Autor: Sławomir Ambroziak
Słowa kluczowe: pirolochinolinochinon, witaminy, pigułki treningowe, PGC-1 alfa, mTOR, CRP, biogeneza mitochondriów, wytrzymałość, redukcja tkanki tłuszczowej, hipertrofia mięśni.
PQQ, czyli pirolochinolinochinon (znany również jako methoxatin), to mikroskładnik pokarmowy o charakterze witaminy, zbliżony budową i aktywnością do ubichinonu (koenzymu Q10) i menachinonu (witaminy K). Najbogatszym jego źródłem, podobnie zresztą jak witaminy K, jest fermentowana soja natto – tradycyjna potrawa Japończyków, niemal zupełnie nieznana naszej kulturze kulinarnej. Nieco PQQ dostarczamy jednak do organizmu, spożywając tofu, natkę pietruszki, zieloną paprykę, szpinak, marchew, kiwi i papaję, i pijąc zieloną herbatę.
Aby ocenić znaczenie pirolochinolinochinonu jako niezbędnego składnika pokarmowego dla ssaków, wykonano kilka badań na gryzoniach (szczurach i myszach), które utrzymywano na diecie pozbawionej PQQ; u zwierząt zaobserwowano: opóźnienie wzrostu, zburzenia funkcji rozrodczych, perturbacje immunologiczne, deformacje szkieletu, tętniaki aorty i zmiany skórne (Killgore, 1989; Stites, 2000; Bauerly, 2006). Wyniki te ewidentnie wskazują, że PQQ jest niezbędny do prawidłowego funkcjonowania organizmu i utrzymania odpowiedniego stanu zdrowia. Obecnie trwa polemika pomiędzy naukowcami, zastanawiającymi się, czy PQQ nie należałoby zaliczyć czasem do grona witamin…?
Każdy atleta ma świadomość konieczności uzupełniania witamin, bez których rozwój sportowej formy jest po prostu niemożliwy. Czy również PQQ okaże się witaminą pomocną w kształtowaniu tężyzny fizycznej? Kiedy przyjrzymy się wnikliwie wynikom badań, dojdziemy do przekonania, że jest to wielce prawdopodobne…
PQQ a mitochondria
W kontekście dzisiejszych rozważań, bardzo interesująco wygląda fakt, że różne ilości PQQ w diecie przyczyniają się do modyfikacji pracy mitochondriów, usprawniają metabolizm tłuszczów i odwracają efekty wywołane przez doświadczalne blokery funkcji mitochondrialnych (Zhu, 2006; Stites, 2006, Bauerly, 2006 i 2011).
Okazuje się, że niedobór PQQ zmniejsza zarówno liczbę mitochondriów, jak też fatalnie odbija się na ich funkcjonalności (Stites, 2006).
Na przykład, w jednym ze świeższych badań nad PQQ (Bauerly, 2011), u szczurów, których dieta obfitowała w ten składnik, zaobserwowano nie tylko obniżenie stężenia triglicerydów we krwi, ale również zwiększone zużycie energii oraz większą liczebność mitochondriów wątrobowych. Z kolei szczury, w diecie których brakowało PQQ, cierpiały z powodu spadku funkcjonalności mitochondriów, wydatkowały ogólnie mniej energii i spalały znacznie mniej tłuszczu, w celu pozyskania energii.
Jak niezbicie udowodnił Chowanadisai w 2010 r., w badaniu na izolowanych komórkach wątrobowych, PQQ stymuluje biogenezę mitochondriów na drodze aktywacji białka sygnalnego PGC-1 alfa, o którym nieco więcej informacji – za chwilę.
Natomiast w 2013 r. Calliandra Harris postanowiła zweryfikować wyniki uzyskane w eksperymentach na zwierzętach, w badaniu z udziałem ludzi. Naukowcy podawali w tym celu grupie 10. ochotników przez kolejne 3 dni PQQ, w dawce 0.3 mg/kg wagi ciała, mierząc poziom markerów pracy mitochondriów w moczu i porównując wyniki z danymi sprzed rozpoczęcia suplementacji. W ten sposób udowodnili, że PQQ poprawia nawet do 40% funkcjonalność ludzkich mitochondriów, co daje nam stuprocentową pewność, że ta zbawcza molekuła stymuluje biogenezę mitochondriów również w organizmie człowieka.
Pigułka treningowa
Nie wnikając głęboko w zagadnienia natury biochemicznej, co mogłoby znudzić Czytelnika, wystarczy powiedzieć, że kluczowym czynnikiem kreującym biogenezę mitochondriów jest wspomniane już wyżej, aktywowane wysiłkiem fizycznym białko sygnałowe, oznaczone symbolem: PGC-1 alfa. Fakt ten skierował uwagę badaczy na molekuły zdolne do aktywacji PGC-1 alfa, które naśladowałby efekty aktywności ruchowej i tworzyły perspektywę farmakologicznej interwencji w proces biogenezy mitochondriów. Do tej pory odkryto już przynajmniej kilka tego typu środków, które szybko „ochrzczono” mianem „exercise pills” (pigułek treningowych), co sugeruje, że ich przyjmowanie może wspomagać lub nawet zastępować regularne ćwiczenia fizyczne.
Najlepszym sposobem na utrzymania zdrowia i witalności jest oczywiście regularna aktywność ruchowa, dlatego po pigułki treningowe jako środki wspomagania wysiłku bardzo chętnie sięgają świadomi konsumenci, aktywni fizycznie i sportowcy wyczynowi, pragnący poprawić swoje wyniki sportowe, zdrowie i tężyznę fizyczną.
Mitochondria a aktywność fizyczna
Mitochondria możemy przyrównać do biologicznych elektrociepłowni; są to bowiem organelle komórkowe, przetwarzające energię pochodzącą ze składników pokarmowych na energię użyteczną dla organizmu, w postaci uniwersalnej, biologicznej molekuły energetycznej – ATP. Jako że każda komórka potrzebuje energii do przebiegu procesów życiowych, mitochondria możemy uznać za fundament fenomenu życia. Jakby tego było mało, mitochondria pełnią dodatkowo wiele innych funkcji, związanych z przebiegiem procesów komórkowych, regulując m.in. rozmaite szlaki metaboliczne i sygnałowe.
Tkanka mięśniowa, a więc mięśnie szkieletowe i serce, zużywa najwięcej energii. Serce pompuje krew non stop, a akcja jego wzrasta w warunkach wzmożonej aktywności ruchowej. Mięśnie obdarzone są unikalną zdolnością prawie 100-krotnego zwiększenia tempa metabolizmu, podczas przechodzenia od fazy spoczynkowej do maksymalnej aktywności skurczowej. W tej sytuacji nie możemy mieć wątpliwości, że mitochondria są fundamentem funkcjonalności tkanki mięśniowej, odpowiedzialnej za naszą tężyznę fizyczną.
Opisane wyżej zjawiska leżą u podstawy faktu, że związany z wiekiem ubytek funkcjonalności mitochondriów prowadzi do utraty siły i masy mięśniowej, nazywanej fachowo sarkopenią, prowadzącej z kolei do unieruchomienia lub, co najmniej, utraty samodzielności. Paradoksalnie, pomimo że pracujące mięśnie bardzo nadwerężają mitochondria, do szybkiej utraty ich funkcjonalności prowadzi właśnie bezczynność ruchowa. Natomiast aktywność fizyczna, odwrotnie, zwiększa liczbę i masę mitochondriów mięśni szkieletowych i serca oraz poprawia ich funkcjonalność. Regularne ćwiczenia przeciwdziałają związanemu z wiekiem spadkowi poziomu mitochondriów mięśniowych i pogorszeniu ich funkcjonalności oraz chronią przed rozwojem chorób metabolicznych, takich jak chociażby cukrzyca typu drugiego. Ostatecznie więc regularna aktywność fizyczna poprawia zdrowie i potencjalnie przedłuża średnią długość życia, w głównej mierze poprzez dodatni wpływ na aktywności mitochondriów. Mało tego: co niezwykle intrygujące i co zostało dowiedzione w 2011 r. przez Steinera, trening fizyczny zwiększa biogenezę mitochondriów w mózgu, co może mieć kolosalne znaczenie dla profilaktyki związanych z wiekiem chorób neurodegeneracyjnych, które w przewadze charakteryzują się zaburzeniami czynności mitochondriów.
Mięśnie potrzebują energii, a więc również i mitochondriów, do pracy. Im większą pracę wykonują mięśnie, tym więcej potrzebują energii i mitochondriów, w związku z czym staje się całkowicie jasne, że systematyczny trening fizyczny uruchamia mechanizmy adaptacyjne, pobudzające rozmnażanie (biogenezę) mitochondriów.
Mitochondria a forma
Stymulacja biogenezy mitochondriów, obserwowana w efekcie podawania PQQ ochotnikom, może mieć wybitne znaczenie dla wspomagania rozwoju formy w wielu konkurencjach sportowych, a w szczególności – w dyscyplinach wytrzymałościowych i sylwetkowych.
Generalnie najskuteczniejszym sposobem na rozmnażanie mitochondriów są treningi aerobowe (wytrzymałościowe), co zarówno potwierdzają badania, jak też praktyczne doświadczenia sportowców i szkoleniowców: jednym z głównych celów treningów aerobowych w dyscyplinach wytrzymałościowych jest właśnie, m.in. zwiększenie koncentracji mitochondriów we włóknach mięśniowych. Treningi siłowe nie są tu jednak dużo mniej skuteczne: wpływają przede wszystkim na etap biogenezy mitochondriów związany z ich wnikaniem do włókien w efekcie fuzji komórek satelitarnych, podczas gdy wytrzymałościowe – związany z ich dalszym rozmnażaniem we włóknach przez podział prosty.
Intuicja wyznaczałaby następujący kierunek myślenia: biogeneza mitochondriów jest skutkiem hipertrofii mięśni. Mitochondria produkują bowiem energię użyteczną w postaci ATP, wiemy! Organizm gromadzi na skutek treningów więcej białek kurczliwych miofibryli, aby mięśnie były lepiej przygotowane do wykonywania kolejnych, wzrastających progresywnie zadań ruchowych – to też jasne! Aby większa masa białek miofibrylarnych mogła efektywniej pracować, potrzebuje więcej ATP, czyli – ostatecznie – większej masy białek mitochondrialnych.
Powyższy, dominujący przez dziesiątki lat pogląd ulega obecnie diametralnym przeobrażeniom: o biogenezie mitochondriów zaczynamy myśleć już nie tylko w kategoriach skutku, ale też przyczyny hipertrofii mięśni. Po pierwsze: ATP potrzebny jest nie tylko do realizacji skurczu, ale też syntezy białek mięśniowych (anabolizm białek konsumuje 88% produkcji ATP kierowanego do biosyntez). Po drugie: ATP i jego metabolity pełnią funkcję hormonów anabolicznych, wspomagających rozwój siły i masy mięśni. Po trzecie: jak niedawno ustalono, mitochondria produkują i eksportują do sarkoplazmy, oprócz ATP, również inne cząsteczki o aktywności anabolicznej; chodzi tu głównie reaktywne formy tlenu, pochodzące w 75. procentach z mitochondriów. Jednak kluczowego argumentu w myśleniu o mitochondriach jako o przyczynie hipertrofii dostarcza nam Cristina Mammucari, swoim badaniem opublikowanym w 2015 roku. Badaczka ta bowiem ustaliła, że wychwyt jonów wapniowych przez mitochondria, dokonywany przez ich swoisty kanał jonowy, nazywany mitochondrialnym uniporterem wapnia (MCU), prowadzi do hipertrofii włókien mięśniowych na drodze aktywacji białka sygnałowego PGC-1 alfa4 i szlaku kinazy mTOR – dobrze znanego wszystkim sportowcom enzymu o kluczowym znaczeniu dla rozwoju masy mięśniowej.
Uwzględniając przyczynową naturę mitochondriów w zjawisku hipertrofii, nie możemy się dziwić, że np. taki podstawowy hormon anaboliczny, jak testosteron, stymuluje we włóknach mięśniowych nie tylko syntezę białek, ale jednocześnie biogenezę mitochondriów (Usui, 2014).
Najzasobniejszym w energię paliwem są tłuszcze, a mitochondria są paleniskiem, w którym organizm spala tłuszcze, w celu pozyskania energii użytecznej i termicznej. Im więcej więc mitochondriów w mięśniach (i innych narządach) – tym sprawniejsze spalanie i mniej efektywne gromadzenie tłuszczu, i łatwiejsza praca nad odtłuszczoną sylwetką. I faktycznie: jak widzieliśmy w wynikach przedstawionych wyżej eksperymentów na gryzoniach, wyższe spożycie PQQ przekłada się na wzrost wydatkowania energii i spalania tłuszczu zapasowego. Nietrudno zgadnąć, że odtłuszczająca aktywność PQQ jest bardzo atrakcyjna dla osób ćwiczących rekreacyjnie w celu poprawy estetyki ciała, jak również dla zawodników z dyscyplin sylwetkowych, gdzie niski poziom tkanki tłuszczowej jest równie ważny, jak wielki rozmiar muskulatury.
PQQ kontra CRP
Pozostawiając z boku mitochondria, warto przyjrzeć się bliżej CRP. CRP to bowiem jedno z białek (białko C-reaktywne) tzw. ostrej fazy, pojawiające we krwi jako konsekwencja stanu zapalnego, wytwarzane pod wpływem czynników zapalnych w wątrobie, komórkach tłuszczowych oraz ściankach naczyń tętniczych. Cząsteczki CRP są więc wczesnymi markerami stanu zapalnego, szczególnie utajonego, przebiegającego bez wyraźnych objawów (bezobjawowego).
Poziom CRP w krwiobiegu wzrasta, kiedy w organizmie przebiega np. infekcja bakteryjna lub choroba nowotworowa. CRP jest również wskaźnikiem zawału serca, urazu lub jakiegokolwiek stanu zapalnego, toczącego organizm. Białko C-reaktywne pojawia się jako element mechanizmu obronnego, warunkującego odpowiedź immunologiczną, polegającą na eliminacji czynnika zapalnego oraz aktywacji ciał odpornościowych.
Stężenie CRP w naszym krążeniu zależne jest dodatkowo od kilku czynników, a największe znaczenie mają tu: płeć, rasa, wiek, używki, leki i masa ciała. Ostatni czynnik wiąże się jawnie z nadmiarem tkanki tłuszczowej, w której komórkach, jak pamiętamy, m.in. powstaje CRP, jak również z dietą: niskie spożycie węglowodanów, przy znacznym udziale tłuszczów roślinnych, sprzyjają obniżeniu poziomu CRP. Stężenie CRP, notowane w krwiobiegu potencjalnie zdrowego człowieka, jest z reguły niewielkie: do 5 mg/l krążącej krwi. Kiedy natomiast poziom CRP przekroczy wartość 10 mg/l, uświadamia nam to, że organizm rozpoczął walkę z ciężkim stanem zapalnym. Najwyższe stężenia CRP odnotowywano u chorych cierpiących z powodu nowotworów, szczególnie wywodzących się linii komórkowych układu krwiotwórczego. Wysoki poziom CRP pojawia się również w przypadku cukrzycy typu 2, a tutaj wiąże się głównie ze wzrostem ryzyka wystąpienia incydentu sercowo-naczyniowego.
Niedawno oznaczanie poziom CRP zagościło w standardach diagnostyki i terapii chorób układu krążenia, gdzie wykorzystywane jest głównie do oceny ryzyka wystąpienia wspomnianych wyżej incydentów sercowo-naczyniowych, czyli np. zawału mięśnia sercowego, udaru niedokrwiennego i nagłej śmierci sercowej. Badania bowiem udowodniły, że – pomiędzy zagrożeniem chorobą wieńcową a poziomem CRP w krwiobiegu człowieka – pojawia się ścisły związek.
Nieznaczny wzrost stężenia CRP towarzyszy stanom zapalnym o niewielkim nasileniu, toczącym się w dotkniętych miażdżycą naczyniach krwionośnych, a odgrywającym pierwszoplanową rolę w migracji blaszek miażdżycowych, tworzeniu zakrzepów i blokowaniu drożności naczyń, co naraża chorego na zawał lub udar. W tym miejscu należy dodać, że mało nasilone zapalenie toczące się w układzie krążenia, a co za tym idzie – podwyższona wartość wskaźnika CRP, korelują jednocześnie z nadciśnieniem tętniczym, niskim poziomem „dobrego” cholesterolu (HDL) oraz ogólnie perturbacjami metabolicznymi, towarzyszącymi otyłości (szczególnie brzusznej).
Wspominana wyżej Calliandra Harris, testując aktywność PQQ w omówionym wcześniej badaniu z udziałem ludzi, nie skupiła się na samych mitochondriach; zmierzyła dodatkowo, m.in. poziom markerów zdrowia układu krążenia we krwi, porównując wyniki z danymi sprzed rozpoczęcia suplementacji. W ten sposób udowodniła, że suplementacja PQQ obniża poziom CRP o… ok. 45%. Przy czym mowa tutaj o danych uśrednionych, uzyskanych z badania krwi mężczyzn i kobiet. Dlatego nalży w tym miejscu bezwzględnie dopowiedzieć, że w przypadku samych mężczyzn rezultat był wprost oszałamiający: suplementacja PQQ obniżyła poziom CRP o… ok. 75%!
A jaki to wszystko ma związek z atletyczną formą?
CRP jako wskaźnik estetyki ciała
Kasapis, analizując w 2005 r. ponad 60 badań, doszedł do wniosku, że – wprawdzie jednorazowy, ciężki wysiłek podbija na chwilę poziom CRP, generuje bowiem przejściowy stan zapalny tkanki mięśniowej – to systematyczna aktywność ruchowa prowadzi do obniżenia spoczynkowej wartości stężenia białka C-reaktywnego w krwiobiegu. Mamy więc tutaj do czynienia z mechanizmem adaptacyjnym, w którym organizm, przystosowując się do przeciążeń mechanicznych, ogranicza produkcję CRP, gdyż białko to w czymś mu przeszkadza.
I faktycznie: CRP nie jest jedynie wskaźnikiem stanu naszego zdrowia; w kilku badaniach dowiedziono, że poziom tego białka we krwi człowieka koreluje pozytywnie z masą jego tkanki tłuszczowej a negatywnie – z masą tkanki mięśniowej, co oznacza, że – im więcej CRP – tym więcej tłuszczu a mniej muskułów (Firdous, 2014; Wahlin-Larsson, 2014; Welch, 2015; Yang, 2015).
Na przykład w badaniu Yanga, w porównaniu z normatywnymi osobnikami, najbardziej otyli mężczyźni mieli wyższy o 40% poziom CRP, najsłabiej umięśnieni – o 20%, zaś najbardziej otłuszczeni i jednocześnie najsłabiej umięśnieni – o 60%.
Natomiast w badaniu Ailsy Welch, w porównaniu z osobnikami o najwyższym poziomie CRP, ochotnicy z najniższą wartością stężenia białka C-reaktywnego we krwi dysponowali większą siłą i masą mięśni, odpowiednio, o 24.2 i 2.6%.
Britta Wahlin-Larsson również obserwowała odwrotną korelację pomiędzy poziomem CRP a masą tkanki mięśniowej; tu jednak różnica w rozmiarach mięśni, pomiędzy osobnikami z najniższym a najwyższym stężeniem białka C-reaktywnego we krwi, sięgnęła nawet 14. procent.
W tym miejscu nieodparcie ciśnie się na usta pytanie: czy CRP rzeczywiście wpływa negatywnie na mięśnie, czy też podwyższony poziom tego białka wynika z utraty masy mięśniowej; jednym słowem – czy CRP jest przyczyną, czy tylko skutkiem zaniku mięśni.
Ponieważ autorkę niniejszej pracy również nurtował ten problem, dlatego dodała CRP do hodowli izolowanych, macierzystych komórek mięśniowych, obserwując, że białko to spowalnia 1.21-krotnie i wytłumia w 20. procentach rozmnażanie komórek satelitarnych, i tym samym dowodząc, że CRP nie jest w żadnym razie skutkiem, ale ewidentną przyczyną utraty masy mięśniowej.
Skoro więc CRP sprzyja gromadzeniu tłuszczu a jednocześnie utrudnia rozwój masy mięśniowej, natomiast PQQ obniża jego poziom o 75%, wyciągnąć z tego można tylko jeden słuszny wniosek: suplementacja PQQ powinna wspomagać pracę nad sportową sylwetką, ułatwiając spalanie tłuszczu i kształtowanie atletycznej muskulatury.
Efekty
Zdolność PQQ do aktywacji biogenezy mitochondriów i obniżania poziomu CRP przekłada się ewidentnie na usprawnienie gospodarki lipidowej i ułatwienie spalania tłuszczu, co widzieliśmy w zaprezentowanych wyżej wynikach badania przeprowadzonego na zwierzętach (Baurely, 2011). Czy posiadamy jednak, poza sugestywnymi poszlakami, również jakieś niezbite dowody na to, że PQQ wspomaga gospodarkę białkową i ułatwia rozwój masy mięśniowej? Wprawdzie, do tej pory, znaleziono tylko jeden taki dowód, jednakże o dużej wadze gatunkowej, uzyskany bowiem w badaniu z udziałem ochotników…
Chodzi tutaj o omówione już wyżej badanie Calliandry Harris. Wprawdzie bowiem w badaniu tym nie mierzono zmian w składzie ciała, prawdopodobnie z uwagi na krótki czas obserwacji, to za niezwykle trafnie prognozujący hipertrofię mięśni musimy uznać ok. 15-procentowy spadek stężenia aminokwasów w moczu pod wpływem PQQ, świadczący o intensywniejszym o 15% wbudowywaniu tych molekuł w białka włókien mięśniowych.
Myśl o witaminie
Zanim naukowcy dojdą do konsensusu i ostatecznie orzekną – czy PQQ należy uznać za witaminę, czy nie – sportowcy i aktywni fizycznie już mogą myśleć o nim jako o witaminie, wspomagającej rozwój zdolności wysiłkowych i pracę nad sylwetką, takiej jak chociażby witamina D3. A na codziennej suplementacji PQQ, jak widać z badań omówionych powyżej, najbardziej skorzystają pewnie sportowcy z dyscyplin wytrzymałościowych i sylwetkowych, i z limitami wagowymi. Natomiast, dla osób aktywnych, podejmujących zajęcia ruchowe z uwagi na ich właściwości zdrowotne, ważna może okazać się zdolność PQQ do zwiększania liczby mitochondriów i obniżania poziomu CRP.
