Yaşam kalitesi ve uzun ömür için fiziksel aktivitenin devamlılığı gereklidir. Düzenli egzersiz, tüm nedenlere bağlı olan mortalite oranlarının azalmasıyla ilişkilidir ¹¹. Fiziksel aktivitenin sağlığı desteklediği birden fazla mekanizma mevcuttur. Son zamanlarda, iskelet kası tarafından salgılanan ve miyokinler olarak adlandırılan proteinlerin rolünün tanımlanması çalışmaların odağı haline gelmiştir ^11,12. Miyokinler, iskelet kasının lokal olarak yeniden şekillenmesine, rejenerasyonuna ve sağlığına rehberlik edebilen; fiziksel aktivite ile ilgili sistemik adaptasyonu yönlendirebilen otokrin, parakrin ve endokrin uyaranlar olarak tanımlanmaktadır ¹². Miyokinlerin özellikle egzersizle ilgili işlevsel rolünü ve sinyal yollarını anlamak, sağlığı geliştirmek ve fiziksel aktivitenin faydalarını artırmak için yeni terapötik hedefler ortaya çıkarılabilir ¹¹.

Bu çalışmada, yakın zamanda keşfedilen bir miyokin olan muskline odaklanmıştır ^13,14. Musklin, ilk olarak Nishizawa ve ark. tarafından keşfedilen 130 amino asitli yeni bir peptittir. Musklinin iskelet kaslarında eksprese edildiği gösterilmektedir ¹³. Musklin, enerji homeostazının düzenlenmesinde yer alan bir pleiotropik miyokindir. Nishizawa ve ark. ^13, obez farelerin iskelet kasında musklin, mRNA ekspresyonunu arttırdığı bildirmiştir. In vitro çalışmalar, musklinin insülin ile uyarılan 2-deoksi-D-[1-3H]-glukoz (2-DG) alımını ve glikojen sentezini önemli ölçüde inhibe ettiğini göstermiştir. Ayrıca, Liu ve ark. musklin ile önceden inkübe edilen kasların, insülin sinyalizasyon kaskadında protein kinaz B aktivasyonunu azalttığını bildirmişlerdir ¹⁵. Musklin'in hayvan modellerinde yeni endojen obezite ile ilgili bir faktör olduğu gösterilmiş olmasına rağmen, biyoaktivitesinin mekanizması ve insanlardaki ekspresyonu büyük ölçüde bilinmemektedir ¹⁶. Ayrıca, musklinin, farelerde miyokard enfarktüsü ve kalp yetmezliğinde baskılayıcı işlevi olduğu düşünülmektedir ¹⁷.

Lutein (3R,3R,6'R-β, ε-carroten-3,3′-diol) ve zeaksantin (3R,3'R β, β-karoten-3,3′-diol) izomerleri olan oksijenli karotenoidler marigold çiçeği özünde bol miktarda bulunmaktadır ¹⁸. Diğer karotenoidlere benzer temel C40 izoprenoid yapısına sahiptirler ve her terminal ucunda 3 ve 3' pozisyonlarına bağlı hidroksil grupları içeren bir iyonon halkasına sahiptirler ¹⁹. Lutein ve zeaksantin, ilgili karotenoid sentez enziminin olmaması nedeniyle insanlarda sentezlenemez. Bu nedenle, diyetle karotenoidlerin yeterli düzeyde alınması önemlidir ²⁰. Lutein ve zeaksantin sırasıyla yeşil yapraklı sebzelerde ve mısır ürünlerinde daha yüksek konsantrasyonlarda bulunmaktadır ²¹. Retinada, özellikle foveada yer alan bu karotenoidler, diğer dokulara göre çok daha yüksek konsantrasyonlarda bulunurlar ²². Genellikle ksantofiller olarak adlandırılan, lutein ve zeaksantinin, yaşa bağlı görme kaybı, maküler dejenerasyon ve ana risk faktörü oksidatif stres olan katarakt gibi bozukluklara karşı koruyucu oldukları iyi bilinmektedir ²³. Karotenoidler, serbest radikalleri söndürüp lipid oksidasyonunu önleyerek antioksidan özellik gösterirler ²⁴. Yüksek yağlı diyetle indüklenen deneysel çalışmalarda lutein ve zeaksantin izomerleri (L/Zi) takviyesinin, retina hasarından koruyan oksidatif stres ve iltihaplanma ile ilgili genleri modüle ettiği bildirilmiştir ²². Plazma lutein seviyesi oksitlenmiş LDL'yi azaltır; bu da luteinin ateroskleroz gelişimine karşı koruma sağlayabilen ve kardiyovasküler sağlığı geliştirebilen güçlü antioksidan ve anti-enflamasyon etkilerinin olduğunu göstermektedir ²⁵.

Bitki bazlı gıda takviyelerinin egzersiz performansını artırma konusundaki etkisi, son yıllarda bilimsel araştırmaların odak noktası olmuştur. Antioksidan fitokimyasal takviyeler, fiziksel olarak aktif bireyler tarafından, egzersiz performansını artırabilecek fizyolojik veya metabolik tepkileri geliştirmek amacıyla ergojenik fonksiyonel gıdalar olarak kullanılmaktadır ²⁶. Yüksek yoğunluklu egzersiz eğitimi, aşırı düzeyde reaktif oksijen türlerinin, proenflamasyon sitokinlerin ve kortizol seviyelerinin şekillenmesine neden olmaktadır. Tüm bunlar spor performansını olumsuz yönde etkileyerek yorgunluğa ve iyileşmede gecikmeye yol açabilir ⁸. Bu nedenle, egzersiz kaynaklı oksidatif stresi önlemek amacıyla antioksidan fitokimyasalların geliştirilmesi ve dayanıklılık eğitimine adaptasyon tepkilerinin geliştirilmesi, fiziksel olarak aktif bireyler için olumlu bir strateji oluşturmaktadır ²⁷. Yapılan çalışmalarda, iskelet kası tarafından musklin üretiminin fiziksel aktivite ile uyarıldığı ve sistemik musklin seviyelerinde aktivite ile pararlel bir artış gözlendiği belirtilmektedir. Bu çalışmanın amacı, kronik egzersiz uygulanan sıçanlarda lutein/zeaksantin izomer (L/Zi) takviyesinin kas trigliserit, serum ve kas musklin seviyeleri üzerindeki etkisini araştırmaktır.

Deney Hayvanları ve Deneme Düzeni: Çalışma başlamadan önce hayvanlar iki hafta süreyle araştırma ortamına alıştırıldı. Araştırmada, 28 adet Wistar albino ırkı sıçan (8 haftalık, 180-200 g) laboratuvar koşullarında (22±2 °C sıcaklık, %55±5 nisbi nem, 12 saat aydınlık/12 saat karanlık bulunan ortamda) tutuldu ve standart bir diyetle beslendi. Sıçanlar dört gruba ayrıldı: 1) Kontrol: Egzersiz uygulanmayan sıçanlara sadece standart diyet verildi, 2) L/Zi: Egzersiz uygulanmayan ve standart diyet ile beslenen sıçanlara, sekiz hafta boyunca her gün 100 mg/kg vücut ağırlığı dozunda L/Zi oral gavajla verildi, 3) Egzersiz (E): Standart diyet verilen sıçanlara, sekiz hafta boyunca düzenli olarak egzersiz yaptırıldı ve 4) Egzersiz (E) +L/Zi: Egzersiz uygulanan ve standart diyet verilen sıçanlara, sekiz hafta boyunca 100 mg/kg vücut ağırlığı dozunda L/Zi oral gavajla verildi. Marigold çiçeklerinden (Tagetes erecta L.) elde edilen L/Zi (Lutemax 2020™) ürünü OmniActive Health Technologies Ltd. (Mumbai, Hindistan) tarafından temin edilmiştir. Ürün, marigold çiçeği oleoresin gibi ksantofil özütü içeren doğal bir sabunlaştırma ve termal izomerizasyon reaksiyonuyla üretilmiştir. L/Zi numunesi (Parti: 00000062612) %66,63 lutein ve %14.22 zeaksantin izomerleri ile %81,34 karotenoidler içermektedir. Çalışmada belirtilen doz (100 mg/kg) daha önce yapılan çalışmalar esas alınarak belirlenmiştir ^28,29. Çalışma sekiz hafta boyunca sürdürüldü.

Egzersiz Protokolü: Egzersiz protokolleri, motorlu sıçan koşu bandında (MAY-TME, Commat Limited, Ankara, Türkiye) gerçekleştirildi. Koşu bandının arka ucunda, hayvanın pençesini ızgaraya yerleştirmesi durumunda elektrik çarpması sağlayan bir uyarıcı ızgara bulunmaktadır. Aparat, sırt yüzeyinin üzerinde asılı olan bölme duvarları ile tek kayış yapısı kullanan 5 şeritli bir koşu bandından oluşmaktadır. Tüm egzersiz uygulamaları, sirkadyen ritim etkilerini en aza indirmek için günün aynı saatinde gerçekleştirildi. 1 hafta boyunca hayvanların koşu bandı ekipmanına alıştırılması sağlandı. (i) 1. gün, 10m / dk, 10 dk, (ii) 2. gün, 20m / dk, 10 dk, (iii) 3. gün, 25m / dk, 10 dk, (iv) 4. gün, 25m / dk, 20 dk ve (v) 5. gün, 25m / dk, 30 dk olacak şekilde planlı egzersiz süresi uygulandı. Egzersiz gruplarındaki hayvanlar, daha önce yayınlanan protokole göre 8 hafta boyunca koşu bandında 25 m/dk, 45 dk/gün ve haftada beş gün koşturuldu ³⁰.

Laboratuvar Analizleri: Çalışmanın deneysel aşamasının sonunda hayvanlar, ksilazin (7 mg/kg) ve ketamin (50 mg/kg) anestezisi altında dekapite edildi. Daha sonra kan ve gastrokinemius kas örnekleri alındı. Serum örnekleri santrifüj edildikten sonra doku örnekleriyle birlikte -80 °C'de saklandı.

Kas trigliserit düzeyleri ile serum ve kas musklin düzeyleri, Enzime Bağlı İmmünosorban Analiz (ELISA) yöntemiyle ve firma protokollerine göre ticari kitler (Trigliserit Test kiti; Linco Research Inc., St. Charles, MO, USA, Musklin Test kiti; Cayman Chemical Co., Ann Arbor, MI, USA) kullanılarak ölçüldü (Elx-800; Bio Tek Instruments Inc., Vermont, USA).

İstatistiksel Analiz: Elde edilen verilerin değerlendirilmesinde SPSS istatistik paket programı (IBM SPSS, Version 22.0; Chicago, IL, USA) kullanıldı ³¹. Veriler için parametrik testlerin ön şartlarından varyansların homojenliği “Levene” testi ile, normallik varsayımı ise “Shapiro-Wilk” testi ile sınandı. Gruplar arası farklılıkları belirlemek için tek yönlü varyans analizi (ANOVA) ve gruplar arası karşılaştırmalarda post-hoc analizi olarak “Tukey” testi kullanıldı. Veriler gruplar için ortalama ve standart hata olarak sunuldu ve istatistiksel anlamlılık P<0.05 olarak kabul edildi.

Büyütmek İçin Tıklayın

Şekil 1: Sıçanlarda düzenli egzersiz ile lutein/zeaksantin izomerlerinin (L/Zi) kas trigliserit, serum musklin ve kas musklin düzeyine etkileri. Kas trigliserit (A), serum musklin (B) ve kas musklin (C) çeşitli gruplar halinde gösterilmiştir. Sonuçları farklı gruplar arasında karşılaştırmak için ANOVA ve Tukey post-hoc testleri kullanıldı. a, b, c: Histogramda farklı harfi taşıyan değerler için fark istatistiki olarak anlamlıdır (P<0.05).

Serum ve kas dokusudaki musklin seviyelerine göre gruplar arasında anlamlı fark bulundu (Şekil 1; B ve C; P<0.0001). Kontrol grubuyla L/Zi, E ve E+L/Zi grupları karşılaştırıldığında, serum ve kas dokusundaki musklin düzeyleri sırasıyla % 58.03, % 67.4, % 136.5 ve % 49.4, % 50.1, % 85.6 oranında artış gösterdi (Şekil 1; B ve C; P<0.0001). L/Zi grubu ile E grubu serum ve kas dokusudaki musklin düzeyleri kıyaslandığında; her iki parametrede de yaklaşık olarak 1 kat artış gözlenmesine rağmen istatistiksel olarak anlamlı bir farklılık tespit edilmedi (Şekil 1; B ve C; P>0.05). E grubu serum ve kas dokusundaki musklin seviyeleriyle E+L/Zi grubu karşılaştırıldığında istatiksel olarak anlamlılık gösterip, sırasıyla % 41.3 ve % 23.6 oranında ve yaklaşık olarak 1.4 ve 1.2 katında bir artış gözlendi (Şekil 1; B ve C; P<0.0001).

Günümüzde, fiziksel egzersizler sırasında performansı artırmak için besin takviyesi kullanımı giderek yaygınlaşmaktadır. Çeşitli çalışmalar, göz ve sinir dokuları dahil olmak üzere dokulardaki lutein ve zeaksantinin lipid metabolizması, antioksidan ve anti-enflamasyon etkiye sahip olduğunu göstermiştir ²². Daha önceki çalışmalar, kardiyovasküler hastalıkların önlenmesinde lutein ve zeaksantinin rolünün olduğu bildirilmiştir. Bir in vitro çalışmada, lutein ve likopenin, insan aort endotel hücrelerinde adezyon moleküllerinin ekspresyonunu azalttığı gösterilmiştir ³⁴. Son yıllarda yapılan çalışmalarda, lutein ve zeaksantinin egzersiz performansını iyileştirdiği bildirilmiştir ^35,36. Yine, lutein ve zeaksantin serum seviyeleri ile fiziksel aktivite arasında pozitif bir ilişki olduğu gösterilmiştir ³⁷. Bu çalışmada, koşu bandında egzersiz yaptırılan sıçanlarda lutein/zeaksantin izomer (L/Zi) takviyesinin kas trigliserit, serum ve kas musklin düzeyleri üzerinde olumlu bir etkiye sahip olduğunu göstermektedir. Bu araştırmada elde edilen sonuçlar, lutein/zeaksantin izomer (L/Zi) takviyesinin, özellikle düzenli bir egzersiz ile ilişkilendirildiğinde, yoğun bir fiziksel egzersiz sonrasında sıçanlarda oluşan kas trigliserit miktarlarının azalmasıyla, serum ve kasda bulunan musklin seviyeleri arasında pozitif bir ilişki olduğunu göstermiştir. Nair ve ark. yaptıkları bir çalışmada, lutein ve zeaksantin izomerlerinin mitokondriyal fonksiyonu ve anabolik IGF-1'i düzenleyerek, yorgunluk ve akut egzersize bağlı stres göstergelerini azalttığını bildirmişlerdir ²⁷. Silva ve ark. tarafından yapılan diğer bir çalışmada da, bu çalışmada elde edilen verilere benzer şekilde, egzersiz grubunun trigliserit düzeylerinde azalma olduğu tespit edilmiştir ³⁸. Bu sonuçlara paralel olarak, bu çalışmada, yalnızca egzersiz uygulanan gruba kıyasla egzersiz+L/Zi grubunda belirgin bir düşüşün meydana geldiği görülmüştür.

Musklin, ilk olarak 2003 yılında kemik kaynaklı bir peptit (osteokrin) olarak tanımlanan, ancak iskelet kaslarında diğer dokulardan 10 kat daha fazla eksprese edilen ve egzersizle indüklenen bir miyokindir ^11,13,14. Subbotina ve ark. ¹¹ yaptıkları bir çalışmada, fiziksel aktiviteye yanıt olarak iskelet kasında musklin üretiminin arttığını ve dolaşıma salgılandığını bildirmişlerdir. Bu çalışmada, egzersiz uygulanmayan gruba kıyasla E ve E+L/Zi gruplarında serum ve kas dokusundaki musklin düzeylerinde daha önce yapılan çalışmalara benzer şekilde artış tespit edilmiştir. Bu da, L/Zi takviyesinin fiziksel egzersizlerin performansını artırdığını göstermektedir.

Sonuç olarak, egzersiz uygulanan sıçanlarda, lutein ve zeaksantin izomerlerinin kas trigliserit düzeylerini düşürdüğü, kas musklin düzeyini stimüle ettiği görülmüştür. Lutein ve zeaksantin izomerlerinin fiziksel aktivitedeki etkilerinin kanıtlanması için detaylı deneysel ve insan çalışmalarına ihtiyaç duyulmaktadır.

1) Steele J, Fisher J, Skivington M, et al. A higher effort-based paradigm in physical activity and exercise for public health: making the case for a greater emphasis on resistance training. BMC Public Health 2017; 17: 300.

2) Elokda AS, Nielsen DH. Effects of exercise training on the glutathione antioxidant system. Eur J Cardiovasc Prev Rehabil 2007; 14: 630-637.

3) Orhan C, Sahin E, Er B, et al. Effects of exercise combined with undenatured type ii collagen on endurance capacity, antioxidant status, muscle lipogenic genes and E3 ubiquitin ligases in rats. Animals (Basel) 2021; 11: 851.

4) Yang DK, Lee SJ, Adam GO, Kim SJ. Aralia continentalis kitagawa extract attenuates the fatigue induced by exhaustive exercise through inhibition of oxidative stress. Antioxidants (Basel) 2020; 9: 379.

5) Silva EP Jr, Borges LS, Mendes-da-Silva C, Hirabara SM, Lambertucci RH. l-Arginine supplementation improves rats' antioxidant system and exercise performance. Free Radic Res 2017; 51: 281-293.

6) Musumeci G. Effects of exercise on physical limitations and fatigue in rheumatic diseases. World J Orthop 2015; 6(10):762-9.

7) Tominaga T, Ikemura T, Yada K, et al. The effects of beverage intake after exhaustive exercise on organ damage, inflammation and oxidative stress in healthy males. Antioxidants (Basel) 2021; 10: 866.

8) He F, Li J, Liu Z, et al. Redox mechanism of reactive oxygen species in exercise. Front Physiol 2016; 7: 486.

9) Basham SA, Waldman HS, Krings BM, et al. Effect of curcumin supplementation on exercise-induced oxidative stress, inflammation, muscle damage, and muscle soreness. J Diet Suppl 2020; 17: 401-414.

10) Salucci S, Falcieri E. Polyphenols and their potential role in preventing skeletal muscle atrophy. Nutr Res 2020; 74: 10-22.

11) Subbotina E, Sierra A, Zhu Z, et al. Musclin is an activity-stimulated myokine that enhances physical endurance. Proc Natl Acad Sci USA 2015; 112: 16042-16047.

12) Pedersen BK, Akerström TC, Nielsen AR, Fischer CP. Role of myokines in exercise and metabolism. J Appl Physiol (1985) 2007; 103: 1093-1098.

13) Nishizawa H, Matsuda M, Yamada Y, et al. Musclin, a novel skeletal muscle-derived secretory factor. J Biol Chem 2004; 279: 19391-19395.

14) Thomas G, Moffatt P, Salois P, et al. Osteocrin, a novel bone-specific secreted protein that modulates the osteoblast phenotype. J Biol Chem 2003; 278: 50563-50571.

15) Liu Y, Huo X, Pang XF, et al. Musclin inhibits insulin activation of Akt/protein Kinase B in rat skeletal muscle. J Int Med Res 2008; 36:496-504.

16) Chen WJ, Liu Y, Sui YB, et al. Positive association between musclin and insulin resistance in obesity: Evidence of a human study and an animal experiment. Nutr Metab (Lond) 2017; 14: 46.

17) Re Cecconi AD, Forti M, Chiappa M, et al. Musclin, a myokine induced by aerobic exercise, retards muscle atrophy during cancer cachexia in mice. Cancers (Basel) 2019; 11: 1541.

18) Ravikrishnan R, Rusia S, Ilamurugan G, et al. Safety assessment of lutein and zeaxanthin (Lutemax 2020): Subchronic toxicity and mutagenicity studies. Food Chem Toxicol 2011; 49: 2841-2488.

19) Bernstein PS, Li B, Vachali PP, et al. Lutein, zeaxanthin, and meso-zeaxanthin: The basic and clinical science underlying carotenoid-based nutritional interventions against ocular disease. Prog Retin Eye Res 2016; 50: 34-66.

20) Scripsema NK, Hu DN, Rosen RB. Lutein, zeaxanthin, and meso-zeaxanthin in the clinical management of eye disease. J Ophthalmol 2015; 2015: 865179.

21) Khachik F, Steck A, Pfander H. Isolation and structural elucidation of (13Z,13’Z,3R,3’R,6’R)-lutein from marigold flowers, kale, and human plasma. J Agric Food Chem 1999; 47: 455-461.

22) Tuzcu M, Orhan C, Muz OE, et al. Lutein and zeaxanthin isomers modulates lipid metabolism and the inflammatory state of retina in obesity-induced high-fat diet rodent model. BMC Ophthalmol 2017; 17: 129.

23) Beebe DC, Holekamp NM, Shui YB. Oxidative damage and the prevention of age-related cataracts. Ophthalmic Res 2010; 44: 155-165.

24) Arnal E, Miranda M, Barcia J, Bosch-Morell F, Romero FJ. Lutein and docosahexaenoic acid prevent cortex lipid peroxidation in streptozotocin-induced diabetic rat cerebral cortex. Neuroscience 2010; 166: 271-278.

25) Gammone MA, Riccioni G, D'Orazio N. Carotenoids: Potential allies of cardiovascular health? Food Nutr Res 2015; 59: 26762.

26) Williams MH. Dietary supplements and sports performance: Introduction and vitamins. J Int Soc Sports Nutr 2004; 1: 1-6.

27) Nair SV, Ghanam K, Deshpande J, Juturu V. Lutein and zeaxanthin isomers induces mitochondrial biogenesis and improves endurance capacity in muscle cells. EC Ophthalmology 2018: 658-668.

28) Sindhu ER, Kuttan R. Carotenoid lutein protects rats from gastric ulcer induced by ethanol. J Basic Clin Physiol Pharmacol 2012; 23: 33-37.

29) Xue C, Rosen R, Jordan A, Hu DN. Management of ocular diseases using lutein and zeaxanthin: What have we learned from experimental animal studies? J Ophthalmol 2015; 2015: 523027.

30) Pala R, Orhan C, Tuzcu M, et al. Coenzyme Q10 supplementation modulates NF-κB and Nrf2 pathways in exercise training. J Sports Sci Med 2016; 15: 196-203.

31) IBM SPSS, IBM Corp. Released 2013. IBM SPSS Statistics for Windows, Version 22.0. Armonk, NY: USA.

32) Sahin K, Orhan C, Tuzcu M, et al. Capsaicinoids improve consequences of physical activity. Toxicol Rep 2018; 5: 598-607.

33) Irving BA, Davis CK, Brock DW, et al. Effect of exercise training intensity on abdominal visceral fat and body composition. Med Sci Sports Exerc 2008; 40: 1863-1872.

34) Lo HM, Tsai YJ, Du WY, Tsou CJ, Wu WB. A naturally occurring carotenoid, lutein, reduces PDGF and H₂O₂ signaling and compromised migration in cultured vascular smooth muscle cells. J Biomed Sci 2012; 19: 18.

35) Rock CL, Thornquist MD, Neuhouser ML, et al. Diet and lifestyle correlates of lutein in the blood and diet. J Nutr 2002; 132: 525S-530S.

36) Gruber M, Chappell R, Millen A, et al. Correlates of serum lutein + zeaxanthin: Findings from the Third National Health and Nutrition Examination Survey. J Nutr 2004; 134: 2387-2394.

37) Thomson RL, Coates AM, Howe PR, et al. Increases in plasma lutein through supplementation are correlated with increases in physical activity and reductions in sedentary time in older adults. Nutrients 2014; 6: 974-984.

38) Silva EPD Jr, Borges L, Bachi ALL, Hirabara SM, Lambertucci RH. L-arginine improves plasma lipid profile and muscle inflammatory response in trained rats after high-intense exercise. Res Q Exerc Sport 2021; 92: 82-90.