Fitoecdysteroidy – czy brać je na serio? Obiecujące wyniki badań dotyczących hormonów insektów - listopad - grudzień 2008

Ecdysteroidy znane są już od lat siedemdziesiątych i zachwalano je jako „tajną rosyjską” receptę na wzrost mięśni. Z początku odkryto je u insektów, a potem także u roślin (fitoecdysteroidy). Ecdysteroidy są hormonami wzrostu, u insektów odpowiadają także za rozmnażanie oraz zachowania godowe, podobnie jak testosteron u ludzi. Aczkolwiek o ile u insektów mają działanie hormonalne o tyle farmakologiczne działanie ecdysteroidów na ludzi (i zwierzęta) nie może być uznane za hormonalne. Nie są one uważane za produkt przemiany materii u ssaków. Od roku 1966, kiedy fitoecdysteroidy (ecdysteroidy pochodzenia roślinnego) zostały odkryte, kolejne badania wykazywały, że te związki chemiczne pobudzają syntezę białek u zwierząt i ludzi, a także posiadają właściwości odżywcze oraz wzmacniające, adaptogeniczne, antyrakowe, obniżają poziom cholesterolu, stymulują układ immunologiczny.9 Większość roślin nie zawiera jednak fitoecdysteroidów, aczkolwiek można je znaleźć w znaczących ilościach w szpinaku oraz quinoa, szczególnie w ich nasionach oraz młodych liściach.1 Poziom zawartości ecdysteroidów w jedzeniu na ogół przez ludzi spożywanym, włącznie z produktami pochodzenia roślinnego i zwierzęcego, wynosi 2 mikrogramy/kg.7 Kilka badań przeprowadzonych na ludziach i zwierzętach wykazało, że ecdysteroidy dozowane w większych ilościach mają właściwości anaboliczne. Dwa z ich wielu rodzajów, które wykazywały najsilniejsze właściwości, to turkesteron i beta-ecdysteron (występujący także pod nazwą 20-hydroxyecdysone; 20HE).
Ecdysteroidy powodują wzrost syntezy białek na drodze procesów niezależnych od receptora androgenowego.
Podstawowa budowa ecdysteroidów i hormonów sterydowych jest identyczna. Z powodu tych podobieństw naukowcy zaczęli przeprowadzać testy sprawdzające działanie anaboliczne ecdysteroidów. Zachodzą pewne różnice w procesach anabolicznych, ponieważ sterydy anaboliczne działają głównie przez wiązanie się z receptorem androgenowym odpowiedzialnym za modyfikację efektów działania testosteronu oraz dihydrotestosteronu. Co ciekawe, ecdysteroidy nie wiążą się z receptorem androgenowym8, więc ich wpływ na procesy anaboliczne był nieznany. Są one sterydami polarnymi, przypominającymi cukier, jeśli chodzi o rozpuszczalność. Podczas gdy hormony sterydowe ssaków mają nieco bardziej zmienną strukturę, wszystkim brakuje występującego u ecdysteroidów bocznego łańcucha polihydroksylowego, wobec czego mają bardziej lipofilową naturę.9 Jednakże niedawno ujawniono cząsteczkową tajemnicę tego, jak ecdysteroidy sprzyjają powstaniu procesów anabolicznych. Naukowcy przeprowadzili badania działania ecdysteroidów na ludzkiej tkance mięśniowej wyhodowanej w probówce oraz na szczurach. Badania te wykazały, że ecdysteroidy, zależnie od zastosowanej dawki, powodowały wzrost syntezy białek w ludzkich komórkach mięśniowych. Najsilniej zadziałały dwa rodzaje ecdysteroidów (20HE i turkesteron), zwiększając syntezę białek do 110 procent normy. Kiedy szczurom podano ecdysteroidy pojawił się u nich znaczny wzrost siły mięśni (podobnie jak u grupy szczurów, której podano testosteron). Pozostaje tylko jedno pytanie, które naukowcy wciąż sobie zadają, a mianowicie: jak to się dzieje, że ecdysteroidy powodują wzrost procesów anabolicznych nie wiążąc się z receptorami androgenów?
Dowiedziono, że szlak PI3K, który aktywuje działanie AKT, powoduje wzrost syntezy białek w mięśniach szkieletowych. Ponadto, mamy coraz więcej badań potwierdzających, że szlak PI3K/AKT stanowi główny wewnątrzkomórkowy mechanizm sygnalizujący, stojący za hipertrofią mięśni.18 Naukowcy odkryli, że po dodaniu ecdysteroidów do komórek mięśniowych było inicjowane przekazywanie sygnału przez szlak PI3K. Kiedy ludzkie komórki mięśniowe najpierw potraktowano inhibitorem PI3K, działanie 20HE na syntezowanie się białek całkowicie zablokowało działanie ecdysteroidów. Podobnie inhibitor PI3K zmniejszał syntezowanie się białek w komórkach mięśniowych, będące efektem wpływu IGF-1. Spostrzeżenie dotyczące tego, że 20HE nie wiąże się z receptorem androgennym wskazuje na to, że ecdysteroidy wpływają na procesy anaboliczne w ramach mechanizmu działającego niezależnie od androgenów (tj. pobudzając szlak PI3K/AKT). Jednakże przed rozpoczęciem stosowania ecdysteroidów warto byłoby przestudiować wszystkie materiały dotyczące badań naukowych z nimi związanych.
 
Badania przeprowadzone na zwierzętach
Wykazano, że ecdysteroidy powodują wzrost u wielu gatunków zwierząt, z myszami, szczurami, owcami, świniami oraz przepiórkami włącznie. Przeprowadzono przykładowe badanie, w którym przez 10 dni podawano szczurom 20HE oraz turkesteron w dawce wynoszącej 0,5 mg/kg masy ciała. W wyniku przyjmowania tych związków chemicznych u szczurów wystąpił przyrost masy ciała oraz masy i siły mięśni.11 Naukowcy postanowili więc przeprowadzić badanie porównujące działanie ecdysteroidów z działaniem sterydu anabolicznego Dianabolu (znanego w Polsce bardziej jako metanabol), stosując taką samą dawkę każdego z nich. Działanie tych substancji testowano na dwóch grupach samców myszy: w pierwszej były to myszy, które poddawano ćwiczeniom z pływania, a w drugiej myszy, które nie pływały. Dzienna dawka ecdysteroidów wynosiła 0,25 mg/kg masy ciała i podawano ją przez tydzień. Jeśli chodzi o eksperyment, do którego użyto szczurów, metandrostenolon (Dianabol) wywoływał efekty anaboliczne u tych, które nieprzerwanie ćwiczyły pływanie. Niemniej jednak 20HE powodowało poprawę kondycji fizycznej w obu grupach myszy.12 Ostatnią różnicą było to, że Dianabol stymulował syntezę białek we włóknach typu I, a we włóknach typu II już nie. Natomiast 20HE zwiększał ilość białek miofibryli w obu typach włókien mięśniowych. Dzięki wyżej wymienionym (i innym)  eksperymentom zaprezentowano anaboliczne działanie ecdysteroidów u zwierząt. Jednak mimo, że istnieją obiecujące badania ich dotyczące, niewiele z takich eksperymentów zostało przeprowadzonych na ludziach poza Rosją.
 
Badania przeprowadzone w Rosji
Kilka środków zawierających ecdysteroidy, tj. niewielkie dawki 20HE (5 mg/tabletkę), zostało stworzonych specjalnie dla sportowców (np. Ekdisten lub Retibol). Skuteczność działania tych suplementów budzi jednak wątpliwości. Wiele z badań dotyczących ecdysteroidów przeprowadzonych do tej pory miało miejsce w Rosji. Poniżej skrótowe informacje z niektórych.
 
− Uczestnicy odbywali trening beztlenowy przez trzy tygodnie; 20HE powodowało obniżenie poziomu tłuszczu w ciele oraz wzrost masy mięśniowej.13
− Podobne badanie wykazało, że połączenie 20HE z suplementami zawierającymi białka podawane sportowcom powodowało redukcję ilości tłuszczu w ciele aż do 13,71 procent oraz wzrost masy mięśniowej aż do 7,10 procent (w porównaniu do utraty masy mięśniowej aż o 2,99 procent w grupie przyjmującej placebo).15
− Ponadto, niektóre badania sugerują, że łączenie ecdysteroidów z białkami potęguje efekty. W 1988 roku w biuletynie Scientific Sports Bulletin opublikowano naukowe badanie dotyczące ecdysteronów, do którego potem najczęściej się odnoszono. Zawierało ono np. omówienie efektów działania 20HE na masę tkanki mięśniowej, ilość tłuszczu oraz zachodzące zmiany hormonalne prześledzone u siedemdziesięciu ośmiu świetnie wytrenowanych sportowców płci męskiej i żeńskiej. Spożywali oni albo samo białko, samo placebo lub białko z dodatkiem 20HE. W grupie zażywającej proteiny po okresie 10 dni zaobserwowano tylko niewielki przyrost masy mięśniowej. U osób z grupy, w której podawano placebo wykazano niewielkie straty w masie mięśni U badanych z ostatniej grupy odnotowano 7-procentowy przyrost masy beztłuszczowej oraz 10-procentową redukcję tkanki tłuszczowej. U żadnej z grup nie zaobserwowano wahań równowagi hormonalnej w trakcie tego 10-dniowego eksperymentu. Dzienna dawka 20HE równała się 5 mg/kg masy ciała.* Aczkolwiek badania te przeprowadzone w Rosji nie zostały nigdzie indziej potwierdzone.
 
Puste obietnice

Jak już wspomniano większość badań przeprowadzonych na ludziach, dotycząca kondycji fizycznej, miała miejsce w Rosji i dostępne są tylko skrótowe informacje. Do chwili obecnej w Stanach Zjednoczonych przeprowadzono tylko jedno tego typu badanie, a zajmował się nim zespół dr Richarda Kreidera. W eksperymencie brało udział czterdziestu pięciu sportowców płci męskiej, systematycznie stosujących trening siłowy przez przynajmniej rok. Losowo podzielono ich na grupy, którym podawano (na ślepo) kapsułki zawierające placebo w postaci pigułki dekstrozy lub 30 mg 20-hydroxyecdysone. Uczestnicy eksperymentu brali udział w programie treningów siłowych podzielonych na dwa cięższe i dwa lżejsze, ćwicząc przez 4 dni w tygodniu, na przestrzeni ośmiu tygodni. Ustalono program standardowy składający się z 3 serii w ramach których robiono 10 powtórzeń z taką ilością obciążenia jaką dany sportowiec mógł podnieść (zazwyczaj było to 60−80 procent jednego powtórzenia maksymalnego) z przerwami na odpoczynek nie dłuższymi niż 2 minuty między seriami oraz nie dłuższymi niż 3 minuty między pojedynczymi ćwiczeniami. Więc co stało się po upływie dwóch tygodni? Zupełnie nic! Rezultaty badania wykazały, że suplementacja ecdysteronami nie miała żadnego znaczącego wpływu na masę ciała, jego skład, siłę oraz wskaźniki stanów anabolicznego lub katabolicznego. Aczkolwiek warto się wstrzymać przed całkowitym odrzuceniem ecdysteroidów.
W kolejnym badaniu podawano 30 mg 20-hydroxyecdysone dziennie. Z kolei w badaniach przeprowadzonych przez Rosjan na ludziach oraz zwierzętach potwierdzono występowanie reakcji anabolicznych przy dawce 5 mg/kg masy ciała. Waga przeciętnego uczestnika wynosiła 84 kg, wobec czego powinno zostać zażyte 420 mg wspomnianej substancji. Można więc bezpiecznie stwierdzić, że małe dawki ecdysteroidów nie są efektywne, natomiast działanie większych (których użyto w badaniach dokonanych przez Rosjan) musi zostać jeszcze potwierdzone.
Wstrzyknięte do krwiobiegu ecdysteroidy są z niej szybko usuwane. Oznacza to, że aby uzyskać efekt ich działania trzebaby zażywać kilka porcji dziennie. Główną cechą ecdysteroidów jest to, że mimo iż posiadają strukturę sterydu nie mają żadnych właściwości hormonalnych. Ponadto, ecdysteroidy nie są endogennymi produktami metabolizmu ssaków i są dla nich nietoksyczne. Wiele firm stosuje małe dawki takie jak 50 lub 90 mg. Jednakże naukowcy zalecają, by brać ecdysteron w ilości 5 mg na kilogram masy ciała. Wobec czego sportowiec ważący około 100 kg potrzebowałby około 500 mg ecdysteronu. Przeciętna osoba powinna więc spożywać 300−600 mg ecdysteronu dziennie. Decyzja o wypróbowaniu ecdysteroidów będzie z pewnością jedną z droższych. Mimo, że eksperymenty przeprowadzane na zwierzętach zdają się być obiecujące, warto zaczekać na więcej badań dotyczących ludzi. Kto wie? Może któregoś dnia dzięki stosowaniu ecdysteroidów będziemy mogli unieść tyle, ile rohatyniec nosorożec, owad, który jest w stanie podnieść ciężary 380 razy większe od niego.
 
Najważniejsze punkty:
− Zdaje się, że ecdysteroidy maja działanie anaboliczne, kiedy przyjmuje się je w ilości 5 mg na kilogram masy ciała.
− Ecdysteron może powodować wzrost masy ciała oraz mięśni.
− Zdaje się, że ecdysteron pobudza procesy anaboliczne poprzez aktywowanie szlaku PI3K.
 
Bibliografia:
1.Dinan L., 1995a. A strategy for the identification of ecdysteroid receptor agonists and antagonists from plants. European Journal of Entomology, 92 271−283.
2.Slảma K., et al. Experiencia (1996) 52:702−6.
3.Cherminikh N.S., et al. Pharmacology and Toxicology, (1988). No 6, 57, 5 stron.
4.Gadzhieva R.M., et al. Eksperimental’naia i Klinicheskaia Farmakologiia, (1995) 58(5): 46−8.
5.Simakin S.Y., et al. Scientific Sports Bulletin, (1988), No. 2, 5 stron.
6.  Smetanin V.Y., The influence of preparations of plant  origin on physical work capacity, Abstrakt z rozprawy pisemnej (1986). The Russian Ministry of Public Health, Smolensk State Medical Institute.
7.Bảthori M., Pongrảcz Z., Phytoecdysteroids − from isolation to their effects on humans. Curr Med Chem, 2005; 12(2); 153−72. Przegląd.
8.Gorelick-Feldman J., Maclean D., Illic N., Poulev A., Lila M.A., Cheng D., Raskin I.. Phytoecdysteroids inrease protein synthesis in skeletal muscle cells. J Agric Food Chem, 28 Maja 2008; 56(10): 3532−7.
9.Kholodova Y.D. 2001, Phytoecdysteroids: biological effects, application in agriculture and complementary medicine. Ukr Biokhim Z, 73(3): 21−29.
10. Gilbert L.I., Rybczynski R., Warren J.T. 2002. Control and biochemical nature of the ectysteroidogenic pathway. Annual Review of Entomology, 47: 883−916.
11.  Bảthori M., Tóth M., Hunyadi A., Mảrki A., Zảdor E., Phytoecdysteroids and anabolic-androgenic steroids – structure and effects on humans. Curr Med Chem, 2008; 15(1); 75−91. Przegląd.      
12.Chermnykh N.S., Shimanovsky N.L., Shutko G.V., Syrov YN. Farmakol Toksikol, 1988, 6, 57.
13.Meng Y., Whiting P., Zibareva L., Bertho G., Girault J.P., Lafont R., Dinan .LJ., Chromatogr A, 2001, 935, 309.
14. Bảthori M. Mini-Reviews in Medicinal Chemistry, 2002, 2, 285.
15.Portugalov S.N., Panyuskhin W., Abramova T.F., Nautsno-Teor J., 1996, 9, 1.
16.Simakin S Yu. Sci Sports Bull, (Rosyjski), 1998, 2,1.
17.Wilborn C.D., Taylor L.W., Campbell B.I., Kerksick C., Rasmussen C.J., Greenwood M., Kreider R.B., Effects of methoxysioflavone, ecdysterone and sulfo-polysaccharide supplementation on training adaptations in resistance-trained males. J Int Soc Sports Nutr, 13 Grudnia 2006, 3:19−27.
18.Glass D.J,. Molecular mechanisms modulating muscle mass. Trends Mol Med, Sierpień 2003; 9(8):344−50. Przegląd.