DIPLOMOVÁ PRÁCA. Názov práce. Vplyv sacharidovej verzus bielkovinovej stravy na výkon v behu na 5000 metrov. Autor.
1 DIPLOMOVÁ PRÁCA Názov diplomovej práce Vplyv sacharidovej verzus bielkovinovej diéty na výkon v behu na 5000 metrov Autor Frimmel Clemens Požadovaný akademický titul Master of Science (Mag. Rer. Nat.) Kód štúdia podľa študijného listu: Študijný odbor podľa študijného listu: Vedúci: A474 Diplomový kurz z výživových vied Ao. Univ.-Prof. DR. Paul Haber Viedeň, jún 2011
2 II OBSAH OBSAH. II ZOZNAM OBRÁZKOV. VI ZOZNAM SKRATIEK. VII ZOZNAM TABULIEK. VIII 1. ÚVOD A OTÁZKY VÝMENY ENERGETICKÝCH LÁTOK Cesty dodávania energie Anaeróbno-alaktický energetický metabolizmus Anaeróbno-mliečny energetický metabolizmus Aeróbny energetický metabolizmus Aeróbno-anaeróbny prah Dôležitosť tréningu Vplyvné faktory na výber substrátu Intenzita a trvanie záťaže Vek Pohlavie Vplyv stravovania športovca na spotrebu energie vo vytrvalostných športoch. 27
3 III Požiadavky na sacharidy Ktoré sacharidy by ste mali uprednostniť? Modely KL s obsahom sacharidov (KL) Vplyv kreatínu na superkompenzáciu svalového glykogénu Príjem sacharidov pred cvičením Príjem sacharidov počas cvičenia Príjem sacharidov po cvičení Bielkoviny pri vytrvalostných športoch Potreba bielkovín Kvalita bielkovín Metabolizmus bielkovín BCAA metabolizmus Príjem bielkovín pred, počas a po cvičení Tuky počas Vytrvalostný šport Potreba tuku Zaťaženie tukom (FL) Krátkodobé FL bez KL Dlhodobé FL bez KL Strednodobé FL s KL Dlhodobé FL s KL Príjem tuku pred, počas a po cvičení Vplyv L-karnitínu na výkon. 57
4 IV 3.5. Príjem tekutín vo vytrvalostných športoch Príjem sacharidov a elektrolytov Príjem tekutín pred, počas a po cvičení MATERIÁLY A METÓDY Dizajn štúdie Predmety Klasifikácia subjektov Priebeh štúdie Výživa Tvorba výživových plánov Ciele vyšetrenia Analýza dát VÝSLEDKY A DISKUSIA Porovnanie výsledkov skupiny Kľúčové údaje subjektov Porovnanie výkonnosti sacharidy vs. bielkoviny - Diskusia o diéte a interpretácia výsledkov ZÁVER ZHRNUTIE ABSTRAKTNÉ REFERENCIE. 92
6 VI ZOZNAM OBRÁZKOV Obr. 1 Množstvo ATP a PCr dostupné pre kontrakciu Obr. 2 Metabolické dráhy výživných látok dodávajúcich energiu Obr. 3 Výmena substrátu a intenzita cvičenia Obr. 4 Rýchlosti oxidácie tukov vs. Náplň sacharidov Obr. 7 Čas do vyčerpania pri bicyklovaní na 75% VO 2 max. Obr. 8 Hlavné zdroje energie v dodávke energie Obr. 9 Čas vyčerpania s rôznym príjmom tuku Obr. 10 Príklad na testovací týždeň Obr. 11 Atletická dráha Obr. 12 Pomocník pre zloženie ponuky Obr. 13 Pomocník pre zloženie ponuky. 73
7 VII ZOZNAM SKRATIEK ADP AMP BCAA BMI BW CAT CK CPT-1 DGE FL FOX GI Adenozíndifosfát Adenozínmonofosfát Rozvetvený reťazec-Aminokyseliny Body-Mass-Biologická hodnota Karnitín-acyltransferáza Kreatín fosfokináza Výživa Karnitín palmitoyl-zaťaženie Nemecká spoločnosť pre tuk Oxidácia mastných kyselín Glykemický index GLUT-4 Glukózový transportér Typ 4 IMP IMTG KL LU Inozínmonofosfát Intramuskulárne triglyceridy Výkon nabíjania sacharidov MCT1 Monokarboxylátový transportér 1 MLSS PAL PCr P i VLDL VO 2 max Maximálny laktát Rovnovážny stav Fyzická aktivita Fosfát Fosfát Fosfát Fosfát Príjem kyslíka
8 VIII ZOZNAM TABULIEK Tab. 1 Pokyny pre príjem uhľohydrátov pre športovcov Tab. 2 Faktory, ktoré majú vplyv na syntézu svalového glykogénu Tab. 3 Odhadovaná potreba bielkovín Tab. 4 Č. a intenzita Tab. 6 Údaje o sacharidovej skupine Tab. 7 Údaje o bielkovinovej skupine Tab. 8 Zoznam potravín bohatých na sacharidy Tab. 9 Zoznam potravín bohatých na bielkoviny alebo obsahujúcich potraviny Tab. 10 Popisná štatistika pre Kolmogorov-Smirnovov test Tab. 11 Výsledky Kolmogorov-Smirnov testy Tab. 12 Časy a rýchlosti KGr Tab. 13 Časy a rýchlosti PGr Tabuľka 14 Porovnanie rozdielov rýchlostí podľa výživového plánu Tab. 15 Popisná štatistika nespárovaného t-testu Tab. 16 T-test pre nezávislé vzorky Tab. 17 Popisná skupinová štatistika nespárovaného t-testu Tab. 18 t-test na nezávislých vzorkách. 84
10 10 Na tento účel bolo urobené porovnanie vysoko-sacharidovej diéty s diétou na báze bielkovín a boli porovnané rozdiely medzi týmito diétami a výkonnosťou v kontexte intenzívnej fyzickej námahy. Cieľom tohto poľného testu je zistiť, či majú amatérski športovci s diétou s vysokým obsahom sacharidov, tj. S úplným obsahom glykogénu, výkonnostnú výhodu oproti tým, ktorí majú stravu s nízkym obsahom sacharidov alebo bielkovín, v súvislosti s vytrvalostným cvičením s vysokou intenzitou trvajúcim približne 25 minút. Je potrebné objasniť, že: Existujú nejaké výživové opatrenia, ktoré majú rekreačný športovec zmysel pre zlepšenie vytrvalostného výkonu, a ak áno, ktoré z nich? Táto práca sa zameriava na nabíjanie zásob glykogénu vo svaloch, takzvané zaťaženie sacharidmi, pretože z hľadiska vedy o športe je to jedno z opatrení zvyšujúcich výkonnosť vo vytrvalostnom športe. Ďalej sa diskutuje o dodávke energie z bielkovín a lipidov a je charakterizovaná jej dôležitosť vo vzťahu k vytrvalostnému výkonu.
12 12 Obrázok 1: Množstvo ATP a PCr, ktoré je k dispozícii na kontrakciu. Obrázok 1: zobrazuje príklad výpočtu celkového množstva fosfátov bohatých na energiu v pamäti (jedinec s telesnou hmotnosťou 70 kg a svalovou hmotnosťou 30 kg) [Edwards et al., 1982, SMEKAL, 2004]. Množstvo kreatínfosfátu prítomné vo svale pokrýva iba energetickú potrebu pri krátkodobom zaťažení. Po niekoľkých sekundách zásoby PCr odumrú a potom sa na resyntézu ATP použijú sacharidy, tuky a v menšej miere aj bielkoviny [HOLLMANN a STRÜDER, 2009]. Obrázok 2: Metabolické dráhy výživných látok dodávajúcich energiu [WEINECK, 2004].
20 20 V porovnaní s neškolenými ľuďmi však možno viac energie získať oxidáciou mastných kyselín uvoľňovaných z tukového tkaniva [KNECHTLE a BIRCHER, 2006] Faktory ovplyvňujúce výber substrátu Intenzita a dĺžka cvičenia V prípade dlhodobého stresu telo čerpá energiu oxidáciou Tuky a sacharidy. Ak záťaž trvá dlhšie obdobie s nízkou intenzitou, dominuje prísun energie z tukov. Na druhej strane, ak sa zvýši intenzita cvičenia, oxiduje sa viac sacharidov [KNECHTLE a BIRCHER, 2005]. Sacharidy majú menej energie na jednotku hmotnosti ako tuky, ale majú vyššiu energetickú rýchlosť toku. To znamená, že množstvo energie požadovanej za jednotku času sa môže uvoľniť pri vysokej intenzite cvičenia pomocou aeróbnej glykolýzy, ale nie rovnakou rýchlosťou odbúravaním mastných kyselín. Diskutuje sa o aktivite karnitínpalmitoyltransferázy -1 (CPT-1) ako obmedzujúcom faktore pri odbúravaní mastných kyselín [PRINZHAUSEN et al., 2010]. Obrázok 3: Obrat substrátu a intenzita stresu [COYLE, 1995].
21 21 Obr. 3 ukazuje príspevok štyroch hlavných energetických substrátov k výdaju energie po 30 minútach expozície pri 25, 65 a 85% VO 2 max [COYLE, 1995]. So zvyšujúcou sa intenzitou cvičenia klesá spotreba IMTG, zatiaľ čo spotreba svalového glykogénu prudko rastie. Spotreba kalórií rastie so zvyšujúcou sa intenzitou cvičenia. Najskôr je zvýšená spotreba kalórií počas intenzívneho cvičenia pokrytá zvýšeným rozkladom intramuskulárnych energetických substrátov. Dôvodom je to, že v dôsledku membránového transportu existuje štrukturálne obmedzenie transportu tukov a sacharidov z krvi do svalových vlákien [KNECHTLE a BIRCHER, 2005]. Sacharidy a tuky sa dostávajú z mikrovaskulárneho systému do svalových buniek pri miernej pracovnej intenzite (t.j. pri% VO 2 max). Ak sa zvýši intenzita práce, musia sa substráty intracelulárnej energie oxidovať. U vytrvalostne trénovaných športovcov existujú väčšie intramuskulárne zásoby energie [HOPPELER, 1999]. Obrázok 4: Miera oxidácie tukov vs. intenzita záťaže [ACHTEN a JEUKENDRUP, 2003]
Rozdiely v odpočinku aj v cvičení, týkajúce sa lepšieho prenosu mastných kyselín do kostrového svalu, ako aj lepšej β-oxidácie a syntézy IMTG, budú pravdepodobne genetické. Konkrétne sa rodové rozdiely našli v expresii génov zapojených do transkripčnej regulácie metabolizmu lipidov. U žien bol zistený vyšší obsah bielkovín v β-oxidačných enzýmoch, ktorý je zodpovedný za štiepenie mastných kyselín so stredným a dlhým reťazcom [MAHER et al., 2010]. Výsledky švajčiarskej výskumnej skupiny ukázali, že pri 3-hodinovom cvičení pri 50% VO 2 max zostala stredná oxidácia tukov rovnaká, zatiaľ čo oxidácia sacharidov bola významne vyššia u mužov ako u žien [ZEHNDER et al., 2005].
28 Požiadavky na sacharidy Všeobecne sa súhlasí s tým, že energia spotrebovaná športovými aktivitami by mala pochádzať prednostne zo zodpovedajúceho príjmu sacharidov. Športovcom sa preto odporúča, aby mali percentuálny podiel sacharidov na celkovom energetickom príjme [BERG et al., 2008]. Existujú aj odporúčania uvedené v gramoch na kilogram telesnej hmotnosti [BERG et al., 2008; MANNHART a COLOMBANI, 2001]. Potreba uhľohydrátov u športovcov sa však významne líši od potreby nešportujúcich (3,5 g/kg telesnej hmotnosti/deň) a predstavuje 57 g/kg telesnej hmotnosti/deň v bežných tréningových fázach [CARLSOHN a MAYER, 2010]. Pre vytrvalostných športovcov sa pri väčšej záťaži odporúča príjem sacharidov 7-10 g/kg KM/deň [BURKE et al., 2001]. Zásoby glykogénu je možné doplniť do jedného dňa dostatočným príjmom sacharidov (7 - 10 g/kg KM/deň) [JEUKENDRUP, 2003]. Tabuľka 1: Pokyny pre príjem sacharidov pre športovcov [BURKE et al., 2001, MANNHART a COLOMBANI, 2001].
32 32 Okrem toho každý gram glykogénu viaže 3 až 5 gramov vody, čo môže viesť k prírastku hmotnosti o 2 až 3% [JEUKENDRUP, 2003]. Mnoho športovcov navyše považuje tréning vo fáze vyprázdňovania za mimoriadne stresujúci po psychickej aj fyzickej stránke [SCHURR, 2004]. Stratégia mierneho karbo-načítania je o niečo kratšia ako klasický variant a začína 3 až 4 dni pred súťažou [JEUKENDRUP, 2003]. Pri tomto režime sa príjem sacharidov postupne zvyšuje počas 3 dní pred vytrvalostným cvičením z 8 na 10 g/kg KM a množstvo tréningu sa znižuje paralelne [SCHEK, 2003]. Obrázok 6: Mierne množstvo sacharidov [SCHURR, 2004]. Umiernená forma má oproti tradičnej výhodu v tom, že sa cíti byť oveľa menej psychicky stresujúca [SCHEK, 2003]. Táto metóda je tiež vhodnejšia na prípravu na súťaže ako klasická, pretože nevyvoláva žiadne príznaky únavy spojené s tréningom. Pri miernej KL možno dosiahnuť takmer také vysoké koncentrácie glykogénu vo svaloch ako pri klasickom variante [JEUKENDRUP, 2003]. Aj pri tejto metóde je možné zdvojnásobiť koncentráciu svalového glykogénu v porovnaní s počiatočnou hodnotou [SCHURR, 2004].
g/h) preukázateľne zlepšuje vytrvalostný výkon. Príjem sacharidov by sa však mal uskutočniť krátko po začiatku cvičenia. Najefektívnejšie sú nahrávky zaznamenané každých 15 až 20 minút. Príjem rovnakého množstva sacharidov po 2 hodinách cvičenia však nemá rovnaký účinok. Nezdá sa, že by to malo vplyv na to, či je rovnaké množstvo sacharidov konzumované v tekutej alebo tuhej forme [RODRIGUEZ et al., 2009]. Jedlo a nápoje s vysokým alebo stredným GI sú výhodnejšie ako jedlá a nápoje s nízkym GI, pretože glukóza sa môže dostať z tenkého čreva do krvi rýchlejšie [SCHEK, 2003].
43 43 Príjem bielkovín, ktorý presahuje 2 g/kg BM/d, sa všeobecne neodporúča, ako je to v prípade športovcov. Obličky môžu byť preťažené, pretože to môže viesť k hromadeniu močovej síry a dusíkatých látok. Ich vylučovanie môže následne viesť k zvýšeným stratám vody [ELMADFA a LEITZMANN, 2004]. Zvyšuje sa tiež vylučovanie vápnika močom. Ďalej tu môže byť tiež nerovnováha aminokyselín, znížená endogénna syntéza glutamínu a zvýšený obsah amoniaku v krvi. Hyperamonémia je podozrivá zo zhoršenia výkonu [MANNHART a COLOMBANI, 2001].