Экономят ли мышечный гликоген углеводные напитки? Научный эксперимент

Интересный материал для тех, кто интересуется физиологией мышечной работы. Качественная работа по изучению влияния приема углеводов на окисление различного вида "топлива" в крови и мышцах. Однозначно в коллекцию.

Идея эксперимента

Оценить влияние приема углеводов на использование мышечного гликогена и жира во время длительной езды на велосипеде у тренированных мужчин.

Испытуемые и дизайн

10 велосипедистов-мужчин приняли участие в этом эксперименте (МПК 59.8±5.6 мл/кг/мин);

Каждый испытуемый провел два испытания, разделенных как минимум 1 неделей:

• Контрольный протокол - ПЛАЦЕБО (подслащенный напиток-плацебо, не содержащий углеводов);
• Экспериментальный протокол - УГЛЕВОДЫ (8% раствор углеводов каждые 20 минут во время упражнения из расчета 0,7 г углеводов на кг в час);

Тестовые напитки предоставлялись двойным слепым способом;

Каждое испытание состояло из 60 минут измерений в состоянии покоя, за которыми следовали 180 минут езды на велосипеде с интенсивностью 50% от максимальной аэробной мощности;

До и сразу после прекращения тренировки брали биопсию мышц;

Пробы дыхания и крови собирали при t=0, 30 и 60 мин (во время отдыха) и при t=80, 100, 120, 140, 160, 180, 200, 220 и 240 мин (во время нагрузки).

Результаты

Концентрация метаболитов и гормонов в плазме

• Концентрации свободных жирных кислот (СЖК), триацилглицерина (ТГ), глицерина, глюкозы, лактата и инсулина во время упражнения показаны на рис. 1;
• Не было различий в содержании СЖК и глицерина между протоколами в покое и в течение первых 40 минут упражнения (рис. 1);

Рисунок 1. Изменение метаболитов и гормонов в плазме крови во время выполнения упражнения.

• Однако, через 60 минут концентрации СЖК и глицерина в плазме увеличивались в обоих протоколах, но уровни оставались значительно ниже в группе УГЛЕВОДЫ по сравнению с ПЛАЦЕБО (рис. 1);
• Уровни ТГ снижались во время упражнения в обоих протоколах, но были значительно выше в группе УГЛЕВОДЫ по сравнению с ПЛАЦЕБО (рис. 1);
• Концентрация глюкозы увеличивалась в группе УГЛЕВОДЫ в начале их приема и далее была значительно выше по сравнению с ПЛАЦЕБО (рис. 1);
• В течение последнего часа упражнения уровень глюкозы в плазме неуклонно снижался в обоих протоколах, но оставался значительно выше в группе УГЛЕВОДЫ;
• Уровень инсулина при протоколе УГЛЕВОДЫ значительно увеличился в течение первых 90 минут упражнения по сравнению с ПЛАЦЕБО, далее уровень инсулина снижался в обоих протоколах;
• Уровень лактата в крови увеличивался по сравнению с исходным, при этом концентрация лактата в начале упражнения была выше в группе УГЛЕВОДЫ по сравнению с ПЛАЦЕБО и, напротив, на в конце нагрузки в группе ПЛАЦЕБО наблюдались более высокие уровни лактата (рис. 1).

Использование источника субстрата в состоянии покоя

• Не было различий в общем расходе энергии в состоянии покоя (5,37±0,52 против 5,32±0,53 кДж/мин в группах УГЛЕВОДЫ и ПЛАЦЕБО соответственно) или степени использования субстрата между протоколами;
• Общее окисление жиров составляло в среднем 0,08±0,01 г/мин, что составляло 58±6% общих энергетических затрат;
• Скорость окисления СЖК составляла в среднем 0,061±0,011 г/мин, что составляло 53±7 к общему расходу энергии в состоянии покоя;
• Использование ТГ, полученных из мышц и/или липопротеинов, составляло в среднем 0,016±0,008 г/мин и вносило 7±20% в общий расход энергии;
• Общая скорость окисления углеводов составляла в среднем 0,13±0,03 г/мин, что составляло 42±6% общих энергетических затрат.

Использование источника субстрата во время тренировки

• Нагрузка 50% от максимальной аэробной мощности составила 199±21 Вт, что соответствовало 63±1% от МПК;
• При упражнении расход энергии увеличился в десять раз относительно покоя;
• Никаких различий в расходе энергии с течением времени или между протоколами не наблюдалось - 57,3±5,9 и 57,8±6,4 кДж/мин в группах УГЛЕВОДЫ и ПЛАЦЕБО соответственно (рис. 3);
• Общая скорость окисления углеводов была значительно выше в группе УГЛЕВОДЫ по сравнению с ПЛАЦЕБО (2,35±0,37 против 1,97±0,33 г/мин соответственно);
• В то же время общая скорость окисления жиров была выше в группе ПЛАЦЕБО по сравнению с УГЛЕВОДАМИ (0,62±0,12 против 0,48±0,16 г/мин);
• В группе УГЛЕВОДЫ окисление углеводов и жиров давало 66±6 и 34±5% общей энергии соответственно;
• В группе ПЛАЦЕБО окисление углеводов и жиров составляло 56±5 и 44±7% от общего расхода энергии;

Рисунок 2. Использование конкретных источников энергии во время упражнения при двух протоколах.

• Использование различных источников энергии с течением времени во время упражнений показано на рис. 2;
• Скорость окисления СЖК и глюкозы плазмы увеличивалась с течением времени в обоих протоколах (рис. 2);
• Напротив, соответствующее использование гликогена и триацилглицеридов (мышц и плазмы) со временем снижалось (рис. 2);
• Окисление глюкозы было значительно выше в группе УГЛЕВОДЫ и составляло в среднем 13,2±2,1 против 6,7±1,1 кДж/мин соответственно (рис. 2);
• Скорость окисления СЖК в плазме была существенно выше в группе ПЛАЦЕБО и составляла в среднем 13,8±2,9 против 9,1±2,8 кДж/мин соответственно (рис. 2);
• Никаких существенных различий не наблюдалось в использовании мышечного (и полученного из липопротеинов) ТГ и гликогена с течением времени между протоколами.

Кстати, ранее у нас была работа о вкладе различного топлива в зависимости от интенсивности и продолжительности упражнения:

Вклад различных источников энергии в общий энергорасход

• На рисунке 3 показано среднее использование источника субстрата, рассчитанное для каждого часа упражнения;
• В течение первого часа не было различий в использовании эндогенных источников жира между протоколами;
• Напротив, скорость окисления глюкозы была выше в группе УГЛЕВОДЫ, что привело к снижению использования гликогена на 10±6% по сравнению с ПЛАЦЕБО (рис. 3);
• На последних этапах упражнения скорость окисления глюкозы оставалась выше в группе УГЛЕВОДЫ без различий в использовании мышечного гликогена (рис. 3);
• В течение первого часа жир давал почти одинаковое количество энергии в группах ПЛАЦЕБО и УГЛЕВОДЫ: 36±6 и 33±7% соответственно;
• Напротив, в течение второго и третьего часа тренировки общая скорость окисления жиров существенно увеличилась, при этом в группе ПЛАЦЕБО использовалось большее количество жиров;

Рисунок 3. Вклады различных источников в энергообеспечение работы с приемом углеводов или плацебо.

• К третьему часу окисление жиров составляло 51±8% от общего расхода энергии в группе ПЛАЦЕБО, тогда как вклад окисления жиров в группе УГЛЕВОДЫ составлял только 36±9% (рис. 3);
• В группе УГЛЕВОДЫ замедленное увеличение скорости окисления жиров во время тренировки было компенсировано значительным увеличением скорости окисления углеводов;
• Скорость окисления углеводов во время тренировки составила в среднем 1,97±0,33 и 2,35±0,37 г/мин для групп ПЛАЦЕБО и УГЛЕВОДОВ соответственно;
• Использование мышечного (и полученного из липопротеинов) ТГ и гликогена со временем снизилось, но не различалось между протоколами на последних этапах упражнения.

Содержание жира в скелетных мышцах

• Количество внутримышечного жира в покое в группах не различалось и составило в среднем 0,067±0,025 и 0,018±0,010 условных единиц (AU) в мышечных волокнах I и II типов соответственно;
• После упражнения наблюдалось значительно большее снижение содержания жира в мышечных волокнах типа I по сравнению с типом II (рис. 4);
• Между протоколами не наблюдалось различий в общем снижении содержания внутримышечных жиров. Упражнения привели к снижению содержания жиров в мышечных волокнах I типа на 76±21 и 78±22% в группах УГЛЕВОДЫ и ПЛАЦЕБО соответственно;
• Содержание липидов в мышечных волокнах типа II существенно не изменилось после тренировки и показало чистое снижение на 0,003±0,014 и 0,008±0,0012 AU в группах УГЛЕВОДЫ и ПЛАЦЕБО соответственно;
• Наблюдаемое снижение содержания внутримышечного жира в мышечных волокнах типа I было связано со значительным уменьшением как размера липидных капель, так и их плотности.

Рисунок 4. Изменение содержания жира и гликогена после упражнения в мышечных волокнах разных типов.

Содержание гликогена в скелетных мышцах

• В состоянии покоя содержание гликогена не различалось между протоколами (0,087±0,018 против 0,103±0,021 ЕД для УГЛЕВОДОВ И ПЛАЦЕБО соответственно) и между типами мышечных волокон (0,095±0,019 против 0,094±0,021 ЕД для типа I и II типа соответственно);
• Упражнения привели к значительно большему чистому снижению содержания мышечного гликогена в мышечных волокнах типа I по сравнению с мышечными волокнами типа II (рис. 4);
• Чистое снижение содержания мышечного гликогена после тренировки было значительно выше в группе ПЛАЦЕБО по сравнению с группой УГЛЕВОДЫ (на 38±19 и 57±22% больше в мышечных волокнах типа I и II соответственно, рис. 4).

Выводы

• Это исследование предоставляет доказательства того, что углеводные добавки экономят использование мышечного гликогена во время длительных тренировок у велосипедистов;
• Углеводные добавки увеличивают поглощение глюкозы плазмы и скорость ее окисления, одновременно снижая использование мышечного гликогена на ранних этапах тренировки, тем самым сохраняя запасы гликогена в мышечных волокнах типа I и II;
• Добавки углеводов во время тренировок снижают скорость появления и окисления свободных жирных кислот (СЖК), но не влияют на использование внутримышечного жира в качестве источника энергии во время тренировок на велосипеде.

Получить доступ к неопубликованным лекциям, статьям и другим материалам, а также поддержать нашу работу можно на Boosty
Сейчас там опубликованы следующие материалы:
1. Конкурентный тренинг (лекция).
2. Весогонка в единоборствах (лекция).
3. Плиометрика в фитнесе (лекция).
4. Метаболические эффекты упражнений (доклад).
5. Зона жиросжигания - что мы о ней знаем (лекция).
6. Физиология аэробного и анаэробного порогов, МПК (лекция).
7. Все про Дроп-Сет (лекция).
8. Локальное жиросжигание (лекция).
9. Ишемический тренинг. Часть 1 и 2 (научный доклад).
10. Физподготовка в волейболе (три лекции).
11. Биоэнергетика спорта (обзорная лекция).
12. Классификация аэробных и анаэробных упражнений (лекция).
13. Статодинамика: 30 лет обсуждений Часть 1 (лекция).
14. Физиология жиросжигания. Часть 1 и 2. (лекции по 3 часа).
15. NEW! Разное количество повторений. Обзор эффектов для массы, силы и выносливости (лекция).
16. NEW! Предпосылки для локального жиросжигания (доклад).

Дополнительные материалы по этой теме:

С какой интенсивностью тренироваться для сжигания жира? Эксперимент в метаболической камере

Внутримышечный жир. Вклад в энергообеспечение упражнений

На чем бегут 100-200 метров? Оценка механизмов энергообеспечения

Восстановление мышечного гликогена после длительной тренировки. Зависимость от дозы углеводов

Источник: Stellingwerff T, Boon H, Gijsen AP, Stegen JH, Kuipers H, van Loon LJ. Carbohydrate supplementation during prolonged cycling exercise spares muscle glycogen but does not affect intramyocellular lipid use. Pflugers Arch. 2007 Jul;454(4):635-47.