„Węglowodany w diecie sportowca” – dla AT dr John Heiss

Dziś publikujemy pierwszy z artykułów autorstwa doktora Johna Heissa – Dyrektora Marketingu Produktów Sportowych i Fitness Herbalife, kolarza II kategorii. Firma Herbalife korzystała z jego doświadczenia, wprowadzając na rynek produkty z serii Herbalife24. Zanim dołączył do Herbalife, Heiss był założycielem firmy z branży produktów odżywczych dla sportowców uprawiających dyscypliny wytrzymałościowe. Zdobył tytuł doktora chemii organicznej na Uniwersytecie Kalifornijskim w Los Angeles (UCLA), gdzie odkrył, jak działają pojedyncze białka w komórkach. Wyniki jego badań zostały opublikowane w wielu czasopismach naukowych. Dziś mamy zaszczyt publikować jego artykuły na Akademii Triathlonu, a jeśli będą pytania dotyczące diety w sportach wytrzymałościowych dotyczące konkretnych tez stawianych w publikacji, odpowiedzi będzie udzielała nam Pani Agata Ziemnicka – ekspert żywieniowy firmy Herbalife i opiekun dietetyczny Ambasadorów Herbalife Triathlon Gdynia. Zapraszamy do przeczytania pierwszego z artykułów. 

Węglowodany w diecie sportowca. 

Głównym źródłem energii w trakcie ćwiczeń są węglowodany w postaci glukozy, która jest błyskawicznie wykorzystywana przez komórki mięśni do syntezy wysokoenergetycznej cząsteczki ATP. Glukoza jest magazynowana jako glikogen, węglowodan złożony, zlokalizowany przede wszystkim w mięśniach i wątrobie. Glukoza, uwolniona z glikogenu, jest głównym paliwem w trakcie ćwiczeń o intensywności od umiarkowanej do wysokiej . Co więcej, niski poziom glikogenu wpływa niekorzystnie na wydolność fizyczną organizmu i efektywność ćwiczeń. Zapewnienie stabilnego dopływu glukozy do komórek mięśni w trakcie ćwiczeń oraz uzupełnienie zapasów glikogenu to najważniejsze powody zapotrzebowania na węglowodany w diecie sporowców. Przyjmuje się powszechnie, że spożycie węglowodanów podczas wysiłku zwiększa wydolność organizmu przy intensywnych ćwiczeniach trwających ponad dwie godziny, a także krótszych (około godzinnych). Korzyści z sięgania po napoje sportowe i węglowodanowe przekąski w trakcie ćwiczeń polegają przede wszystkim na oszczędzaniu glikogenu, utrzymaniu glukozy we krwi na stabilnym poziomie, opóźnieniu efektu odwodnienia oraz zniwelowaniu zmęczenia.

Udokumentowano, że synteza glikogenu po wysiłku fizycznym jest istotna z uwagi na swój korzystny wpływ na przygotowanie organizmu do kolejnych ćwiczeń. Często posługujemy się stopniem odbudowania pierwotnego poziomu glikogenu jako miarą oceny regeneracji organizmu sportowca. Proces ten zazwyczaj trwa 24 godziny w wypadku poważnego uszczuplenia zasobów – co wskazuje, jak wielkie znaczenie ma optymalizacja strategii dostarczania „paliwa” sportowcom w trakcie wzmożonego wysiłku. Stąd istnieje potrzeba uzupełniania zapasów glikogenu zarówno w mięśniach, jak i wątrobie, a ostatnie badania sugerują, że łączenie spożycia węglowodanów z białkami i aminokwasami może korzystnie wpływać na proces regeneracji. 

Naukowcy próbują lepiej poznać różne rodzaje cukrów oraz odkryć, gdzie organizm najlepiej je spożytkowuje w procesie syntezy glikogenu. Długo uważano, że to glukoza jest głównym substratem do tej syntezy, ale już w latach 30. ubiegłego wieku autorzy niektórych raportów kwestionowali udział glukozy w syntezie glikogenu w wątrobie. Dobrze udokumentowano fakt, że 6-węglowe cząsteczki dwóch głównych cukrów: glukozy i fruktozy, mają bardzo różne szlaki metaboliczne, choć krzyżują się one w wielu punktach. Skłoniło to autorów wielu badań do zajęcia się kwestią wpływu, jaki glukoza i fruktoza wywierają razem na efektywność ćwiczeń i syntezę glikogenu po wysiłku. Glukoza jest głównym paliwem dla mięśni w trakcie ćwiczeń, ale połączenie glukozy i sacharozy, jak również glukozy i fruktozy, skutkuje bardzo wysokim tempem utleniania, co może zaskakiwać, gdy weźmiemy pod uwagę niski indeks glikemiczny fruktozy. Oczywiście sacharoza, zbudowana z cząsteczek fruktozy i glukozy połączonych wiązaniem glikozydowym, dostarcza obu cząsteczek 6-węglowych. Proces jej trawienia zachodzi w dwunastnicy, początkowym odcinku jelita cienkiego. Gdy tylko dotrze do tej części układu trawiennego, jest szybko rozkładana na swoje komponenty, fruktozę i glukozę, które następnie są błyskawicznie uwalniane do krwiobiegu. Ostatnie badania rzuciły światło na znaczenie połączonego spożywania węglowodanów dla efektywności ćwiczeń. 

Podobne badania przeprowadzono w kwestii odżywiania po wysiłku, mającego zmaksymalizować tempo resyntezy glikogenu. Zaleca się spożyć węglowodany natychmiast po ćwiczeniach z uwagi na to, że wówczas poziomy insuliny, wchłaniania glukozy i aktywności syntazy glikogenowej są podwyższone. Zaobserwowano prawie 50-procentowy spadek tempa syntezy glikogenu w przypadku opóźnienia spożycia węglowodanów, nawet o zaledwie kilka godzin. Ostatnio prowadzono badania nad optymalizacją tego procesu i pełnym przywróceniem poziomów glikogenu zarówno w mięśniach, jak również w wątrobie, która jest głównym źródłem glikogenu w trakcie ćwiczeń. Jedno z ostatnich odkryć dotyczy preferencyjnych szlaków przemieszczenia się różnych cukrów – glukozy, fruktozy i sacharozy – do ich końcowych przystanków w procesie metabolizmu. Po ćwiczeniach glukoza jest wykorzystywana głównie przez komórki mięśni do syntezy glikogenu, a fruktoza (i jej cząsteczka, wchodząca w skład sacharozy) jest przede wszystkim spożytkowywana przez wątrobę jako punkt startowy dla syntezy glikogenu. Ten szlak anaboliczny jest preferowany po ćwiczeniach bardziej niż produkcja trójglicerydów z fruktozy w wątrobie. Sacharoza i glukoza zdają się stymulować wyższe tempo syntezy glikogenu w mięśniach. Sportowcy od dawna doceniają zalety fruktozy: podnosi poziom glikogenu w wątrobie i oszczędza ich zapasy w mięśniach, a także jest korzystna z uwagi na ułatwienie syntezy glikogenu w wątrobie.

Ogólnie rzecz biorąc, zaleca się spożyć natychmiast po wysiłku cukry o wysokim indeksie glikemicznym, takie jak glukoza i sacharoza, ponieważ sama fruktoza może nie wystarczyć do szybkiej odbudowy poziomu glikogenu w oknie anabolicznym. Jednak fruktoza ma wielkie znaczenie jako komponent glikogenu w wątrobie. Dobrze udokumentowano także fakt, że aktywność fizyczna pomaga zapobiegać stłuszczeniu wątroby poprzez poprawę metabolizmu lipidów. Po ustaleniu, że połączone spożycie węglowodanów może prowadzić do lepszej regeneracji, badacze zajęli się również skutkami spożycia białek i aminokwasów. Jedna z wczesnych przesłanek brzmiała, że alanina jest lepiej przetwarzana w glikogen wątrobowy niż glukoza. Wydaje się, że połączenie węglowodanów i białek stymuluje transport aminokwasów, syntezę białek i odbudowę tkanki mięśniowej oraz zwiększa responsywność insulinową [14]. To stwierdzenie odnosi się do zaledwie trzech aminokwasów, leucyny, waliny i izoleucyny (aminokwasy egzogenne BCAA), które mogą wykorzystywać efekt anaboliczny do zwiększenia tempa syntezy białka. Wzrost stężenia glikogenu w mięśniach przy dostarczeniu glukozy, fruktozy i sacharozy w ilości 0,7 x kg⁻¹ wagi ciała natychmiast po wysiłku oraz w dwugodzinnych odstępach.

(Przedruk za zgodą autorów publikacji pod redakcją Bloma (1987 r.) Glukoza i sacharoza wywołują podobny poziom glikogenu w mięśniach w porównaniu z samą fruktozą.

Najważniejsze tezy:
Głównym źródłem energii do ćwiczeń jest glukoza,
Duże dawki glukozy są uwalniane z glikogenu magazynowanego w wątrobie,
Należy pamiętać o spożyciu węglowodanów po ćwiczeniach, najlepiej w ciągu godziny od ich zakończenia,
Glukoza, choć ważna, nie jest przetwarzana bezpośrednio w glikogen,
Glukoza, obok sacharozy, fruktozy i białka lub aminokwasów, może wspomagać regenerację po wysiłku fizycznym.

Bibliografia:

1. Kjaer, M., Hepatic glucose production during exercise. Adv Exp Med Biol, 1998. 441: p. 117-27.
2. Wasserman, D.H. and A.D. Cherrington, Hepatic fuel metabolism during muscular work: role and regulation. Am J Physiol, 1991. 260(6 Pt 1): p. E811-24.
3. Hargreaves, M. and E.A. Richter, Regulation of skeletal muscle glycogenolysis during exercise. Can J Sport Sci, 1988. 13(4): p. 197-203.
4. Ivy, J.L., Glycogen resynthesis after exercise: effect of carbohydrate intake. Int J Sports Med, 1998. 19 Suppl 2: p. S142-5.
5. Beelen, M., et al., Nutritional strategies to promote postexercise recovery. Int J Sport Nutr Exerc Metab, 2010. 20(6): p. 515-32.
6. Reilly, T. and B. Ekblom, The use of recovery methods post-exercise. J Sports Sci, 2005. 23(6): p. 619-27.
7. Kerksick, C., et al., International Society of Sports Nutrition position stand: nutrient timing. J Int Soc Sports Nutr, 2008. 5: p. 17.
8. Jeukendrup, A.E., Carbohydrate intake during exercise and performance. Nutrition, 2004. 20(7-8): p. 669-77.
9. Saunders, M.J., Coingestion of carbohydrate-protein during endurance exercise: influence on performance and recovery. Int J Sport Nutr Exerc Metab, 2007. 17 Suppl: p. S87-103.
10. Ivy, J.L., Muscle glycogen synthesis before and after exercise. Sports Med, 1991. 11(1): p. 6-19.
11. Friedman, J.E., P.D. Neufer, and G.L. Dohm, Regulation of glycogen resynthesis following exercise. Dietary considerations. Sports Med, 1991. 11(4): p. 232-43.
12. Spaccarotella, K.J. and W.D. Andzel, Building a beverage for recovery from endurance activity: a review. J Strength Cond Res, 2011. 25(11): p. 3198-204.
13. Ivy, J.L., Dietary strategies to promote glycogen synthesis after exercise. Can J Appl Physiol, 2001. 26 Suppl: p. S236-45.
14. Jentjens, R. and A. Jeukendrup, Determinants of post-exercise glycogen synthesis during short-term recovery. Sports Med, 2003. 33(2): p. 117-44.
15. Katz, J. and J.D. McGarry, The glucose paradox. Is glucose a substrate for liver metabolism? J Clin Invest, 1984. 74(6): p. 1901-9.
16. McGarry, J.D., et al., From dietary glucose to liver glycogen: the full circle round. Annu Rev Nutr, 1987. 7: p. 51-73.
17. Gray, G.M., Intestinal digestion and maldigestion of dietary carbohydrates. Annu Rev Med, 1971. 22: p. 391-404.
18. Jentjens, R.L., M.C. Venables, and A.E. Jeukendrup, Oxidation of exogenous glucose, sucrose, and maltose during prolonged cycling exercise. J Appl Physiol, 2004. 96(4): p. 1285-91.
19. Wallis, G.A., et al., Oxidation of combined ingestion of maltodextrins and fructose during exercise. Med Sci Sports Exerc, 2005. 37(3): p. 426-32.
20. Jeukendrup, A.E. and R. Jentjens, Oxidation of carbohydrate feedings during prolonged exercise: current thoughts, guidelines and directions for future research. Sports Med, 2000. 29(6): p. 407-24.
21. Jeukendrup, A.E., Carbohydrate and exercise performance: the role of multiple transportable carbohydrates. Curr Opin Clin Nutr Metab Care, 2010. 13(4): p. 452-7.
22. Blom, P.C., et al., Effect of different post-exercise sugar diets on the rate of muscle glycogen synthesis. Med Sci Sports Exerc, 1987. 19(5): p. 491-6.
23. Craig, B.W., The influence of fructose feeding on physical performance. Am J Clin Nutr, 1993. 58(5 Suppl): p. 815S-819S.
24. Watford, M., Small amounts of dietary fructose dramatically increase hepatic glucose uptake through a novel mechanism of glucokinase activation. Nutr Rev, 2002. 60(8): p. 253-7.
25. Burke, L.M., G.R. Collier, and M. Hargreaves, Muscle glycogen storage after prolonged exercise: effect of the glycemic index of carbohydrate feedings. J Appl Physiol, 1993. 75(2): p. 1019-23.
26. Walton, P. and E.C. Rhodes, Glycaemic index and optimal performance. Sports Med, 1997. 23(3): p. 164-72.
27. Aoi, W., et al., Regular exercise prevents high-sucrose diet-induced fatty liver via improvement of hepatic lipid metabolism. Biochem Biophys Res Commun, 2011. 413(2): p. 330-5.
28. Shalwitz, R.A., et al., Hepatic glycogen synthesis from duodenal glucose and alanine. An in situ 13C NMR study. J Biol Chem, 1989. 264(7): p. 3930-4.
29. Blomstrand, E. and B. Saltin, BCAA intake affects protein metabolism in muscle after but not during exercise in humans. Am J Physiol Endocrinol Metab, 2001. 281(2): p. E365-74.

dr John Heiss

Dyrektor Marketingu Produktów Sportowych i Fitness Herbalife, kolarz II kategorii. Firma Herbalife korzystała z jego doświadczenia, wprowadzając na rynek produkty z serii Herbalife24. Zanim dołączył do Herbalife, Heiss był założycielem firmy z branży produktów odżywczych dla sportowców uprawiających dyscypliny wytrzymałościowe. Zdobył tytuł doktora chemii organicznej na Uniwersytecie Kalifornijskim w Los Angeles (UCLA).