John Beard, Brian Tobin, Iron status and exercise, The American Journal of Clinical Nutrition, volumul 72, numărul 2, august 2000, paginile 594S - 597S, https://doi.org/10.1093/ajcn/72.2.594S

starea

ABSTRACT

Prevalența anemiei cu deficit de fier este probabil mai mare la populațiile și grupurile atletice, în special la sportivele tinere, decât la persoanele sedentare sănătoase. La persoanele anemice, deficiența de fier adesea nu numai că scade performanța atletică, ci și afectează funcția imună și duce la alte disfuncții fiziologice. Deși este probabil ca alegerile dietetice să explice o mare parte a unui echilibru negativ al fierului, există, de asemenea, dovezi privind creșterea ratelor de fier al celulelor roșii și ale întregului corp de fier. Alte explicații privind absorbția scăzută și pierderile crescute de transpirație sau urină sunt puțin probabil. Tânăra sportivă poate dori să ia în considerare utilizarea suplimentelor de fier cu doze mici sub supraveghere medicală și dietetică pentru a preveni scăderea stării fierului în timpul antrenamentului.

INTRODUCERE

Deficitul de fier este cea mai frecventă boală cu deficit de nutrienți din lume și este o preocupare majoră pentru aproximativ 15% din populația lumii (1). Definiția frecvent utilizată pentru anemie, indiferent de cauza acesteia, este o concentrație scăzută de hemoglobină. Dacă deficitul de fier este o etiologie subiacentă, atunci prin definiție, un individ trebuie să aibă depozite de fier epuizate, feritină scăzută în plasmă sau scăderea fierului colorabil în măduva osoasă și livrare inadecvată de fier în țesuturi, caracterizată printr-o saturație scăzută a transferinei, o protoporfirină ridicată a eritrocitelor și o concentrație crescută a receptorului transferinei (2, 3).

Deficitul de fier poate fi definit ca apărând atunci când depozitele de fier ale corpului se epuizează și devine evidentă o cantitate limitată de fier către diferite țesuturi (4). Consecințele clare ale epuizării fierului sunt o reducere a capacității de transport a oxigenului și o reducere a capacității oxidative la nivel celular de funcționare. Procesul prin care depozitele de fier se epuizează poate avea loc rapid sau foarte lent și depinde de echilibrul dintre aportul de fier și necesarul de fier. Din dovezile deja publicate în literatura științifică, este rezonabil să concluzionăm că aportul de fier este marginal sau inadecvat la numeroase femei care se angajează în exerciții fizice regulate (5, 6). La multe femei, epuizarea fierului este, fără îndoială, legată atât de cantitățile de alimente, cât și de densitatea inerentă a fierului în dieta tipică americană, precum și de decizia multor persoane de a elimina carnea din dieta lor.

FIERUL DIETAR

În mod clar, aportul zilnic de fier depinde de compoziția alimentelor consumate și de cantitatea de fier din acestea. Se știe că există mai mulți inhibitori și un număr mic de potențatori ai absorbției fierului. Absorbția fierului crește la persoanele care au epuizat statutul de fier, iar acest regulator intern al absorbției poate fi mai important decât oricare dintre constituenții speciali ai aprovizionării cu alimente (7). Pierderile obligatorii bazale la om sunt de ± 1 mg Fe/zi și trebuie înlocuite cu o cantitate echivalentă de fier derivată din dietă.

Dieta tipică occidentală oferă în medie 6 mg de fier hemic și nonhemic la 4120 kJ de aport energetic. Biodisponibilitatea fierului este atât o funcție a formei sale chimice, cât și prezența produselor alimentare care promovează sau inhibă absorbția acestuia. Acidul ascorbic și carnea sunt cunoscute ca fiind cele mai puternice dintre aceste substanțe de îmbunătățire a absorbției fierului nonheme, în timp ce lista inhibitorilor este mult mai lungă. Spre deosebire de absorbția fierului hem, mulți factori afectează absorbția fierului nonhem și includ tărâțe; hemiceluloză; celuloză; pectină; acidul fitic, care se găsește în produsele din grâu și soia; și compuși polifenolici (8, 9).

Fierul hem este o sursă importantă de fier din dietă, deoarece este absorbit mai eficient decât fierul nonhem; astfel, vegetarienii pot prezenta un risc relativ mai mare de deficit de fier, mai ales dacă restricția alimentară face parte din autocontrolul alimentar exercitat de sportivele de sex feminin. De la 5% la 35% din fierul hemic este absorbit dintr-o singură masă, în timp ce absorbția fierului nonhemic dintr-o singură masă poate varia de la 2% la 20%, în funcție de starea de fier a individului și de raportul dintre potențatori și promotori în dietă. Astfel, deși fierul hem constituie doar aproximativ 10% din fierul găsit în dietă, fierul hem poate furniza până la o treime din fierul alimentar absorbit (10, 11). Fierul hemic pare a fi afectat doar de proteinele animale, care facilitează absorbția acestuia, și de calciu, care inhibă absorbția acestuia (12).

CONSECINȚELE STATULUI SĂRĂ DE FIER

Multe organe prezintă modificări morfologice, fiziologice și biochimice cu deficit de fier într-o manieră legată de cifra de afaceri a proteinelor esențiale care conțin fier. Uneori, acest lucru are loc chiar înainte de scăderea semnificativă a concentrației de hemoglobină (19). Deficitul de fier este asociat cu procesele metabolice modificate, inclusiv transportul de electroni mitocondriale, sinteza neurotransmițătorilor, sinteza proteinelor, organogeneza și altele. Manifestările fizice evidente ale carenței cronice de fier sunt glossita, stomatita unghiulară, koilonychia (unghiile lingurii), sclera albastră, chingile esofagiene (sindromul Plummer-Vinson) și anemia. Tulburări comportamentale precum pica [consumul anormal de murdărie (geopagie) și gheață (pagofagie)] sunt deseori prezente la persoanele cu deficit de fier, deși lipsește o explicație biologică.

De asemenea, este important să se delimiteze dacă exercițiul în sine poate modifica starea de fier și dacă astfel de modificări sunt dăunătoare performanței atletice sau sănătății unui sportiv. Deși o multitudine de laboratoare din întreaga lume au contribuit la o acumulare largă de cunoștințe în aceste domenii (5, 6, 19, 20), o analiză a> 2 decenii de cercetare ilustrează câteva puncte centrale. În primul rând, este clar că reducerea concentrației de hemoglobină și a conținutului de fier tisular poate fi dăunătoare performanței exercițiilor fizice. În al doilea rând, se documentează că starea fierului este modificată negativ la multe populații de indivizi care exercită cronic. În al treilea rând, femeile pot avea o prevalență crescută a modificărilor legate de exerciții ale fierului din corp din cauza unui bilanț net negativ de fier.

Rolul fierului hemic și nonhemic în funcția biologică și performanța muncii a fost elucidat prin experimente umane și animale, iar mai multe recenzii clasice au fost publicate (21, 22) și actualizate (23). Nu este surprinzător faptul că fierul cu hemoglobină, atunci când lipsește, poate modifica profund performanța fizică a muncii printr-o scădere a transportului de oxigen către mușchiul care exercită. Totuși, ceea ce este interesant este că, deși fierul nonhemic asociat cu sistemele enzimatice constituie doar 1% din fierul total al corpului, deficitele profunde ale acestor enzime celulare în sine pot avea efecte dăunătoare asupra performanței atletice. Studiile arată că absorbția maximă de oxigen (V ̇O2max) este determinată în primul rând de capacitatea de transport a oxigenului din sânge și este astfel corelată cu gradul de anemie. Performanța de rezistență la intensități reduse de efort este, totuși, mai strâns legată de concentrațiile de fier din țesut, datorită asocierii puternice dintre capacitatea de a menține un exercițiu submaximal prelungit și activitatea enzimelor oxidative dependente de fier.

Multe dintre consecințele binecunoscute ale deficitului de fier care apar după epuizarea depozitelor de fier sunt scăderea concentrației de hemoglobină, scăderea concentrației medii de hemoglobină corpusculară, scăderea dimensiunii și volumului de noi celule roșii, reducerea mioglobinei și cantități reduse de fier citocromi cu conținut de sulf și hem în interiorul celulelor. Difuzarea dioxigenului din hemoglobină în țesut devine limitată ca rezultat al mai puținelor eritrocite, al difuzivității crescute a membranei și al concentrației scăzute a mioglobinei tisulare. În anemia severă, transportul de oxigen se limitează în mod clar la funcția oxidativă a țesuturilor la orice altceva decât la starea de repaus (19), în ciuda curbei de disociere a hemoglobinei - O2 și a debitului cardiac crescut. Extragerea țesutului de oxigen este crescută prin această compensare și presiunea parțială a oxigenului în sângele venos mixt este semnificativ mai mică la indivizii anemici. Scăderea foarte semnificativă a mioglobinei și a altor proteine ​​care conțin fier în mușchiul scheletic al persoanelor cu anemie feriprivă contribuie semnificativ la scăderea capacității aerobice musculare (19, 22).

A fost descrisă o curbă tipică de reparare a enzimelor cu conținut de fier muscular și oxidative în timpul experimentelor de reîncărcare a fierului (23). Piruvatul și malatul oxidaza au fost reduse la 35% din normal în mușchiul cu deficit de fier și îmbunătățite la 85% din normal în 10 zile de tratament. Scăderea de 50-90% atât a enzimelor Fe-S, cât și a citocromilor mitocondriale care conțin hem, sunt în concordanță cu multe alte observații din ultimele 2 decenii (19). Ceea ce pare să determine cantitatea de scădere a activității cu privarea de fier celulară este rata de rotație a proteinelor care conțin fier.

Rezultatele studiilor la om care se concentrează asupra conceptului de fenomen al pragului de hemoglobină sunt în dezacord. Cercetările efectuate de Edgerton și colab (24) au sugerat că scăderea performanței la locul de muncă la subiecții cu anemie feriprivă a fost o reflectare a gradului de anemie, mai degrabă decât a altor modificări biochimice non-legate de hemoglobină. Datele lor au arătat că concentrația de lactat în sânge în timpul exercițiului fizic a fost mai mare la subiecții anemici decât la subiecții martor și că ritmul cardiac la efort a fost redus după ce subiecții anemici cu deficit de fier au fost tratați cu suplimente de fier. Gama de concentrații de hemoglobină examinată a fost mare, de la 40 g/L în sus. Spre deosebire de studiile lui Perkkio și colab. (25), aceste studii au sugerat o relație mai liniară între hemoglobină și performanța muncii și, prin urmare, nu susțin neapărat prezența unui fenomen prag de hemoglobină. O serie de studii detaliate pe animale au identificat limitări atât în ​​furnizarea de oxigen, cât și în metabolismul țesuturilor ca explicații pentru deficiențele de rezistență la efort și puterea aerobă de vârf în timpul anemiei cu deficit de fier (20).

Mai multe studii efectuate încă de acum 2 decenii au documentat starea de fier modificată la sportivi, dar au pus la îndoială dacă astfel de modificări au fost dăunătoare fiziologic. Adică, anchetatorii au pus la îndoială dacă antrenamentul exercițiului în sine duce la un echilibru negativ de fier, cu efecte dăunătoare ulterioare asupra performanței exercițiului. Wijn și colab. (26) au măsurat hemoglobina, volumul celulelor ambalate, fierul seric și capacitatea de legare a fierului la sportivi selectați și le-au comparat cu profilul hematologic al oficialilor din timpul Jocurilor Olimpice din 1968. Aceste date au ilustrat anemia cu deficit de fier la 2% dintre bărbați și la 2,5% dintre sportivele de sex feminin și anemie ușoară fără semne de epuizare a fierului la 3% din populația atletică. Multe alte studii descriptive au demonstrat, de asemenea, o scădere semnificativă a numărului de celule roșii din sânge și o scădere a concentrațiilor de hemoglobină și feritină la sportivi (20). În multe cazuri, alergătorii au fost cel mai afectat grup. Autorii au speculat că o hemoglobinurie recurentă ar putea produce rezerve de fier diminuate la alergătorii de distanță medie și lungă. Radomski și colab. (27) au evaluat modificările hematologice ale soldaților tineri în stare fizică, care au mărșăluit 35 km/zi timp de 6 zile la 35% din V.

Investigațiile ulterioare au susținut rezultatele acestor studii timpurii și au demonstrat o reducere a hemoglobinei și hematocritului în anumite populații atletice, deși lipsesc consecințe negative clare în ceea ce privește performanța. Newhouse și colab (28, 29) și Newhouse și Clement (30) au elucidat implicațiile deficitului de fier la sportivele de sex feminin. Alții au observat o incidență crescută a scăderii feritinei serice la femeile alergătoare (31-35). Într-un rezumat al sondajelor, concentrațiile serice de feritină la femeile sportive s-au dovedit a fi 20). Deși estimările privind ratele precise de prevalență diferă, o incidență crescută a feritinei serice reduse pare a fi o observație repetabilă în laboratoarele din această populație. Aceste rezultate pot fi influențate de fluxul menstrual și poate de aportul de fier din dietă. Problema fluxului menstrual este adesea trecută cu vederea în estimările pierderii de fier din corp la sportivele de sex feminin. Cele mai convingătoare dovezi ale epuizării fierului sunt observarea modificării concentrațiilor serice de feritină, care sunt în general mai mici la sportivele de sex feminin.

Ceea ce nu demonstrează aceste investigații este, totuși, o concentrație subnormală sau redusă de feritină, concomitent cu o consecință funcțională demonstrată, în absența anemiei evidente. Adică, scăderea feritinei nu dăunează performanței fizice a sportivului. Studiile au stabilit că modificările dietetice simple pot preveni scăderea feritinei în timpul exercițiilor foarte modeste (36). Consumul zilnic al unei singure mese care conține carne a fost suficient pentru menținerea feritinei în timpul unui studiu prelungit atunci când dansul aerob a fost folosit ca modalitate de exercițiu. Dozele moderate de doze eliberate fără prescripție medicală de sulfat feros, 39 mg Fe elementară sau 125 mg FeSO4, sunt suficiente pentru a preveni scăderea feritinei la înotătorii de colegiu cu înaltă pregătire (16). Acest lucru este în contrast cu dozele mult mai mari administrate de alții pentru a preveni scăderea indusă de antrenament în starea fierului (29, 30).

Mai mulți anchetatori au propus mecanisme prin care echilibrul fierului ar putea fi afectat de exerciții fizice intense (20, 37-39). Explicațiile includ o creștere a pierderii de sânge gastrointestinal după alergare și hematurie ca urmare a ruperii eritrocitelor la nivelul piciorului în timpul alergării. Posibilitatea creșterii volumului de celule roșii la sportivi este susținută de măsurătorile ferocinetice efectuate de Ehn și colab. (40). Ei au demonstrat că pierderea întregului corp de fier radioactiv s-a produs cu aproximativ 20% mai repede la sportivele de sex feminin decât la non-sportivi și ambele au fost mai rapide decât la bărbații adulți. Când rata de pierdere a fierului din masa de celule roșii este examinată în studiile la animale foarte controlate, apare aceeași relație (41), adică, animalele antrenate cu statut scăzut de fier au avut o cifră de afaceri mai mare a fierului de celule roșii (durata de viață scăzută) decât a făcut animale antrenate la mișcare.

RECOMANDĂRI

Indemnizațiile alimentare recomandate sunt concepute pentru menținerea unei nutriții bune la aproape toți oamenii sănătoși. Acestea definesc aportul de fier pentru sugari, copii și bărbați și femei adulți și iau în considerare, de asemenea, necesități suplimentare de fier în timpul sarcinii și alăptării. Având în vedere datele disponibile și prezentate în această revizuire, 3 grupuri par să prezinte cel mai mare risc de a dezvolta fier modificat: sportivele de sex feminin, alergătorii la distanță și sportivii vegetarieni. Aceste grupuri sunt sfătuiți să acorde o atenție deosebită menținerii unui consum adecvat de fier în dietele lor.

Pentru toate cele 3 grupuri, consumul dozei dietetice recomandate pentru fier, monitorizarea aportului alimentar și o bună consiliere nutrițională poate împiedica un echilibru negativ al fierului și ar trebui să fie prima linie de acțiune în prevenirea deficitului de fier. Intervenția farmacologică fără discriminare ar trebui privită ca un mijloc nedorit de a obține un aport adecvat de fier, deoarece, cel puțin, marginalizează importanța promovării unor bune obiceiuri nutriționale în populația atletică. Printre persoanele care ar putea fi membre ale mai multor grupuri cu risc, sportivele de sex feminin care consumă o dietă vegetariană sunt cele mai expuse riscului unui echilibru negativ de fier.

Utilizarea suplimentelor de fier trebuie să fie o alegere judicioasă bazată nu pe probabilitatea de anemie, ci, în mod ideal, pe evaluarea hematologică. Utilizarea preparatelor complexe poate furniza mai puțin fier decât s-a anticipat și poate justifica o reexaminare atentă a eficacității. Preparatele de fier orale utilizate clinic conțin sulfat feros, gluconat feros (hidratat) sau fumarat feros (42). Aceste preparate conțin 37-106 mg de Fe elementar. Suplimentarea nu este însă fără consecință; utilizarea de doze mari de fier suplimentar este adesea asociată cu suferință gastro-intestinală și constipație și o scădere ulterioară a complianței pacientului. La persoanele care sunt predispuse genetic la dezechilibru cu fier, hemocromatoza se poate dezvolta după suplimentarea cu fier. Toxicitatea fierului se poate dezvolta chiar și la persoanele care nu sunt predispuse genetic la deficit de fier, care ingeră doze de ≥75 mg Fe suplimentar. Alte date ilustrează potențialele daune oxidative care pot rezulta din „fierul liber” eliberat în timpul exercițiului (43). Astfel, se recomandă doze minime de fier suplimentar pentru a evita posibila acumulare a unei sarcini de fier (44).

În rezumat, este clar că scăderea hematocritului și a hemoglobinei afectează livrarea de oxigen către țesuturi și duce la o reducere a VOO2max. Suplimentarea indivizilor la un hematocrit normal a verificat efectele hemoglobinei de fier asupra V ̇O2max. Cu toate acestea, efectele suplimentării cu fier asupra performanțelor atletice ale celor cu feritină serică clinic scăzută sunt mai puțin clare, deși dovezi limitate par să sugereze performanțe îmbunătățite de rezistență și o dependență redusă de glucoză ca substrat oxidativ. Nu s-a stabilit dacă astfel de adaptări sunt benefice pentru persoanele care au o concentrație subclinică dar redusă de feritină serică.

Cercetările viitoare sunt necesare pentru a clarifica relația dintre starea marginală a fierului și activitatea fizică, deoarece mulți oameni din întreaga lume au ambele condiții coexistente. Problema creșterii pierderilor de fier în timpul exercițiilor fizice, în special la persoanele mai tinere, are nevoie de atenție imediată, deoarece ar putea fi generat cu ușurință un bilanț negativ de fier. În cele din urmă, noile observații privind leziunile oxidative crescute cu exercițiile fizice și poate doze mari de suplimente de fier justifică noi investigații.