W numerze kwietniowym SdW ukazał się artykuł mojego autorstwa: „Jak działa arginina”. Oprócz pochwał - zebrałem za niego też kilka nagan. Niektórzy czytelnicy mieli mi za złe, że „prześlizgnąłem” się po tlenku azotu i budowie masy, poświęcając nieproporcjonalnie więcej uwagi agmatynie i redukcji tłuszczu. Sporo tekstu zajęła też problematyka poliamin. Jednak wielu chciałoby dowiedzieć się czegoś więcej o samym tlenku, szczególnie zaś o jego aktywności anabolicznej. Nic w tym dziwnego – argumentują – skoro arginina, czy to sama, czy w formie preparatów złożonych, zawsze promowana jest jako stymulator tlenku azotu - NO-booster.
Faktycznie! Problematyka anabolicznej aktywności tlenku azotu (NO) warta jest szerszego omówienia. Po pierwsze dlatego, że jest to temat dosyć nowy, bo anaboliczne właściwości tego hormonu gazowego odkryto dopiero niedawno. Po drugie, że wokół tej aktywności narosło już wiele nieporozumień, tak jak w przypadku anabolicznej aktywności kreatyny.
Jeżeli pamiętacie, to w artykule „Jak działa kreatyna” rozwiewałem mit, jakoby kreatyna miała powiększać muskuły poprzez zatrzymanie w nich wody. Kreatyna działa bowiem sensu stricte anabolicznie, zaś zatrzymanie wody to efekt o jedynie marginalnym znaczeniu.

Tlenkowa mamusia

Już pod koniec lat 80-tych udowodniono, że suplementacja sportowej diety argininą prowadzi do znacznego przyrostu siły całkowitej i beztłuszczowej masy ciała przy jednoczesnym zmniejszeniu wydalania produktów rozpadu białek. Czyli, że arginina działa ergogenicznie (pracotwórczo), anabolicznie i antykatabolicznie.
Poglądy na temat mechanizmów anabolicznej aktywności argininy ewoluowały w miarę postępu badań. Wcześniej brano pod uwagę głównie jej stymulujący wpływ na wydzielanie hormonu wzrostu oraz produkcję kreatyny.
Dzisiaj już wiemy, że trop hormonu wzrostu był mylny. Podawana doustnie arginina ma bowiem niewielki wpływ na jego produkcję i uwalnianie. Do tego - anaboliczna aktywności hormonu wzrostu uzależniona jest bardziej od charakterystycznego profilu jego całodobowej sekrecji, niż od wysokich, incydentalnych wyrzutów.
Jako prekursor kreatyny, arginina utraciła pierwszoplanowe znaczenie w momencie szerokiego upowszechnienia suplementów kreatynowych.
Jeden z kolejnych tropów wiódł do amin – poliamin i agmatyny. Opisywałem go szeroko we wspominanym na wstępie artykule, gdzie odsyłam dzisiaj zainteresowanych tą problematyką. Jakkolwiek wpływ argininy na produkcję wymienianych związków może mieć swój udział w tworzeniu ostatecznego efektu anabolicznego, to obecny stan wiedzy daje niemal pewność, że najistotniejsze znaczenie ma tutaj wpływ na syntezę tlenku azotu. Arginina jest prekursorem tego hormonu gazowego, którego produkcja wzrasta w proporcji do jej spożywania.

Tlenek a masa

Tkanka mięśniowa wychwytuje argininę z dużą efektywnością, gdyż posiada znaczną liczbę przenośników dla tego aminokwasu. Jest to powodowane rolą argininy w produkcji tlenku azotu – hormonu o żywotnym znaczeniu dla procesów życiowych. Najważniejsze, że wzbogacenie diety suplementem prowadzi ostatecznie do zwiększenia zawartości w komórkach mięśniowych argininy i tlenku azotu.
Właściwy udział argininy w diecie sportowca może mieć decydujące znaczenie dla rozwoju jego zdolności siłowych i masy mięśniowej. Arginina jest bowiem producentem tlenku azotu, zaś ten - hormonem anaboliczny o nie mniejszym znaczeniu, jak chociażby somatotropina, insulina i testosteron.

Stymuluje produkcję cyklicznych nukleotydów, czyli przekaźników komórkowych, podobnych do hormonów, tyle że przenoszących sygnały hormonalne nie pomiędzy komórkami, ale pomiędzy regionami wnętrza komórek. O cyklicznych nukleotydach pisałem bardzo dużo w wielu artykułach. Za ich pośrednictwem oddziałuje anabolicznie na komórki mięśniowe kilka hormonów oraz zakazany w sporcie środek anaboliczny – Clenbuterol.
Tlenek azotu podnosi przede wszystkim poziom nukleotydu sygnowanego skrótem cGMP. Niedawno jednak okazało się, że również innego – lepiej zapewne znanego Wam z licznych publikacji – cAMP. Przede wszystkim dlatego, że oba nukleotydy rozkładane są w znacznej części przez te same enzymy. Kiedy więc wzrasta poziom jednego z nich, enzymy zajmują się jego rozkładem z większym zaangażowaniem, zapominając jednocześnie o drugim. Z tego powodu, mówiąc dalej o aktywności tlenku azotu, posługuję się ogólnym określeniem – cykliczne nukleotydy.

1a.
Pierwszy mechanizm oddziaływania cyklicznych nuklotydów na mięśnie polega na przekazywaniu sygnału do jądra komórkowego. Na skutek takiego sygnału jądro uruchamia procedurę produkcji białek mięśniowych, szczególnie białek kurczliwych włókienek (miofibryli), co skutkuje – wiadomo – przyrostem siły i masy. Jest to mechanizm ogólnie podobny do tego, jakim posługuje się przy budowaniu muskulatury testosteron.

1b.
Drugi mechanizm polega na udziale cyklicznych nukleotydów w skurczu włókien mięśniowych. Aby nastąpił ten skurcz, najpierw impuls nerwowy musi uwolnić z komórki nerwowej acetylocholinę, co zobrazowałem na powyższym schemacie. W konsekwencji oddziaływania acetylocholiny ze specjalnym białkiem błony komórkowej – nikotynowym receptorem cholinergicznym - wzrasta poziom wapnia w komórce mięśniowej, co inicjuje pobudzenie włókienka do pracy. Teraz, aby wyzwolony został impuls siłowy i zainicjowana faza rozkurczowa, zadziałać musi ATP i mechanizm obniżający stężenie jonów wapniowych. Na tym etapie angażowane są właśnie cykliczne nukleotydy, co powoduje, że ich poziom okazuje się niezwykle istotny dla wykazania przez mięśnie zdolności siłowych. To również tłumaczy, dlaczego pod wpływem wewnętrznych (endogennych) lub zewnętrznych (egzogennych) substancji podnoszących poziom cyklicznych nukleotydów, np. adrenaliny lub kofeiny, wzrastają aktualne możliwości siłowe tkanki mięśniowej.

2.
W tym miejscu przechodzimy do mechanizmów działania tlenku azotu niedawno dopiero odkrytych, nie związanym z aktywnością cyklicznych nukleotydów i nie wymagających ich pośrednictwa.
NO hamuje aktywność enzymów katabolicznych z grupy proteaz cysteinowych, co ogranicza rozpad i minimalizuje straty białek mięśniowych a co dobrze znamy jako działanie antykataboliczne. Tlenek azotu jest więc antykatabolikiem. Ważny w aspekcie rozwoju siły i masy pozostaje fakt, że proteazy cysteinowe odpowiadają za niszczenie białek przy ekstremalnych przeciążeniach włókien mięśniowych.
Katabolizm to „słowo klucz” lub raczej „widmo” spędzające sen z powiek kulturystom i innym siłaczom. Do niedawna jeszcze naukowcy niewiele wiedzieli o tym procesie przebiegającym we wnętrzu komórek mięśniowych, ale na szczęście dziś poznajemy co raz to więcej szczegółów, dzięki postępowi metod badawczych. Dzięki temu możemy też typować do wspomagania wysiłku co raz to skuteczniejsze atykataboliki...
Niszczeniem białek w komórce mięśniowej zajmują się głównie enzymy: ubikwityna i proteazy cysteinowe. Uważni czytelnicy powinni pamiętać z moich, wcześniejszych publikacji, że ubikwitynę neutralizuje proces metylacji i z tego powodu związki dostarczające grup metylowych, jak np. HMB i betaina, wykazują silną aktywność antykataboliczną. Proteazy cysteinowe neutralizuje natomiast proces nitrozylacji, polegający na przyłączeniu do molekuły cysteiny cząsteczki tlenku azotu. Dlatego arginina tak zdecydowanie ograniczała wydalanie produktów rozpadu białek w cytowanym na wstępie badaniu. Dlatego też uzyskujemy tak dobre efekty wspomagające, zestawiając argininę z dawcami metylu, jak np. w HMBolonie i Cell Pumpie, bo stosując łącznie związki metylujące (HMB, betaina) i nitrozylujące (arginina), pozbawiamy aktywności jednocześnie ubikwitynę i proteazy, czyli komplet mięśniowych enzymów katabolicznych.

3.
Tlenku azotu potrzebuje do pełnienia swoich funkcji białko mięśniowe, nazywane dystrofiną. Dystrofina – upraszczając - przenosi impuls siłowy białek kurczliwych na ścięgna, wiec ostatecznie to dzięki jej obecności skurcz mięśnia skutkuje wypchnięciem sztangi w górę. Jednocześnie amortyzuje nacisk kurczącego się włókienka na błonę komórkową, co chroni błonę i w konsekwencji całą komórkę przed samozniszczeniem w efekcie wykonywanej pracy. To również ona, oczywiście przy pomocy tlenku azotu, rozmieszcza białka kurczliwe we wnętrzu komórki i receptory cholinergiczne na odcinku błony komórki mięśniowej w pobliżu docierających tutaj wypustek komórek nerwowych, nazywanym płytką motoryczną. To ważne, bo jak pamiętacie i co widać na rysunku, przyłączenie acetylocholiny do receptora błonowego podnosi stężenie wapnia w komórce mięśniowej i ostatecznie inicjuje skurcz włókienka.
Ta funkcja tlenku azotu ma fundamentalne znaczenie dla rozwoju siły i masy. Tutaj tlenek uczestniczy zarówno w tworzeniu impulsu siłowego, jak również w wynoszeniu go poza komórkę mięśniową, czyli użyciu do wykonania konkretnej pracy – np. dźwignięcia żelastwa. Jednocześnie ogranicza straty masy mięśniowej, wynikające z niszczycielskiego oddziaływania siły ekstremalnych skurczów włókienek na błony komórek mięśniowych. Należy nadmienić, że to właśnie uwarunkowana genetycznie, nieprawidłowa produkcja tlenku azotu i dystrofiny jest przyczyną zaniku mięśni w chorobie zwanej dystrofią Duchenne’a.

4.
Tlenek azotu warunkuje dojrzewanie, wzrost i włączanie do pracy młodych komórek mięśniowych, nazywanych komórkami satelitarnymi. Ma to kluczowe znaczenie dla regeneracji i rozwoju tkanki mięśniowej.
Masa mięśni wzrasta na drodze dwóch mechanizmów – przerostu i rozrostu. Przerost polega na dobudowywaniu nowych białek do starych komórek mięśniowych. Natomiast rozrost – na dobudowywaniu nowych komórek mięśniowych do puli komórek starych. W tym drugim mechanizmie biorą udział niedojrzałe (macierzyste) komórki mięśniowe, przylegające do starych i z tego powodu nazywane satelitarnymi. Komórki satelitarne dzielą się i zlewają w twory nazywane miotubulami, z których powstają nowe, dojrzałe komórki mięśniowe. Tlenek azotu potrzebny jest przede wszystkim do zlewania się komórek satelitarnych, czyli ich fuzji, ale również do procesu dojrzewania miotubul i ich przemiany w funkcjonalne komórki mięśniowe.
Rozrost jest najważniejszym mechanizmem budowy masy mięśniowej pomiędzy 4-tym miesiącem a 16-tym rokiem życia. Potem zachodzi już tylko w wypadku drastycznego uszkodzenia tkanki mięśniowej. Długi czas uważano, że nie ma on większego znaczenia dla rozwoju masy mięśniowej u sportowców. Nawet, jeżeli bowiem do silnego uszkodzenia mięśni doprowadzimy ekstremalnym treningiem, to w efekcie rozrostu powstanie taka sama liczba nowych komórek, jaka została utracona na skutek uszkodzenia. Jednak kilka lat temu ukazały się wyniki badań sugerujące, że jednak nowych komórek może powstawać więcej ponad straty. Kwestia ta nadal pozostaje niejasna a zdania są tutaj podzielone.
Nie oznacza to jednak, że jeżeli nawet rozrost nie prowadzi do poprawy masy siłacza, to tlenek azotu na nic się tutaj nie przyda. Niedawno ustalono bowiem, że komórki satelitarne mają również fundamentalne znaczenie dla rozwoju masy poprzez przerost.
Wszyscy wiemy zapewne, że najważniejszy etap syntezy białek przebiega w jądrze komórkowym. Ponieważ komórki mięśniowe zbudowane są nieomal z samych białek, tracą wciąż wiele białek w wyniku pełnienia swoich zadań życiowych i nieustannie budują nowe cząsteczki białek, dlatego mają nie jedno, lecz wiele jąder komórkowych. Kiedy włókienka mięśniowe ulegają częstym i rozległym uszkodzeniom wysiłkowym, jak przy ćwiczeniach z ciężarami, jądra nie nadążają z produkcją nowych białek. I tu z pomocą podążają komórki satelitarne... Dzielą się, ale nie łącza ze sobą w celu utworzenia nowej komórki mięśniowej, tylko zlewają się z komórką starą i zasilają ją w dodatkowe jądra. Przypomnijmy, że bez udziału tlenku azotu nie może dojść do fuzji, czyli właśnie owego zlania.
Kwestii tej jednak nie można pozostawić bez nawiązania do wątku z poprzedniego artykułu o argininie. Tam wspominałem, że zarówno do etapów syntezy białek prowadzonych przez jądra, jak też do podziałów komórek satelitarnych, niezbędne są poliaminy – związki wytwarzane przez organizm z... argininy!

W dostępnej na dzień dzisiejszy literaturze nie znalazłem więcej powiązań pomiędzy tlenkiem azotu a rozwojem siły i przyrostem masy mięśniowej. Jeżeli jednak pojawią się w tym temacie jakieś ciekawe informację, nie omieszkam się nimi podzielić...