Węglowodany tuż przed wysiłkiem – jeść czy nie jeść?

Kolejny artykuł z cyklu „Tri-Science”, czyli naukowo o triathlonie. Znajomość procesów fizjologicznych związanych z wysiłkiem fizycznym jest pomocna w osiąganiu lepszych wyników przez profesjonalnych sportowców. Początkującym zawodnikom-amatorom wiedza ta może pozwolić ukończyć pierwsze w życiu zawody. W trakcie pracy mięśni głównymi substratami w procesach energetycznych są glikogen mięśniowy oraz wolna glukoza pochodząca z krwi, dlatego odpowiednio duże zapasy glikogenu, który magazynowany jest w mięśniach oraz wątrobie, przed zawodami lub treningiem, determinują w dużym stopniu zdolność radzenia sobie z przedłużonym wysiłkiem fizycznym. Magazyny glikogenu mięśniowego mogą zostać powiększone w trakcie treningu w procesie superkompensacji przed zawodami. Uważa się, że w zawodach trwających powyżej 90 minut zwiększone w wyniku superkompensacji magazyny glikogenu w mięśniach mogą poprawić wydolność o ok. 2-3%. Jednak bez względu jak dużo glikogenu organizm zdoła zgromadzić, w trakcie długich zawodów konieczne jest uzupełnianie węglowodanów drogą pokarmową w celu zwiększenia ich dostępności we krwi, skąd pobierają je pracujące mięśnie. Po wykorzystaniu glikogenu mięśniowego i wątrobowego to właśnie dostarczane podczas zawodów węglowodany w postaci żelu, batonów czy płynów izotonicznych są dla pracujących mięśni najważniejsze. Oczywiście jeśli wysiłek mieści się w zakresie tlenowym energia pozyskiwana jest także w procesie oksydacji kwasów tłuszczowych uwalnianych z tkanki tłuszczowej, związków ketonowych i aminokwasów, jednak w przypadku przedłużającego się wysiłku beztlenowego jedynie przemiana glukozy może stanowić istotne źródło energii. Właściwe żywienie odgrywa bardzo ważną rolę w przypadku sportowców. Znaczenie ma żywienie przed wysiłkiem, w jego trakcie i po nim.

Jedno zagadnienie dotyczące spożywania pokarmów węglowodanowych przez lata budziło kontrowersję. Problem dotyczy okresu przed wysiłkiem, a konkretnie czasu 30-60 minut przed nim. W książkach omawiających zasady treningu triatlonowego można przeczytać, że nie zalecane jest spożywanie węglowodanów w tym okresie z uwagi na możliwość niekorzystnego wpływu na pracę mięśni w trakcie wysiłku. Problem nabiera praktycznego wymiaru, kiedy na trening lub zawody wybieramy się wczesnym rankiem, czyli de facto dotyczy każdego triathlonisty. Zjeść coś godzinę przed, czy lepiej nie jeść nic, a może wstać na posiłek 3-4 godziny wcześniej, czyli w środku nocy? Czy zatem osoby, które sięgają po przekąskę węglowodanową 30, 45 lub 60 minut przez wysiłkiem mają z niej zrezygnować? Jakie jest teoretyczne założenie potencjalnie niekorzystnego zjawiska i co było podstawą sformułowania takiego poglądu? Czy nauka w ostatnich latach pozwoliła potwierdzić głoszoną przez lata tezę?

Po raz pierwszy efekt spożycia węglowodanów przed wysiłkiem opisano w 1940 r., a następnie dopiero w latach 70’ zajęto się tym problemem ponownie. Stwierdzono, że glukoza spożyta krótko przed wysiłkiem powoduje spadek stężenia glukozy we krwi w trakcie ćwiczeń. Jak to możliwe? Zjadamy węglowodany a glukoza zamiast rosnąć spada? Cz to jest logiczne? Kolejne badania przyniosły dokładniejsze obserwacje – stężenie glukozy oraz insuliny we krwi było wysokie, ale tylko na początku wysiłku, wychwyt glukozy przez pracujące mięśnie był zwiększony o 40-100%, a stężenie glicerolu zmniejszone, co sugerowało zahamowanie procesu rozpadu tkanki tłuszczowej. W trakcie wysiłku obserwowano hipoglikemię, czyli obniżone stężenie glukozy we krwi. Reasumując, hiperinsulinemia (zwiększone stężenie insuliny) będąca wynikiem spożycia węglowodanów 30-60 min przed rozpoczęciem wysiłku prowadziła do hipoglikemii w jego trakcie. Zjawisko to określane jest jako „hipoglikemia reaktywna” lub „hipoglikemia z odbicia” (reactive hypoglicaemia; rebound hypoglicaemia). Czyli to insulina, której stężenie było wysokie przed rozpoczęciem ćwiczeń odpowiedzialna była za obniżenie stężenia glukozy, kiedy mięśnie zaczynały pracować. Powyższe obserwacje były przyczynkiem do podjęcia badań nad wpływem tego zjawiska na wydolność w trakcie wysiłku.

W 1979 r. opublikowano pracę, w której stwierdzono, że spożycie glukozy przed wysiłkiem (jazda na rowerze przy 80% VOmax do wyczerpania) w porównaniu do spożycia wody powoduje obniżenie wydolności badanych. To badanie stało się podstawą do sformułowania tezy o unikaniu spożycia węglowodanów na godzinę przed wysiłkiem i w świadomości wielu nadal funkcjonuje. Od tego czasu opublikowano wyniki kilkunastu badań oceniających powyższe zagadnienie. Przede wszystkim stwierdzono, że zjawisko reaktywnej hipoglikemii nie występuje u wszystkich badanych. Ponadto kliniczne objawy hipoglikemii nie zawsze związane były z rzeczywistym obniżeniem stężenia glukozy we krwi. U części badanych pojawiały się przy prawidłowym stężeniu glukozy, a u części obniżone stężenie glukozy nie wywoływało objawów klinicznych. Co jednak ważniejsze nie potwierdziły one negatywnego wpływu spożycia glukozy na 30-60 min przed wysiłkiem na wydolność w trakcie ćwiczeń. Pomimo tego, że u części z badanych stwierdzono reaktywną hipoglikemię nie miało to wpływu na ich sprawność. W części badań stwierdzono pozytywny związek spożycia węglowodanów w tym czasie z wydolnością zawodników. W jednym z nich węglowodany spożyte na 60 min przed testem (jazda na rowerze 70%VOmax) w ilości 75 lub 150 g w porównaniu z placebo powodowały zwiększenie wydolności badanych sportowców (skrócenie czasu potrzebnego do wykonania próby o 12,5% i wzrost wydatkowanej mocy podczas próby o 13%). Jednocześnie w grupie badanych stwierdzono większe stężenie insuliny i związane z tym mniejsze stężenie glukozy i kwasów tłuszczowych we krwi, co jednak, jak wykazano, nie miało znaczenia praktycznego. Reasumując, żadne inne badanie nie wykazało negatywnego wpływu, a w kilku stwierdzono nawet pozytywny wpływ spożycia węglowodanów krótko przed wysiłkiem.

Oczywiście wiedza na temat zjawisk fizjologicznych związanych z metabolizmem węglowodanów w kolejnych dekadach poszerzała się także systematycznie. Spożycie węglowodanów prowadzi do szybkiego wzrostu stężenie insuliny oraz glukozy we krwi. W zależności od typu węglowodanów oraz predyspozycji indywidualnych szczyt stężenia obu związków występuje ok. 20-40 min po spożyciu. Bardzo ważnym krokiem było odkrycie osi jelitowo-trzustkowej. Efektem spożycia glukozy jest wzrost wydzielania glukozozależnego peptydu insulinotropowego (glucose-dependent insulinotropic peptide, GIP) przez komórki przewodu pokarmowego. Należy on do hormonów inkretynowych, czyli grupy hormonów jelitowych, które pobudzają poposiłkowe wydzielanie insuliny przez komórki β wysp trzustkowych, nawet zanim dojedzie do poposiłkowego wzrostu poziomu glukozy we krwi. Insulina zwiększa wychwyt glukozy przez komórki mięśniowe i komórki tkanki tłuszczowej, a działanie to pojawia natychmiast po tym jak rośnie stężenie insuliny. Zwiększony wychwyt glukozy przez komórki pod wpływem insuliny następuje poprzez translokację, czyli przemieszczenie, transportera glukozy typu 4 (GLUT-4) z cytoplazmy, czyli wnętrza komórki do błony komórkowej. To powoduje, że glukoza może się przedostać z krwi do komórki. W tkance tłuszczowej glukoza metabolizowana jest do trójglicerydów i odkładana w postaci tłuszczu. Jednocześnie insulina hamuje glikogenolizę (rozpad glikogenu) w wątrobie. Jest to zjawisko naturalne, gdyż jej zadaniem jest zmniejszenie stężenia glukozy we krwi. To powoduje, że glikogen wątrobowy nie może być w tym czasie wykorzystany jako źródło glukozy dla pracujących mięśni (dla przypomnienia glikogen zgromadzony w komórkach mięśniowych jest źródłem glukozy tylko dla tych komórek – glukoza z komórek mięśniowych nie wydostaje się do krwi).

Jeśli połączymy zwiększony wychwyt glukozy przez mięśnie ze zmniejszonym uwalnianiem glukozy z wątroby oraz z faktem, że wzrost wydzielania insuliny następuje zanim glukoza z jelita wchłonie się do krwi to zrozumiałe staje się, że może to doprowadzić do hipoglikemii w niektórych przypadkach (stężenie glukozy poniżej 3,5 mmol/l). Ponadto zmniejszona lipoliza i oksydacja kwasów tłuszczowych wraz ze zwiększoną glikogenolizą i oksydacją glukozy w komórkach mięśniowych może teoretycznie skutkować szybszym wyczerpaniem się zapasów glikogenu i powodować wcześniejsze zmęczenie. Okazuje się jednak, że zjawisko to jest przejściowe i trwa ok. 20 minut. Dlatego też jego wpływ na rozpad glikogenu i wydolność w trakcie wysiłku jest nieistotny. W jednym z badań stwierdzono, że spożycie 75 g glukozy na 15 min przed wysiłkiem związane jest ze znamiennie większym stężeniem glukozy oraz insuliny na początku ćwiczeń w porównaniu do spożycia tej samej ilości cukru 45 min przed wysiłkiem. Najmniejsze stężenie glukozy i insuliny obserwowano, kiedy glukozę spożyto 75 min przed wysiłkiem. Jednak co ważne różnice pomiędzy grupami zniknęły po 10 minutach od rozpoczęcia ćwiczeń i nie miały znamiennego wpływu na wydolność badanych. Ponadto stwierdzono, że ilość spożytej glukozy przed ćwiczeniami nie ma wpływu na stopień hipoglikemii, jaka może wystąpić w początkowej fazie wysiłku. W jednym z badań węglowodany spożyte 60 min przed submaksymalnym wysiłkiem (62-72%VOmax), w ilości 22, 78 i 156 g, powodowały porównywalny spadek stężenia glukozy w jego trakcie. Podobne wyniki uzyskano, kiedy badanym sportowcom podano 25, 75 lub 125 g węglowodanów 45 min przed wysiłkiem. Pomimo większego stężenia insuliny u tych, którzy otrzymali większą ilość węglowodanów stężenie glukozy nie obniżyło się u nich bardziej. Ponadto spożycie zdecydowanie mniejszej ilości węglowodanów nie chroniło przed obniżeniem stężenia glukozy w początkowej fazie wysiłku.

Intensywność wysiłku fizycznego może także wpływać na stężenie glukozy we krwi. Duży wysiłek (>80VOmax) poprzez znaczne zwiększenie procesu glikogenolizy w wątrobie oraz ilości wolnej glukozy we krwi może wręcz prowadzić do przejściowej hiperglikemii, czyli zwiększenia stężenia glukozy. Ponieważ hipoglikemia po spożyciu węglowodanów krótko przed wysiłkiem nie występuje u wszystkich wydaje się, że pewne predyspozycje indywidualne (wrażliwość osobnicza) odgrywają istotną rolę. W jednym z cytowanych już badań spożycie węglowodanów 15, 45 lub 75 min przez wysiłkiem prowadziło do wystąpienia hipoglikemii u dwóch osób bez względu na czas spożycia, co wskazuje na silną predyspozycje osobniczą. Obecnie dostęp do różnych badań wydolnościowych w komercyjnych firmach nie stanowi problemu, więc sprawdzenie, czy jest się w grupie osób predysponowanych do reaktywnej hipoglikemii jest dosyć proste. W warunkach „domowych” czyli naturalnych treningowych wykorzystać można każde „zwykłe” laboratorium. Wystarczy spożyć węglowodany (dla przykładu glukozę, ilość jak przedstawiono wyżej nie ma większego znaczenia, np. 75 g, rozpuszczoną w wodzie) 30-45 minut przed treningiem, a następnie pobiec lub pojechać na rowerze przez ok. 15 minut i skończyć wysiłek przed laboratorium – pobrać krew i wszystko będzie jasne. W przypadku triatlonu należałoby oczywiście sprawdzić reakcję organizmu na pierwszy kwadrans pływania, a to nie jest już takie proste do przeprowadzenia samemu (na marginesie – badania dotyczące efektu węglowodanów spożytych krótko przed wysiłkiem obejmowały jedynie testy wysiłkowe oparte o bieg i jazdę na rowerze). Z drugiej strony każdy sportowiec poznaje swój organizm w trakcie setek godzin treningów i doskonale wie, czy spożycie węglowodanów krótko przed wysiłkiem ma na niego negatywny wpływ czy nie. W przypadku pojawienia się niepokojących objawów można skorzystać z pomocy laboratorium, choć jak już pisałem nie zawsze objawy hipoglikemii mają odzwierciedlenie w niskim stężeniu glukozy we krwi.

Co zrobić, jeśli należymy do grupy osób predysponowanych do rozwoju reaktywnej hipoglikemii i stwierdziliśmy, że ma to negatywny wpływ na naszą wydolność? Jeśli możemy uniknąć spożycia węglowodanów na krótko przed wysiłkiem lepiej to zrobić. Jeśli czas treningu lub zawodów oraz ich planowana intensywność i długość wymagają od nas spożycia posiłku należy unikać węglowodanów o wysokim indeksie glikemicznym (IG 70-100) i wybierać te o umiarkowanym (IG 55-70) lub niskim (IG <55). Mniejszy indeks glikemiczny wiąże się z wolniejszym i stopniowym wzrostem stężenia glukozy i insuliny we krwi po spożyciu pokarmu. W badaniach wykazano, że spożycie węglowodanów o wysokim IG w porównaniu do węglowodanów o umiarkowanym lub niskim IG 60 min przed wysiłkiem prowadzi do wzrostu stężenia glukozy i insuliny oraz reaktywnej hipoglikemii w czasie 10-20 min od rozpoczęcia ćwiczeń. Zaobserwowano także, że spożycie węglowodanów o niskim IG w porównaniu do wysokiego IG 45 min przed wysiłkiem wiązało się ze zwiększonym utlenianiem kwasów tłuszczowych w jego trakcie. Badania nad wpływem spożycia węglowodanów o różnym IG krótko przed wysiłkiem na wydolność w trakcie ćwiczeń pokazują w większości brak różnicy. Istotna przewaga węglowodanów o niskim IG ujawniła się w czasie spożycia 3 godz. przed wysiłkiem. Innym sposobem na zminimalizowanie ryzyka reaktywnej hipoglikemii jest spożycie węglowodanów bardzo krótko przed rozpoczęciem ćwiczeń (<10 minut) lub w trakcie rozgrzewki. Efekt takiego postępowania jest podobny do tego, kiedy węglowodany są dostarczane do organizmu w trakcie wysiłku. Spożycie ich bardzo krótko przed wysiłkiem sprawia, że początek ćwiczeń przypada w czasie, kiedy nie doszło jeszcze do zwiększenia stężenia insuliny we krwi. W czasie rozgrzewki mamy natomiast już do czynienia ze wzrostem stężenia katecholamin, czyli wydzielanych przez rdzeń nadnerczy adrenaliny i noradrenaliny, które stymulują glikogenolizę w wątrobie i mięśniach oraz hamują wydzielanie insuliny, co skutecznie chroni przed hipoglikemią. Jeśli przed zawodami – na przykład przed pływaniem w Zatoce Gdańskiej w 2013 r. podczas Herbalife Triathlon – poczujemy, że z emocji (żeby nie powiedzieć strachu) serce chce nam wyskoczyć z piersi to znak, że stężenie katecholamin jest już wysokie i spokojnie możemy sobie pozwolić na coś słodkiego (co obecnie uczynię na samą myśl o tym doniosłym wydarzeniu), bez obawy o wpływ na glikemię (czyli stężenie glukozy we krwi) w czasie pierwszych 15 minut spokojnego kołysania na wodach zatoki.

dr n.med. Marcin Stajszczyk

Opracowano na podstawie:

1.      Ahlborg G, Felig P. Substrate utilization during prolonged exercise preceded by ingestion of glucose. Am J Physiol 1977; 33:E188–E194.

2.      Asker E. Jeukendrup Nutrition for endurance sports: Marathon, triathlon, and road cycling, Journal of Sports Sciences, 2011; 29:sup1, S91-S99.

3.      Brouns F, Rehrer NJ, Saris WHM, Beckers E, Menheere P, ten Hoor F. Effect of carbohydrate intake during warming up on the regulation of blood glucose during exercise. Int J Sports Med 1989; 10:S568–S575.

4.      Foster C, Costill DL, Fink WJ. Effects of preexercise feedings on endurance performance. Med Sci Sports 1979; 11: 1–5.

5.      Jentjens RLPG, Cale C, Gutch C, Jeukendrup AE. Effects of pre-exercise ingestion of differing amounts of carbohydrate on subsequent metabolism and cycling performance. Eur J Appl Physiol 2003; 88: 444–452.

6.      Jeukendrup, A. E., & Killer, S. (2011). The myths surrounding pre-exercise carbohydrate feeding. Annals of Nutrition and Metabolism, 57 (suppl. 2), 18–25.

7.      Kirwan JP, Cyr-Campbell D, Campbell WW, Scheiber J, Evans WJ. Effects of moderate and high glycemic index meals on metabolism and exercise performance. Metabolism 2001; 50: 849–855.

8.      Moseley L, Lancaster GI, Jeukendrup AE. Effects of timing of pre-exercise ingestion of carbohydrate on subsequent metabolism and cycling performance. Eur J Appl Physiol 2003; 88: 453–458.

9.      Pritchett K, Bishop P, Pritchett R, Kovacs M, Davis J, Casaru C, Green M. Effects of timing of pre-exercise nutrient intake on glucose responses and intermittent cycling performance. S Afr J Sports Med 2008; 3: 86–90.

10.  Sherman WM, Pedan MC, Wright DA. Carbohydrate feedings 1 h before exercise improve cycling performance. Am J Clin Nutr 1991; 54: 866–870.

11.  Short KR, Sheffield-Moore M, Costill DL. Glycemic and insulinemic responses to multiple preexercise carbohydrate feedings. Int J Sport Nutr 1997; 7: 128–137.