Fizjologia wysiłku i treningu fizycznego. Отсутствует
align="center">
1.4.3.5. Aminokwasy
Mięśnie szkieletowe metabolizują jedynie 6 aminokwasów (na 20 aminokwasów obecnych w białkach), a mianowicie: leucynę, izoleucynę, walinę (są to aminokwasy o rozgałęzionym łańcuchu), glutaminian, asparaginian i asparaginę. Podkreślić należy, że jedynie leucyna i, w mniejszym stopniu, izoleucyna są utleniane w mięśniach, służąc bezpośrednio do syntezy ATP. Pozostałe wymienione aminokwasy służą jako „dawcy” grupy aminowej, która jest przenoszona na kwas glutaminowy i kwas pirogronowy z utworzeniem, odpowiednio, glutaminy i alaniny. Ich szkielet węglowy jest używany do syntezy związków pośrednich cyklu Krebsa i glutaminy. W tabeli 1.7 przedstawiono zbiorcze dane o wpływie wysiłku na zachowanie się stężenia alaniny, glutaminy, aminokwasów o rozgałęzionym łańcuchu i amoniaku we krwi oraz mięśniach u człowieka.
Tabela 1.7.
Wpływ jednorazowego wysiłku na zachowanie się stężenia niektórych aminokwasów oraz amoniaku w mięśniach i we krwi. Kierunek strzałki oznacza wzrost lub spadek, grubość strzałki oznacza natężenie zmiany
* Do 30 min.
** Powyżej 60 min
Trening wytrzymałościowy zwiększa utlenianie leucyny. Nie jest to jednak specyficzny wpływ treningu, lecz następstwo wzrostu zdolności mięśni do przemian tlenowych.
1.4.4. Białka
Ilość białka w ustroju mężczyzny o masie ciała 70 kg wynosi 6 kg, a jego wartość kaloryczna to 24 000 kcal. W ustroju nie ma białek zapasowych. Wszystkie białka pełnią funkcje czynnościowe lub strukturalne i nie mogą być zużywane w znaczących ilościach bez upośledzenia struktury oraz funkcji komórek i tkanek. Dotychczasowe badania na temat wpływu wysiłku na metabolizm białek i aminokwasów są wciąż niepełne, a uzyskane wyniki nierzadko sprzeczne. Przyczyną tego stanu są trudności metodyczne badania tego zagadnienia, a także stosowanie różnych modeli doświadczalnych, zwłaszcza różnych diet. Uwzględnić należy również fakt, że „obrót” białek jest wolny, a więc musi upłynąć pewien okres, by można było uchwycić jego kierunek i natężenie. Przyjmuje się, że białka i aminokwasy mogą pokrywać zaledwie 1–3% wydatku energetycznego w czasie długotrwałego wysiłku oraz że wysiłek może wpływać na metabolizm białek nie tylko w mięśniach, lecz także w wątrobie i ścianie jelita. Wysiłek wpływa na metabolizm białek zarówno w czasie jego trwania, jak i w okresie odnowy. Kierunki opisywanych przez większość badaczy zmian przedstawiono w tabeli 1.8. Wynika z niej, że w czasie wysiłku wzrasta rozkład (proteoliza), a maleje synteza białka. Dotyczy to jedynie puli białek niekurczliwych, a nie puli białek aparatu skurczu. W okresie odnowy rośnie synteza białek, natomiast ich rozkład jest nieznaczny. Przypuszcza się, że rozkład w okresie odnowy jest następstwem uszkodzeń włókien mięśniowych oraz przebudowy białek. Netto w okresie odnowy przeważa synteza. Pamiętać jednakże należy, że u prawidłowo żywionej osoby są to, w wartościach bezwzględnych, ilości niewielkie.
Tabela 1.8.
Wpływ wysiłku na metabolizm białka w tkankach. Grubość strzałki oznacza intensywność procesu; kierunek strzałki oznacza wzrost bądź spadek
Wzrost degradacji białek, a zwłaszcza ich syntezy, obserwuje się przede wszystkim po wysiłku siłowym. Taki kierunek zmian sprzyja przebudowie i powiększeniu masy mięśnia (hipertrofii).
1.4.4.1. Zapotrzebowanie na białko w czasie wysiłku
Według normy amerykańskiej (rekomendacja US Food and Nutrition Board) i kanadyjskiej (rekomendacja Canadian Department of National Health and Welfare) zapotrzebowanie na białko u osób prowadzących siedzący tryb życia wynosi 0,8 g/kg masy ciała na dobę, według normy polskiej zaś – do 1 g/kg masy ciała. Trening wytrzymałościowy i siłowy zwiększają, nawet 2-krotnie, zapotrzebowanie na białko. Jest to jednak informacja orientacyjna. Rzeczywiste zapotrzebowanie zależy bowiem od takich czynników, jak wiek, płeć, dyscyplina sportowa i obciążenia treningowe. Dodać też należy, że w sprawie wielkości podaży białka w czasie treningu istnieją dość znaczne kontrowersje (p. rozdział 12). Białka diety są rozkładane do aminokwasów, te zaś wchłaniane do krwi i zużywane do syntezy białek ustrojowych. Należy mieć na względzie fakt, że białka nie są magazynowane w ustroju. Tak więc białka spożyte w nadmiarze dostarczają nadmiaru aminokwasów, z których jedynie część może być zużyta do syntezy białka w tkankach. Pozostała część jest przekształcana w węglowodany i tłuszcze. Z uwolnionych reszt azotowych jest syntetyzowany w wątrobie mocznik, wydalany następnie przez nerki. Nadmiar białek w diecie zwiększa zatem pracę nie tylko wątroby, lecz także nerek.
1.4.4.2. Powysiłkowa synteza białka w mięśniach
Aktywność skurczowa wpływa na metabolizm białek w mięśniach szkieletowych. Wpływ ten zależy przede wszystkim od typu wysiłku (siłowy czy wytrzymałościowy), wielkości obciążenia oraz od składu diety w okresie odnowy.
Wysiłek siłowy indukuje głównie syntezę białek miofibrylarnych. Optymalne obciążenie wysiłkowe powinno wynosić 70–80% obciążenia maksymalnego. Największe tempo przyrostu syntezy białek mięśniowych ma miejsce w okresie pierwszych 3–4 h po wysiłku. Okres ten nazwano oknem anabolicznym. Przyrost syntezy zmniejsza się w miarę upływu czasu i zanika po ok. 3 dniach powysiłkowej odnowy. Powysiłkową syntezę białek mięśniowych znacznie zwiększa suplementacja białkiem/aminokwasami. Najsilniejszy wpływ wywierają aminokwasy o rozgałęzionym łańcuchu, a zwłaszcza leucyna. Leucyna jest niezależnym aktywatorem syntezy białka. Przy pewnym poziomie leucyny w miocytach ma miejsce maksymalna stymulacja syntezy białka. Poziom ten nazwano „progiem leucynowym”. Najlepszym źródłem białka jest białko serwatki. Zaleca się jednorazową suplementację białkiem, tak by poziom leucyny w miocytach osiągnął wielkość optymalną.
Synteza białka w okresie odnowy po wysiłku siłowym regulowana jest również przez takie hormony, jak testosteron, hormon wzrostu i insulinopodobny czynnik wzrostu typu 1 (IGF-1), a także przez czynniki wewnątrzmięśniowe. Rosnąca liczba danych wskazuje, że najważniejszy czynnik wewnątrzmięśniowy to mechaniczny czynnik wzrostu (MGF – mechano-growth factor). Jest on wytwarzany w czasie skurczu mięśnia i zwiększa syntezę białek miofibrylarnych. Trening siłowy powoduje hipertrofię mięśni. Należy w tym miejscu dodać, że inny peptyd, a mianowicie miostatyna, zmniejsza masę mięśniową. Peptyd ten wydzielany jest przez mięśnie szkieletowe, mięsień sercowy i tkankę tłuszczową. U zwierząt stwierdzono, że eliminacja genu kodującego ten peptyd skutkuje nadmiernym rozrostem mięśni.
Wysiłek wytrzymałościowy pobudza głównie syntezę białek mitochondrialnych. Trening wytrzymałościowy zwiększa zdolność oddechową mięśni szkieletowych. Jest to następstwem wzrostu liczby i wielkości mitochondriów, a także wzrostu aktywności enzymów łańcucha oddechowego. Trening wytrzymałościowy nie powoduje hipertrofii mięśni.
Skurcze mięśniowe aktywują syntezę kolagenu w mięśniach oraz w ścięgnach i w więzadłach. Proces ten kontrolowany jest przez hormon wzrostu, jak również przez peptydy, które uwalniane są miejscowo przez fibroblasty. Dieta prawdopodobnie nie wpływa na tempo powysiłkowej syntezy kolagenu.
1.4.5. Amoniak
Wysiłki o dużych obciążeniach zwiększają wytwarzanie amoniaku w mięśniach, co prowadzi do