? Otóż, IL-1 (interleukina 1) to silny, tkankowy hormon kataboliczny, utrudniający przyrost masy mięśniowej, nazywany nawet – z uwagi na te właściwości – kataboliną. Ciężki wysiłek fizyczny, czego dowiódł Fielding w 1993 roku, prowadzi do wysokiego (250-procentowego) i długotrwałego (5-dniowego) wzrostu stężenia kataboliny w tkance mięśniowej sportowców.
Generalnie uważa się, że kataboliczna aktywność IL-1 w komórkach mięśniowych opiera się, w pierwszej kolejności, na zdolności tej interleukiny do aktywacji czynnika transkrypcyjnego NF-kB (Adams, 2002; Luo, 2003; Chevrel, 2005; Li, 2009). Aktywny NF-kB natomiast, oddziałując na geny, stymuluje m.in. produkcję miostatyny (blokującej anaboliczny szlak sygnałowy IGF-1, biegnący poprzez osławioną kinazę mTOR) oraz kilku innych molekuł o aktywności katabolicznej, a jednocześnie hamuje syntezę MyoD – mięśniowego czynnika transkrypcyjnego o aktywności miogenicznej, pobudzającego dojrzewanie włókien mięśniowych i warunkującego regenerację mięśni (Srivastava, 2013). W badaniach obserwowano więc, że nadmierny wzrost aktywności NF-kB prowadzi do degradacji białek mięśniowych i wiąże się z zanikiem i wyniszczeniem mięśni gryzoni i ludzi (Hamerman, 2002; Cai, 2004; Smith, 2005; Maurkioti, 2006; McFarlane, 2006; Dewey, 2007; Li, 2008; Tisdale, 2009; Rhoads, 2010). Dowiedziono również, że to właśnie nadmierna aktywność NF-kB odpowiada u ludzi za starczy zanik mięśni w sarkopenii (Cuthbertson, 2005), jak również w kilku typach chorób mięśniowych, między innymi w dystrofii Duchenne’a (Yang, 1998; Baghdiguian, 1999; Monici, 2003).
Wiele wskazuje na to, że IL-1 blokuje też bardziej bezpośrednio (nie tylko za pośrednictwem miostatyny) szlak sygnałowy IGF-1, jak również hamuje produkcję tego anabolicznego czynnika wzrostowego w komórkach mięśniowych (Broussard, 2004; Loell, 2011).
IL-1 hamuje też wydzielanie anabolicznej insuliny przez komórki wyspowe trzustki (Hughes, 1990; Mojtaba, 2011). A ponieważ anaboliczne sygnały insuliny biegną w komórkach mięśniowych tym samym szlakiem, co sygnały IGF-1, dlatego IL-1 blokuje jednocześnie oba te szlaki, co teoretycznie może prowadzić do oporności tkanki mięśniowej na insulinę, choć efektu tego nie udało się potwierdzić w praktyce, w badaniach naukowych (Wei, 2008).
IL-1 pobudza produkcję prostaglandyn (PGs) – hormonów tkankowych, będących mediatorami stanu zapalnego, regulujących jednocześnie metabolizm białek. W komórkach mięśniowych stymuluje jednak silniej syntezę katabolicznej PGE2, niż anabolicznej PGF2 (Baracos, 1983; Pang, 1997), co ponownie zaświadcza o anty-mięśniowym charakterze tej interleukiny.
Pewne znaczenie może mieć też tutaj pobudzający i hamujący wpływ IL-1 na produkcję i wydzielanie systemowych (wytwarzanych w gruczołach wewnątrzwydzielniczych) hormonów katabolicznych i anabolicznych – odpowiednio – kortyzolu i testosteronu, ale do tej problematyki za chwilę jeszcze powrócę.
Ostatecznie dowiedziono w ogromnej ilości badań katabolicznej aktywności IL-1 (dlatego nazwano ją kataboliną), a na szczególną uwagę zasługują te, które pokazują, że hormon ten zwiększa 2-krotnie rozpad białek mięśniowych (Zamir, 1992), zmniejsza o 13% rozmiary komórek mięśniowych (Li, 2009) oraz – w zależności od stężenia – znosi niemal całkowicie anaboliczny wpływ IGF-1 na mięśnie (Broussard, 2004).
Naturalnym przeciwnikiem kataboliny jest natomiast anakinra – hormon nazywany inaczej: antagonistą receptora interleukiny-1, a sygnowany skrótem: IL-1Ra. Antagonista receptora interleukiny-1 (IL-1Ra) to hormon zaliczany do rodziny interleukiny-1 (IL-1). Cząsteczka IL-1Ra jest prawie taka sama, jak IL-1, jednak „prawie” robi w tym przypadku ogromną różnicę. Molekuła IL-1Ra wiąże się z receptorem błonowym IL-1, jednakże, w przeciwieństwie do molekuły IL-1, nie przekazuje sygnału hormonalnego do wnętrza komórki. Tym sposobem blokuje swojej kuzynce dostęp do receptorów, obniżając jej aktywność hormonalną.
Warty podkreślenia będzie tutaj fakt, że treningi siłowe prowadzą do znacznego wzrostu poziomu IL-1Ra w krwiobiegu: Izquierdo obserwował niebagatelne zwyżki – rzędu 40, natomiast Peake – rzędu 20 procent. Może to świadczyć o tym, że organizm, adoptując się do ciężkiego wysiłku na drodze hipertrofii mięśni, ogranicza aktywność IL-1, wytwarzając bonus jej antagonisty – IL-1Ra. To z kolei wspiera zasadność przypuszczeń, że zwiększenie poziomu IL-1Ra, interwencją zewnętrzną, wspomoże hipertrofię tkanki mięśniowej, natomiast badania zdają się potwierdzać, że do wspomagania takiego dochodzi w rzeczywistości (Zamir, 1992; Cooney, 1994; Lloyd, 2003; Dionissopoulos, 2006; Loell, 2011).
Skoro więc kurkumina działa niemal identycznie, jak anakinra (IL-1Ra), czyli jest mimetykiem (naśladowcą) tego hormonu, również i jej podawanie powinno wpływać pozytywnie na aktywność kinazy mTOR w tkance mięśniowej i na przyrost masy tej tkanki.
Kurkumina a inne hormony
Ponieważ kataboliczna katabolina i anaboliczna anakinra są cząsteczkami skąpo opisanymi w powszechnej literaturze, dlatego musiałem zatrzymać się nieco dłużej na relacjach, zachodzących pomiędzy tymi hormonami a kurkuminą. Kurkumina wchodzi również w relacje z innymi molekułami anabolicznymi i katabolicznymi – głownie testosteronem i kortyzolem – o czym w tej chwili opowiem, nie rozwodząc się już jednak nad charakterem każdego z tych ogólnie znanych hormonów.
Pamiętamy z przedstawionych powyżej informacji, że IL-1 hamuje w jądrach produkcję wybitnie anabolicznego testosteronu. Jeżeli więc kurkumina obniża aktywność tej interleukiny, stężenie testosteronu powinno pod jej wpływem rosnąć. I faktycznie: prawdopodobnie, m.in. właśnie na tej drodze kurkumina podnosi prawie o 157% poziom testosteronu u szczurów, w porównaniu ze zwierzętami z grupy kontrolnej. Taki wynik uzyskał bowiem Abarikwu w 2014 roku, badając kurkuminę pod kątem jej wpływu na tkankę jąder gryzoni. W badaniu tym kurkumina powstrzymywała jednocześnie spadek poziomu testosteronu, wynikający z destrukcyjnego oddziaływania na jądra kwasu galusowego.
W kilku wcześniejszych doświadczeniach na gryzoniach dowiedziono również, że kurkumina powstrzymuje spadki poziomu testosteronu, będące efektami niekorzystnego działania na jądra niektórych leków, metali ciężkich i alkoholu (Chandra, 2007; Giannessi, 2008; Karbalay-Doust, 2011; Aktas, 2012).
Miejscem produkcji katabolicznego kortyzolu, jak pewnie wszyscy wiemy, są inne gruczoły wydzielania wewnętrznego – nadnercza. Nadnercza pobudzane są do produkcji kortyzolu głównie przez dwa hormony – ACTH i angiotensynę II, gdzie pierwszy zaliczamy do hormonów tropowych, wydzielanych przez przysadkę mózgową, drugi jest natomiast hormonem tkankowym, wytwarzanym na wczesnym etapie syntezy przez komórki wątroby. Natomiast kurkumina okazuje się silnym blokerem aktywności ACTH i angiotensyny II, w odniesieniu do komórek kory nadnerczy (Enyeart, 2009). Kiedy bowiem naukowcy dodawali do podłoża hodowli komórkowej ACTH lub angiotensynę II, produkcja kortyzolu wzrastała kilku- lub kilkunastokrotnie i utrzymywała się na tak wysokim poziomie przez kolejną dobę. Natomiast dodatek kurkuminy silnie hamował reakcję komórek nadnerczowych na stymulację ACTH i angiotensyną II, obniżając stężenie kortyzolu niemal do wartości podstawowych, po 24 godzinach ekspozycji na mieszankę jednego lub drugiego hormonu z kurkuminą.
Kortyzol metabolizowany jest w tkankach (głównie w nerkach i okrężnicy) do nieaktywnego kortyzonu, który powraca jednak do krwiobiegu i może zostać ponownie przetworzony w innych tkankach, w aktywny kortyzol, w reakcji katalizowanej przez enzym 11 beta HSD1. Enzym tej jest bardzo aktywny w wątrobie, ale szczególnie – w tkance tłuszczowej, tak więc tkanka ta jest głównym miejscem produkcji kortyzolu poza nadnerczami, z którego pochodzi ponad 2/3 puli kortyzolu pozanadnerczowego. Im więcej więc tłuszczu w organizmie – tym więcej kortyzolu, który nie tylko zmniejsza wymiary tkanki mięśniowej a zwiększa tłuszczowej, ale odpowiada przede wszystkim za skutki otyłości, nazywane zespołem metabolicznym, a objawiające się nadciśnieniem, miażdżycą i cukrzycą. Dlatego też w ostatnim czasie naukowcy pilnie poszukują inhibitorów 11 beta HSD1 – molekuł hamujących przemianę kortyzonu w kortyzol – i wspomagających na tej drodze walkę z otyłością i towarzyszącym jej zespołem metabolicznym.
Hu przebadał pod tym kątem w 2013 r. kurkuminę. Okazało się, że substancja ta jest bardzo silnym inhibitorem szczurzej i ludzkie 11 beta HSD1, skutecznie hamującym aktywność naszego enzymu w warunkach in vitro. Aby potwierdzić obserwacje uzyskane w doświadczeniach poza organizmem, autor podawał kurkuminę szczurom, badając jej wpływ na parametry krwi, związane z aktywnością kortyzolu, a prowadzące do zespołu metabolicznego: poziom cukru, triglicerydów, cholesterolu całkowitego i złego cholesterolu LDL. Ponieważ wszystkie te parametry uległy pod wpływem kurkuminy wyraźniej poprawie, autor zmuszony był uznać, że związek ten blokuje aktywność 11 beta HSD1 i obniża poziom kortyzolu również w warunkach życiowych (in vivo).
W 2012 roku Habeeband eksperymentował z przyprawami w tuczu bydła; konkretnie chodziło o kozy. Podzielił młode zwierzęta na trzy grupy, gdzie pierwsza (kontrolna) otrzymywała standardową mieszankę paszową, zaś druga i trzecia – taką samą karmę, tyle że wzbogaconą – albo czarnuszką, albo kurkumą. Po pięciu miesiącach eksperymentu autor odnotował niższy o 15% poziom kortyzolu, w porównaniu z grupą kontrolną, we krwi zwierząt karmionych paszą z dodatkiem kurkumy. Ubytek katabolicznego hormonu przełożył się tutaj ewidentnie na efekt anaboliczny, gdyż kózki wspomagane kurkumą zdobyły, w odniesieniu do kontroli, o 27% więcej masy ciała i zgromadziły o 7% więcej białka w organizmie. Czarnuszka okazała się tutaj nawet aktywniejsza od kurkumy, ale nie o niej przecież tu dzisiaj rozmawiamy…
W tej sytuacji nie możemy się dziwić, że suplementacja kurkuminy sprzyja przyrostowi masy mięśniowej, czego dowiedziono wielokrotnie, w licznych doświadczeniach, z wykorzystaniem rozmaitych metod badawczych.
Kurkumina – muskułom
Thaloor uszkodził w 1999 roku mięśnie myszy poprzez ich przemrożenie i podawał jednocześnie zwierzętom dootrzewnowo przez cztery kolejne dni, trzy różne dawki kurkuminy: 10, 20 i 40 mcg/kg wagi ciała. Okazało się, że średnia dawka działała optymalnie anabolicznie, zwiększając 8-krotnie koncentrację białek kurczliwych w uszkodzonych mięśniach (dawka najwyższa zwiększała 6-krotnie), w porównaniu z dawką najniższą.
W arsenale hormonów katabolicznych znajdziemy czynnik indukujący proteolizę (PIF), produkowany i wydzielany głównie przez komórki nowotworowe. Dożylne podanie PIF myszom prowadziło do 10-procentowej utraty masy ciała na dobę, 64-procentowej redukcji masy mięśniowej oraz 50-procentowego hamowania anabolizmu, przy 50-procentowej aktywacji katabolizmu białek (Todorov, 1996).
Informacje na temat tego czynnika idealnie potwierdził Wyke w 2004 roku. Kiedy bowiem autor badania dodał PIF do hodowli komórek mięśniowych, rozpad białek w ich wnętrzu wzmógł się nieco ponad 50 procent. Jednakże w tych kulturach komórkowych, których podłoże wzbogacono jednocześnie o kurkuminę, PIF nie był w stanie nasilić katabolizmu o większą wartość, jak niecałe 5 procent.
Jeszcze jednym, silnym hormonem katabolicznym jest TNF alfa. Związek ten m.in. pobudza w tkance mięśniowej produkcję i zwiększa aktywność czynników zaangażowanych w przebieg procesów katabolicznych. Kiedy natomiast Li potraktował w 2005 r. hodowane komórki mięśniowe – albo TNF alfa, albo jego mieszaniną z kurkuminą, kurkumina powstrzymała stymulowaną TNF alfa produkcję i aktywność molekuł odpowiedzialnych za rozpad białek mięśniowych.
Równie ciekawie wyglądały wyniki pracy Barbary Pijet z 2013 roku, też przeprowadzonej na izolowanych komórkach mięśniowych. Autorka ustaliła tutaj, że TNF alfa pobudza z jednej strony geny do produkcji czynników katabolicznych, z drugiej zaś wytłumia aktywność genów produkujących białka kurczliwe włókienek mięśniowych. Natomiast kurkumina znosi te niekorzystne efekty działania TNF alfa na mięśnie z jednej strony, z drugiej zaś wytłumia aktywność genów produkujących czynniki kataboliczne, bez ujemnego wpływu na geny produkujące białka kurczliwe.
Sportowcy dobrze wiedzą, że każda infekcja odbija się drastycznie na masie ich mięśni. Utrata masy mięśniowej jest też niekorzystnym powikłaniem ciężkich infekcji, np. posocznicy, niezwykle zresztą kłopotliwym, gdyż pogarszającym rokowania w tej chorobie; kiedy straty białek mięśniowych sięgną granicy 40%, sytuacja taka grozi zejściem śmiertelnym. Przyczyną katabolizmu infekcyjnego jest toksyna bakteryjna, znana jako lipopolisacharyd (LPS), indukująca hormony kataboliczne – TNF alfa, IL-1 i kortyzol, a blokująca jednocześnie anaboliczny czynnik IGF-1. Z tego też powodu, naukowcy poszukują leków hamujących aktywność LPS i zanik tkanki mięśniowej, związany z przebiegiem ciężkich infekcji.
Jin przebadał w 2007 r. pod tym właśnie kątem kurkuminę. Podzielił myszy na trzy grupy, gdzie jedną pozostawił do kontroli, drugiej wstrzyknął LPS, zaś trzeciej LPS wraz z kurkuminą. W grupie LPS-u masa mięśniowa i zawartość białka w mięśniach obniżyły się odpowiednio – o 11.7 i 12.3 procent, natomiast w grupie trzeciej dodatek kurkuminy niemal całkowicie powstrzymał, inicjowaną toksyną bakteryjną, utratę masy mięśni i koncentracji białek.
Podobne badanie wykonał Poylin w 2008 roku. Autor wywołał tutaj eksperymentalną posocznicę u szczurów, podające jednocześnie dootrzewnowo zwierzętom – albo kurkuminę, albo nieaktywne podłoże. W porównaniu ze zdrowymi gryzoniami, posocznica zwiększyła rozpad mięśni szczurów o ponad 50 procent, natomiast kurkumina niemal całkowicie powstrzymała w mięśniach procesy kataboliczne, związane z przebiegiem zakażenia.
Niezwykle ważnym problemem medycznym jest tzw. kacheksja – wyniszczenie mięśni, związane z przebiegiem ciężkiej choroby, najczęściej nowotworowej. Jak pamiętamy: komórki nowotworowe są źródłem katabolicznego czynnika PIF, a ponad 40-procentowa utrata białek mięśniowych stanowi zagrożenie życia i może być bezpośrednią przyczyną zgonu.
Siddiqui upatrywał w 2009 r. leku skutecznego w kacheksji, w kurkuminie. Badacz przetestował wstępnie tę substancję na izolowanych, ludzkich komórkach mięśniowych, obserwując, że dodatek kurkuminy do podłoża zmniejsza o 60% rozpad białek w ich wnętrzu, w porównaniu z komórkami hodowanymi na czystym podłożu.
Następnie autor zainfekował myszy komórkami raka okrężnicy, dzieląc gryzonie na trzy grupy, gdzie jedna otrzymywała oliwę jako placebo, natomiast dwie kolejne – 100 lub 250 mg kurkuminy na kilogram wagi ciała (przeliczając dawki z gryzoni na ludzi, dzielimy je przez 6 lub 7). Podawanie kurkuminy doprowadziło do wyraźnego spadku masy guza – o ok. 22% – co potwierdzało jej właściwości przeciwnowotworowe, wykazane w wielu wcześniejszych badaniach. Jednocześnie doszło tutaj do niezmiernie spektakularnego, zależnego od dawki, przyrostu masy mięśniowej: 25- i 59-procentowego – odpowiednio – dla dawki 100 i 250 miligramów.
Również inni badacze eksperymentowali z kurkuminą w kacheksji nowotworowej. Silvia Busguetes podawała np. w 2001 r. tę substancję, w dawce 20 mcg/kg wagi ciała, krańcowo wyniszczonym szczurom z rakiem wątroby i obserwowała, że terapia ta doprowadziła do 31-procenotwej redukcji masy guza, jak również odwróciła trend w kierunku spadku wagi i zawartości białek mięśni.
He próbował leczyć w 2011 roku kacheksję u 126 pacjentów cierpiących na raka okrężnicy, oczekujących na operację, dzieląc ich na dwie grupy, gdzie jedna przyjmowała placebo, natomiast druga – 360-miligramowe kapsułki z kurkuminą, trzy razy dziennie. W porównaniu z grupą placebo, w grupie kurkuminy śmiertelność komórek nowotworowych wzrosła ponad 3-krotnie, a masa ciała pacjentów pomiędzy 20 a 30 dniem eksperymentu utrzymywała się na poziomie wyższym o 9 procent.
Do zaniku mięśni prowadzi również długotrwałe unieruchomienie, a ubytek masy mięśniowej tworzy wtedy dodatkowy problem medyczny, niezależny od czynnika, który położył chorego do łóżka. Z kurkuminą eksperymentowano więc również jako ze środkiem przeciwdziałającym zanikowi mięśni w efekcie unieruchomienia (Vazeille, 2012). W omawianym tutaj badaniu unieruchomiono tylne kończyny szczurów przez 8 dni i obserwowano gryzonie przez kolejnych 10 dni okresu regeneracji, wstrzykując na początku eksperymentu połowie z nich kurkuminę, a połowie – nieaktywne podłoże iniekcyjne. W ten sposób dowiedziono, że kurkumina nie powstrzymuje zaniku mięśni wynikającego z unieruchomienia… bardzo silnie pobudza natomiast odbudowę mięśni w okresie regeneracji, znacznie zwiększając pole przekroju włókien mięśniowych wcześniej unieruchomionych mięśni.
Chociaż powyższego wniosku, w pierwszej jego części, nie potwierdził Vitadello w badaniu z 2014 roku: jego bowiem szczury z unieruchomionymi na 7 dni kończynami, otrzymujące dootrzewnowo kurkuminę, zachowały więcej o 30% masy mięśniowej i większą o podobną wartość powierzchnię przekroju poprzecznego oraz siłę mięśni, w porównaniu z gryzoniami pozostawionymi bez żadnej interwencji farmakologicznej.
Ale wcześniejsze badanie Soebadi, z 2008 roku, przyniosło równie ciekawe rezultaty. Tutaj autor podzielił szczury na trzy grupy – kontrolną, unieruchomioną na dwa tygodnie oraz unieruchomioną, otrzymującą doustnie kurkuminę raz w tygodniu, w dawce 2 g/kg masy ciała. Po zakończeniu doświadczenia okazało się, że rozmiary włókien mięśniowych w unieruchomionej grupie kurkuminowej są większe o 16%, w porównaniu z grupą unieruchomioną, ale niedokarmianą kurkuminą.
Niezwykle ciekawe wyniki zaprezentował Ormond w 2014 roku, w badaniu dotyczącym zaniku mięśni, będącego efektem uszkodzenia rdzenia kręgowego. Otóż, u szczurów z uszkodzonym rdzeniem kręgowym, wstrzyknięcie kurkuminy doprowadziło do 5-procentowego przyrostu masy mięśniowej, leczenie komórkami macierzystymi – do 15-procentowego, natomiast połączenie iniekcji kurkuminy z terapią komórkową – do… 25-procentowego.
Bodaj najpoważniejszym problemem medyczny, związanym z tkanką mięśniową, są choroby mięśni – dystrofie mięśniowe. Ponieważ w patologię jednej z najcięższych postaci tych schorzeń, dystrofii Duchenne’a (DMD), zaangażowany jest znany nam czynniki transkrypcyjny NF-kB, dlatego Pan eksperymentował z kurkuminą w 2007 roku, w dystrofii, jako jego inhibitorem. Autor wstrzykiwał tutaj gryzoniom z mysim modelem DMD czyste podłoże lub zróżnicowane dawki kurkuminy (0.1, 0.5 lub 1.0 mg/kg) i porównywał parametry ich muskulatury ze zdrowymi myszami, traktowanymi podłożem iniekcyjnym. W porównaniu ze zdrowymi gryzoniami, mięśnie chorych myszy, otrzymujących nieaktywne iniekcje, rozpadały się w 6-krotnie większym stopniu, natomiast otrzymujących najwyższą dawkę kurkuminy – już tylko w 4-krotnie. Mierzona uściskiem łapy, siła mięśniowa zdrowych gryzoni była o ponad 130% większa, niż chorych myszy nieleczonych, ale wyższa jedynie o 40%, w porównaniu z myszami otrzymującymi najwyższą dawkę kurkuminy. Niższe dawki kurkuminy też były aktywne, chociaż w mniejszym stopniu, a obserwowana poprawa stawała się coraz bardziej widoczna, w zależności od wzrostu dawki.
W kierunku sportowej formy
Jakkolwiek krótkotrwałe niedotlenienie tkanki mięśniowej, powodowane odpowiednim treningiem siłowym i/lub użyciem opasek uciskowych czy niewielkim obniżeniem zawartości tlenu w mieszance oddechowej, sprzyja rozwojowi mięśni, to już długotrwała ekspozycja na niskie stężenia tlenu, jak w przypadku treningów wysokogórskich czy wypraw alpinistycznych (hipoksja hipobaryczna), prowadzi do upośledzenia anabolizmu białek mięśniowych, ubytku masy mięśniowej i zmniejszenia przekroju poprzecznego mięśni.
I te właśnie problemy „wziął na tapetę” Suryakumar w badaniu z 2013 roku: autor próbował udowodnić tutaj swoją hipotezę, głoszącą, jakoby kurkumina była zdolna powstrzymać atrofię tkanki mięśniowej, związaną z hipoksją wysokościową (hipobaryczną). Prowadził swoje prace zarówno na izolowanych komórkach mięśniowych, jak też na żywych szczurach. Badanie udowodniło, że w komórkach mięśniowych, eksponowanych na niskie stężenia tlenu, wzrasta aktywność znanego nam już czynnika transkrypcyjnego NF-kB, a co za tym idzie – wzmożeniu ulega rozpad białek mięśniowych, natomiast dodatek kurkuminy do podłoża hamuje niekorzystne efekty działania na mięśnie hipoksji. Natomiast dokarmianie kurkuminą eksponowanych na dwutygodniową hipoksję szczurów zapobiega obniżeniu sprawności muskulatury, a także zmniejsza rozpad i przywraca całkowitą zawartość białek we wnętrzu ich mięśni.
Pamiętamy z wcześniejszej części tego artykułu, że ciężki wysiłek fizyczny prowadzi do znacznego (250-procentowego) i długotrwałego (5-dniowego) wzrostu stężenia kataboliny (IL-1) we włóknach mięśniowych człowieka (Fielding, 1993). Chodziło tutaj o bieg przełajowy z góry, gdzie mamy do czynienia głównie z wysiłkiem ekscentrycznym, czyli negatywną fazą ruchu, w której to mięsień rozciąga się, przeciwdziałając wywieranej na niego presji. Ekscentryczna faza ruchu generuje najwięcej uszkodzeń mięśnia i uznawana jest za bodziec wybitnie sprzyjający nie tylko hipertrofii (przyrostowi grubości), ale też hiperplazji (wzrostowi liczby) włókien mięśniowych. Trening ekscentryczny, oparty o negatywną fazę ruchu, ma wszakże tę wadę, że nie może być często powtarzany i wymaga długiej przerwy pomiędzy sesjami, niezbędnej do pełnej regeneracji.
I tę problematykę „prześwietlił” właśnie Davis w 2007 roku. Autor poddawał tutaj myszy wysiłkom ekscentrycznym, karmiąc cześć z nich standardową dietą, a cześć – taką samą dietą, tyle że wzbogaconą 10 mg kurkuminy. Jak się okazało: dodatek kurkuminy zmniejszał o ok. 20 i 40% stężenie – odpowiednio – IL-1 i TNF alfa w mięśniach trenowanych gryzoni, a co najważniejsze – hamował w ponad 55. procentach rozpad białek mięśniowych. Co niezwykle istotne: kurkumina dramatycznie przyspieszała jednocześnie regenerację, gdyż w 48. i 72. godzinie po treningu ekscentrycznym, wytrzymałość mięśni myszy otrzymujących tę substancję była o ok. 100% wyższa, w porównaniu z gryzoniami karmionymi standardową dietą.
W 2015 r. Wen-Ching Huang przebadał dosyć gruntownie kurkuminę jako środek wspomagania wysiłku, na myszach traktowanych pływaniem do wyczerpania. Autor podawał gryzoniom ten związek przez sondę w trzech dawkach: 12.3, 24.6 i 61.5 mg/kg wagi ciała, kontrolując efekty wspomagania grupą otrzymującą jedynie wodę we wlewie dożołądkowym. Po czterech tygodniach eksperymentu, w porównaniu z placebo, odnotowano pozytywne efekty oddziaływania kurkuminy zasadniczo na wszystkie parametry związane z tężyzną fizyczną, a progresja wyników była tutaj proporcjonalna do dawki. Spójrzmy więc może tylko na najważniejsze różnice pomiędzy grupą placebo a gryzoniami traktowanymi najwyższymi dawkami kurkuminy: rozpad włókien mięśniowych – spadek o ok. 65%, glikogen mięśniowy – wzrost o ok. 60%, siła mięśni – wzrost o ok. 40%, masa mięśniowa – przyrost o ponad 5%.
Drobnic był szczególnie zainteresowany wpływem kurkuminy na tzw. opóźnioną obolałość mięśni (DOMS) – przypadłość pojawiającą się kilkanaście godzin po ciężkim treningu (szczególnie ekscentrycznym), trwającą nieraz wiele dni i opóźniającą regenerację mięśni, a co za tym idzie – drastycznie wydłużającą okres przygotowań startowych czy czas kształtowania sportowej formy (np. masy i siły mięśni). Dlatego autor tego badania zgromadził w 2014 roku 20. ochotników, podzielił ich na dwie grupy, gdzie pierwsza otrzymywała 200 mg kurkuminy dwa razy dziennie a druga – placebo, i poddał ich ciężkiemu treningowi ekscentrycznemu (45-minutowy bieg z góry). Suplementację prowadzono łącznie przez 4 dni: 2 dni przed próbą, w dzień próby i jeden dzień po jej zakończeniu.
Dwie doby po zakończeniu treningu, wszyscy ochotnicy z grupy kurkuminy zgłaszali niższe odczucie bólu (w skali od 0 do 4), a różnica, w porównaniu z grupą placebo, sięgała tutaj wartości ponad 31%. Rezonans magnetyczny ujawnił w tym samym czasie znacznie niższy odsetek uszkodzeń mięśni w grupie kurkuminy, a różnica sięgała w tym przypadku, w porównaniu z grupą placebo, wartości prawie 47%. Natomiast stopień rozpadu włókien mięśniowych, mierzony poziomem kinazy kreatynowej 24 godziny po zakończeniu treningu, był niższy w grupie kurkuminy, w porównaniu z grupą placebo, o ponad 30%, co jawnie zaświadczało o silnej, antykatabolicznej aktywności tej substancji.
Podsumowując…
Skoro rozmawiamy o wpływie kurkuminy na tkankę mięśniową, widzimy, że największe nadzieje należy wiązać z tą substancją jako lekiem w kacheksji. Z jednej strony bowiem kurkumina wspomaga tutaj regenerację wyniszczonej tkanki mięśniowej, z drugiej zaś – walkę z rakiem – pierwotnym problemem związanych z przebiegiem choroby nowotworowej perturbacji zdrowotnych.
Bez wątpienia kurkuminę należałoby polecać również w sarkopenii, gdyż postępującemu z upływem lat zanikowi mięśni towarzyszą najczęściej inne, rozmaite przypadłości zdrowotne, w walce z którymi substancja ta jest także niezwykle pomocna (zagadnienia te zamierzam poruszać w kolejnych artykułach).
Widzieliśmy ponadto, że kurkumina wpływa pozytywnie na mięśnie pozbawione ruchu lub regenerujące się po unieruchomieniu, co stwarza szansę leczenia nią zaników mięśni u osób obłożnie chorych.
Jeżeli chodzi natomiast o mięśnie sportowców – to, chociaż bezpośrednie dane są tutaj bardzo skąpe (badania z udziałem ciężko trenujących atletów), wiele możemy „wyczytać pomiędzy wierszami”.
Duże znaczenie mają badania dowodzące, że kurkumina obniża kataboliczną aktywność toksyn bakteryjnych i powstrzymuje utratę masy mięśniowej, związaną z przebiegiem infekcji. Każdy sportowiec wie bowiem bardzo dobrze, w jak wielkim stopniu nawet głupie przeziębienie odbija się na jego formie.
Warto zwrócić uwagę na pracę, dowodzącą aktywności kurkuminy w zapobieganiu atrofii mięśni, będącej skutkiem hipoksji hipobarycznej. Sportowcy z dyscyplin wytrzymałościowych odbywają często zgrupowania na wysokościach, gdyż trening wysokogórski poprawia wydolność tlenową. Istniej tutaj jednak pewne optimum, gdyż mankament takiego treningu – ubytek masy mięśniowej – może zadziałać ujemnie i znieść niezaprzeczalny bonus, w postaci poprawy parametrów wydolnościowych. Kolejny związany z tym problem – to wyprawy alpinistyczne: ubytek masy mięśniowej wiąże się przecież z utratą sprawności mięśni, co znacznie utrudnia osiąganie wytyczonych celów. Widzimy, że suplementacja kurkuminy byłaby – w obu tych przypadkach – ze wszech miar wskazanym postępowaniem.
Opóźniona bolesność mięśni (DOMS) pozostaje żywym problemem niemal w każdej dyscyplinie sportowej, a szczególnie w konkurencjach siłowych i sylwetkowych. DOMS wydłuża czas rozwoju tężyzny fizycznej, co ostatecznie sprowadza się do tego, że opóźnia przyrost masy i siły mięśni. DOMS łagodzą wprawdzie popularne środki przeciwbólowe, takie jak aspiryna czy ibuprofen, tyle że mają też zasadniczy mankament – zakłócają anabolizm białek mięśniowych. Kurkumina wydaje się więc tutaj salomonowym rozwiązaniem: jej suplementacja, jak widzieliśmy, z jednej strony łagodzi opóźnioną obolałość mięśni, z drugiej sprzyja natomiast przyrostom ich masy.
Należy wziąć również pod lupę badanie, w którym 4-tygodniowe podawanie kurkuminy przy treningu pływackim gryzoni doprowadziło 5-procentowego przyrostu masy i 40-procentowej poprawy siły mięśni. Gdyby zastosowaną tu dawkę przeliczyć na ciężkoatletów, wyszłoby ok. 1000 mg kurkuminy na dobę. Gdyby natomiast, stosując przez miesiąc kurkuminę w podobnej dawce, zyskać przewagę 5% masy i 40% procent siły nad kolegami trenującymi bez jej uzupełniania, to różnica w wyszkoleniu okazałaby się bonusem, zdecydowanie wartym ceny tego suplementu.
