یکی از پیامدهای اصلی تولید رادیکال های آزاد می باشد. در محیط های آزمایشگاهی واکنش بین رادیکال های آزاد و چربی ها شامل سه مرحله است:
مرحله آغازین، مرحله تکثیر (انتشار) و مرحله پایانی. در مرحله آغازین، داین های مزدوج^[۱۵] از طریق جداسازی اتم هیدروژن از یک گروه بنیان متیلن چربی تشکیل می شود. در مرحله تکثیر، داین های مزدوج باعث واکنش اکسیژن مولکولی با رادیکال های آزاد و تشکیل هیدروپراکسید چربی می گردد.
برآیند تجزیه هیدروپراکسیدهای چربی، الکوکسیل با رادیکال های پراکسیل است که در مرحله تکثیر ایجاد می شوند. اسیدهای چرب اشباع نشده (نظیرآن هایی که در غشای سلول هستند) به علت نقاط اشباع نشده چند گانه ای که در بنیانشان وجود دارد، مستعد این فرایند هستند.
رادیکال های آزاد می توانند بهDNA نیز آسیب بزنند فرایند این آسیب به خوبی توضیح داده نشده و اندازه گیری مستقیم چنین آسیب هایی مقدور نیست. ضمناً پروتئین ها نیز وقتی که در معرض رادیکال های آزاد قرار بگیرند دچار تغییر و تحول می شوند. اکسیداسیون اسید های آمینه منجر به تغییرات فیزیکی نظیر تجزیه پروتئین ها می گردد (۴۸،۸).
۲-۲-۳-۱- منابع تولید رادیکال های آزاد
رادیکال های آزاد از جمله موادی هستند که منابع اولیه و ثانویه دارند. منابع اولیه اصلی عبارتند از: نشت الکترون از میتوکندری به هنگام تنفس هوازی، واکنش گزانتین اکسیداز، فعالیت NADPH اکسیداز و کاتکولامین ها. منابع ثانویه تولید رادیکال ها شامل فرآیندهای فاگوسیتوزی گلبول های سفید خون که متعاقب آسیب عضلانی رخ می دهد و تخریب پروتئین های حاوی آهن و تجمع بیش از اندازه کلسیم می باشد (۳۳،۸).
۲-۲-۳-۲- مکانیسم های تولید رادیکال های آزاد در جریان ورزش هوازی
مکانیسم های احتمالی بسیاری برای تشکیل رادیکال های آزاد به هنگام فعالیت بدنی وجود دارد. اولین مورد آسیب مربوط به اکسیژن بیش از حد است که احتمالاً در جریان ورزش هوازی بسیار شدید به وقوع می پیوندد. به هنگام چنین فعالیتی، مصرف اکسیزن ۱۰تا۲۰ برابر بیشتر از زمان استراحت است که می تواند منجر به ورود اکسیژن به درون عضلات فعال گردد تا جایی که این عضلات ۱۰۰تا۲۰۰ برابر بیشتر از حالت استراحت خود اکسیژن دریافت کنند. همان طوری که قبلاً ذکر شد میتوکندری یا به صورت دقیق تر زنجیره انتقال الکترونی، محل احتمالی تولید رادیکال های آزاد در بدن است. رادیکال های سوپراکسید در درون میتوکندری که در معرض جریان شدید اکسیژن قراردارد، تشکیل می شوند که می تواند موجب تشکیل دیگر رادیکال های مخرب نیز گردد. هم چنان که میزان اکسیژن موجود در درون سلول افزایش می یابد، سرعت تراوش الکترون به اکسیژن نیز بیشتر می شود. مورد بعدی احتمالاً مربوط به شدت های ورزش بالاتر از ۱۰۰% حداکثر اکسیژن مصرفی است. فعالیت در چنین شدت هایی می تواند منجر به کمبود ATP و افزایش سرعت تولید آدنوزین دی فسفات (ADP) گردد که این امر تولید رادیکال های آزاد را از طریق مکانیسم گزانتین اکسیداز، تحریک می کند. محتمل ترین مکانیسم تشکیل رادیکال های آزاد در جریان فعالیت های هوازی، وضعیتی به نام آسیب ایسکمی و خون رسانی مجدد می باشد. به هنگام ورزش، اندام های مختلفی هم چون کبد و کلیه ها ممکن است دچار کمبود اکسیژن شوند که در نتیجه انحراف خون از بخش های غیرفعال به سمت عضلات در حال فعالیت اتفاق می افتد. پس از اتمام ورزش، جریان خون به حالت طبیعی رسیده و این اندام ها خون رسانی مجدد شده و اکسیژن دریافت می کنند. این وضعیت موجب تشکیل رادیکال های آزاد و محصولات حاصل از پراکسیداسیون لیپیدها می گردد (۹۸).

۲-۲-۴- سیستم های دفاع آنتی اکسیدانی
همراه با تکامل اکسیژن به عنوان یک عامل حیاتی زندگی، گونه های اکسیژن فعال با زندگی ناسازگار شدند. این اثر زیانبار اکسیژن با تکامل طبیعی تعداد زیادی از سیسیتم های دفاع آنتی اکسیدانی روبه رو شد. این سیستم ها با توجه به ویژگی های شیمیایی و زیست شناختی بی نظیرشان برای مقابله با عرض اندام اکسیداتیو در همه ابعاد و شکل های حیات انتخاب شدند (۸).
۲-۲-۴-۱- مواد آنتی اکسیدانی طبیعی اصلی
طبق تعریف یک ماده آنتی اکسیدان، ماده ای است که در مقایسه با ماده اکسید شونده، غلظت کمی دارد ولی اکسیداسیون، ماده اکسایش پذیر را تا حد زیادی به تأخیر انداخته یا مهار می کند. طبق تعریف کلی تر دیگری، به ترکیباتی گفته می شود که سیستم های بیولوژیک را در برابر فرآیندها یا واکنش هایی که می توانند باعث اکسیداسیون بیش از حد شوند، محافظت کند.
مواد آنتی اکسیدانی طبیعی اصلی می توانند بیشتر گونه های اکسیژن فعال را خنثی و لاشه برداری کنند، پراکسیداسیون چربی را متوقف کنند و از پروتئین ها و اسیدهای نوکلئیک در مقابل اکسیداسیون و آسیب محافظت نمایند. به طور کلی آنتی اکسیدان ها را می توان به دو طبقه اصلی تقسیم کرد:
۱- آنتی اکسیدان های موجود در سیستم های درون سلولی
۲- آنتی اکسیدان های موجود در مایعات برون سلولی
آنتی اکسیدان های درون سلولی خود به دو طبقه تقسیم می شوند:
الف) آنتی اکسیدان های محلول در چربی که در غشاء قرار دارند و عبارتند از: ویتامین E، A اوبیکنیون
(۱۰O) و چندین کاروتنوئید و یک بتا کاروتن اصلی. این آنتی اکسیدان ها ذاتاً چربی دوست هستند و ویتامین E به عنوان مهم ترین آنتی اکسیدان محلول در چربی محسوب می شود.
ب) آنتی اکسیدان های درون سلولی(سیتوزولی) که در سیتوپلاسم وجود دارند و اصولاً در آب محلول می باشند. این آنتی اکسیدان ها به سه طبقه تقسیم می شوند:
۱- مولکول های زیستی کوچک مانند گلوتاتیون
۲- آنزیم های آنتی اکسیدان مانند کاتالاز، سوپراکسیددیسموتاز و گلوتاتیون پراکسیداز
۳- پروتئین های متصل به آهن مانند فریتین
از آنجا که آسیب اکسیداتیو در ابتدا و به طور عمده در غشای میتوکندریایی و نیز در دیگر غشاهای سلولی ایجاد می شود، لذا آنتی اکسیدان های محلول در چربی، به عنوان اولین خط دفاعی محسوب می شوند. در صورتی که آنتی اکسیدان های محلول در آب، به عنوان خط دفاعی دوم عمل می کنند.
آنتی اکسیدان های موجود در مایع برون سلولی، در بیشتر مایعات بدن مثل پلاسما، بزاق، مایعات احشایی و مایعات سینوویال یافت می شوند. آنتی اکسیدان های مایعات برون سلولی را می توان به صورت خالص در شرایط محلول یا به صورت ناخالص در داخل لیپوپروتئین های پلاسما پیدا کرد (۸).
۲-۲-۴-۲- مکمل های آنتی اکسیدانی
شواهد فراوانی نشان می دهد که تحت شرایط فیزیولوژیک و پاتولوژیک گوناگونی از جمله فعالیت بدنی شدید، تمرین در ارتفاع زیاد، عدم تحرک و بسیاری از بیماری ها، مواد آنتی اکسیدانی درون زا نمی توانند به طور کلی از آسیب اکسیداتیو جلوگیری کنند. از لحاظ اکسیداتیو این شرایط می تواند منجر به وارد آمدن آسیب به پروتئین ها، DNA و لیپیدها شود که در نتیجه این امکان وجود دارد که تعادل بین اکسیدان ها و مواد آنتی اکسیدانی به نفع اکسیدان ها تغییر یابد و مواد آنتی اکسیدانی درون زا دیگر قادر نباشند که آثار
اکسیدان ها را خنثی کنند (۱۳۸،۷۶).
به دلیل این که مقدار آنتی اکسیدان های اندوژن ممکن است جهت محافظت از استرس اکسیداتیو کافی نباشد، لذا استفاده از مکمل های آنتی اکسیدانی می تواند به منظور کاهش شدت استرس اکسیداتیو مفید بوده و حاشیه امنیتی بزرگتری را در برابر تأثیرات احتمالی آن ها به وجود آورد (۳۸).
آنتی اکسیدان ها می توانند موجب تخریب رادیکال های آزاد گشته و مکمل های آنتی اکسیدانی ممکن است سد محافظتی قوی تری را در مقابل آسیب های اکسیداتیو ایجاد نمایند (۳۲).
۲-۲-۵- اندازه گیری استرس اکسیداتیو در انسان
برای ارزیابی استرس اکسیداتیو در پاسخ به فعالیت، محققین شاخص های مختلفی را در خون و ادرار اندازه گیری کرده اند. در تعداد قلیلی از این تحقیقات، این شاخص ها در عضله اندازه گیری شده اند.
بسیاری از این شاخص ها مواد جانبی حاصل از پراکسیداسیون چربی هستند اما برای ارزیابی استرس اکسیداتیو، تغییرات در ترکیبات آنتی اکسیدانی از قبیل گلوتاتیون، مواد حاصل از اکسیداسیون پروتئین ، DNA و فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدان نیز مورد اندازه گیری قرار گرفته اند. روش ESR ^[۱۶]یک روش مستقیم برای اندازه گیری رادیکال های آزاد است که عمدتاً در مطالعات آزمایشگاهی مورد استفاده قرار می گیرد اما اخیراً برای اندازه گیری رادیکال های آزاد موجود در خون استفاده شده است (۱۴۰). به دلیل آن که روش های اندازه گیری مستقیم RONS ، یعنیESR نیازمند تجهیزات گران قیمت هستند، اکثر پژوهش گرانی که در حیطه رادیکال های آزاد تولید شده در اثر فعالیت بدنی پژوهش می کنند، از روش های غیر مستقیم جهت ارزیابی استرس اکسیداتیو ایجاد شده استفاده می نمایند. ارزیابی غیرمستقیم استرس اکسیداتیو عبارت است از اندازه گیری مقدار مولکول های پایدار تولید شده در نتیجه واکنش RONS با بیومولکول های ویژه.
۲-۲-۶- فعالیت بدنی و استرس اکسیداتیو
مصرف اکسیژن به هنگام فعالیت بدنی افزایش می یابد، ۹۵ تا۹۸ درصد از اکسیژن مصرف شده در جریان متابولیسم هوازی به آب احیا می شود، اما بخش باقیمانده ممکن است به محصولات ثانویه اکسیداتیو، یعنی گونه های اکسیژن و نیتروژن فعال (RONS) تبدیل گردد. به هنگام فعالیت بدنی، احتمال این که رادیکال های آزاد در مقادیر بیشتری نسبت به حالت استراحت تولید شوند، وجود دارد.
چنان چه تولید RONS به دقت کنترل نشود، این ترکیبات می توانند به بافت های مختلف بدن آسیب برسانند (۸۹). فعالیت بدنی مزایای مهمی برای بدن دارد که شامل افزایش آمادگی جسمانی، جلوگیری از ابتلاء به بیماری ها و بهبود کیفیت زندگی می باشد. اما فعالیت بدنی سنگین موجب تولید گونه های اکسیژن و نیتروژن فعال می گردد که به صورت جدی تهدید کننده فرآیندهای ساختاری و عملکردی سلول ها، ارگان ها و سیستم های مختلف بدن است (۷۹).
اگرچه فعالیت بدنی کارایی سیستم دفاع آنتی اکسیدانی بدن را افزایش و استرس اکسیداتیو ناشی از فعالیت را کاهش می دهد، اما برخی پژوهش ها نشان داده اند که تمرینات شدید می توانند منجر به آثار معکوس شوند که این آثار به دلیل اکسیداسیون شدید آنتی اکسیدان ها جهت جلوگیری از اعمال مخرب RONS
می باشد (۶۰). هم اکنون به خوبی پذیرفته شده است که در جریان فعالیت های شدید، تولید رادیکال های آزاد افزایش می یابد (۸۹).
اندازه گیری پراکسیداسیون چربی
وقتی رادیکال های آزاد تولید می شوند به اسید های چرب اشباع نشده غشای سلول حمله می کنند و سبب آغاز یک سری واکنش ها می شوند که اصطلاحاً پراکسیداسیون چربی نام می گیرد.
برای اندازه گیری پراکسیداسیون چربی، موادی همچون پنتان، مالون دی آلدئید^[۱۷]، لیپید هیدروپراکسیدها^[۱۸]، ایزوپروستان ها ^[۱۹]و داین های مزدوج مورد ارزیابی قرار می گیرند.
در بیشتر تحقیقات برای ارزیابی استرس اکسیداتیو، MDA اندازه گیری شده است (۱۴۰،۸).
مالون دی آلدئید
آلدئید ها، به ویژه MDA به عنوان شاخص استرس اکسیداتیو در پاسخ به فعالیت مورد اندازه گیری قرار می گیرند. مالون دی آلدئید می تواند با بهره گرفتن از کروماتوگرافی مایع با عملکرد بالا (HPLC)^[20] اسپکتروفتومتری و یا اسپکتروفلوئوروسنس اندازه گیری شود (۷۲،۷۱). رایج ترین روش ارزیابی تغییرات MDA در اثر واکنش با اسید تیوباربیتوریک (TBARS)^[21] است.
این روش در تحقیقات مختلف به کرات مورد استفاده قرار گرفته است (۷۱).
ظرفیت آنتی اکسیدانی توتال ^[۲۲]
از دیگر شاخص های مورد استفاده برای استرس اکسیداتیو، اندازه گیری ظرفیت آنتی اکسیدانی توتال است (۱۱۸). برای اندازه گیری این شاخص روش های مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند، اما نتایج حاصل از بسیاری از این روشها اکثراً با هم همبستگی ندارند (۷۲،۶۴). برای اندازه گیری این شاخص عمدتاً یک نمونه بافتی یا خونی به سیستم مولد شیمیایی رادیکال های آزاد در آزمایشگاه اضافه می شود و سپس توانایی مقاومت بافت یا خون در مقابل استرس اکسیداتیو اندازه گیری می شود. در بسیاری از این روش برای ارزیابی میزان افزایش استرس اکسیداتیو (مثلاً مقاومت در مقابل پراکسیداسیون چربی) پس از فعالیت استفاده شده است (۱۴۰).
۲-۲-۷ ال-کارنیتین
ال- کارنیتین اولین بار توسط دو محقق روسی در عضله کشف شد و به عنوان کارنیس^[۲۳] نام گذاری گردید (۷۰). ساختار شیمیایی این ماده در سال ۱۹۲۷و ۱۹۳۵در مقاله ای در مورد ال–کارنیتین به انتشار رسید (۱۳۰). نام دیگر این ماده، ویتامین T (تنبریو)^[۲۴] است زیرا سوسک سیاه تنبریومولیتور(تنبریونیدا، کولوپترا) جهت رشد نیاز به ال-کارنیتین دارد و همچنین، علاوه بر اسید فولیک در دیگر مشتقات ویتامینB وجود دارد (۱۳۴،۹۱).

شکل ۲-۱: مکمل ال کارنیتین