DIPLOMOVÁ PRÁCA. Názov práce. Vplyv sacharidovej verzus bielkovinovej stravy na výkon v behu na 5000 metrov. Autor.
DIPLOMOVÁ PRÁCA Názov diplomovej práce Vplyv sacharidovej verzus bielkovinovej stravy 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 práce: A474 Diplomová štúdia z výživových vied Ao. Univ.-Prof. DR. Paul Haber Viedeň, jún 2011
II OBSAH OBSAH. II ZOZNAM OBRÁZKOV. VI ZOZNAM SKRATIEK. VII ZOZNAM TABULIEK. VIII 1. ÚVOD A OTÁZKA OTÁZKY. 9 2. VÝMENA ENERGETICKÝCH KOVOV. 11 2.1. Spôsoby dodávky energie. 11 2.1.1. Anaeróbno-alaktický energetický metabolizmus. 13 2.1.2. Anaeróbno-mliečny energetický metabolizmus. 14 2.1.3. Aeróbny energetický metabolizmus. 16 2.1.4. Aeróbno-anaeróbny prah. 17 2.2. Dôležitosť školenia. 18 2.3. Faktory ovplyvňujúce výber podkladu. 20 2.3.1. Intenzita a trvanie cvičenia. 20 2.3.2. Vek. 23 2.3.3. Rod. 23 3. VPLYV VÝŽIVY NA VÝKON VO VYŽIVOVANOM ŠPORTE. 25 3.1. Energetické požiadavky športovca. 25 3.2. Sacharidy vo vytrvalostných športoch. 27
III 3.2.1. Požiadavka na sacharidy. 28 3.2.2. Ktoré sacharidy by sa mali uprednostniť. 29 3.2.3. Náplň sacharidov (KL). 30 3.2.3.1. Modely KL. 31 3.2.3.2. Vplyv kreatínu na superkompenzáciu svalového glykogénu. 34 3.2.4. Príjem sacharidov pred cvičením. 34 3.2.5. Príjem sacharidov počas cvičenia. 36 3.2.6. Príjem sacharidov po cvičení. 37 3.3. Bielkoviny vo vytrvalostných športoch. 40 3.3.1. Potrebné bielkoviny. 41 3.3.2. Kvalita bielkovín. 44 3.3.3. Metabolizmus bielkovín. 45 3.3.4. Metabolizmus BCAA. 46 3.3.5. Príjem bielkovín pred, počas a po cvičení. 49 3.4. Tuky vo vytrvalostných športoch. 50 3.4.1. Tuková požiadavka. 51 3.4.2. Zaťaženie tukov (FL). 53 3.4.2.1. Krátkodobý FL bez KL. 53 3.4.2.2. Dlhodobá FL bez KL. 54 3.4.2.3. Strednodobý FL s KL. 54 3.4.2.4. Dlhodobá FL s KL. 55 3.4.3. Príjem tuku pred, počas a po cvičení. 55 3.4.4. Vplyv L-karnitínu na výkon. 57
IV 3.5. Hydratácia vo vytrvalostných športoch. 58 3.5.1. Príjem sacharidov a elektrolytov. 60 3.5.2. Príjem tekutín pred, počas a po cvičení. 61 4. MATERIÁL A METÓDY. 63 4.1. Dizajn štúdie. 63 4.1.1. Predmety. 63 4.1.2. Klasifikácia predmetov. 65 4.1.3. Priebeh štúdia. 66 4.2. Jedlo. 69 4.2.1. Tvorba výživových plánov. 69 4.3. Ciele vyšetrovania. 75 4.4. Analýza dát. 76 5. VÝSLEDKY A DISKUSIA. 78 5.1. Porovnanie výsledkov skupiny. 78 5.2. Kľúčové postavy predmetov. 81 5.3. Porovnanie výkonu stravy s obsahom sacharidov a bielkovín. 83 5.4. Diskusia a interpretácia výsledkov. 85 6. ZÁVEREČNÉ ÚVAHY. 87 7. ZHRNUTIE. 88 7. ABSTRAKT. 90 8. ZOZNAM LITERATÚRY. 92
VI ZOZNAM OBRÁZKOV Obr. 1 Množstvo ATP a PCr dostupné pre kontrakciu. 12 Obr. 2 Metabolické dráhy výživných látok dodávajúcich energiu. 12 Obr. 3 Obrat a intenzita zaťaženia. 20 Obr. 4 Rýchlosť oxidácie tukov vs. intenzita cvičenia. 21 Obr. 5 Zaokrúhlená spotreba energie pri rôznych športoch. 26 Obr. 6 Mierne množstvo sacharidov. 32 Obr. 7 Čas do vyčerpania pri cyklovaní na 75% VO 2 max. 47 Obr. 8 Hlavné zdroje energie na dodávku energie. 50 Obr. 9 Čas vyčerpania s rôznym príjmom tuku. 51 Obr. 10 Príklad na testovací týždeň. 66 Obr. 11 Atletická dráha. 67 Obr. 12 Nápoveda k zloženiu ponuky. 72 Obr. 13 Nápoveda k zloženiu ponuky. 73
VII ZOZNAM SKRATIEK ADP AMP BCAA BMI BW CAT CK CPT-1 DGE FL FOX GI Adenozíndifosfát Adenozínmonofosfát Rozvetvené reťazce-aminokyseliny Body-Mass-Biologická hodnota Karnitín-Acyltransferáza Kreatín fosfokináza Výživa Karnitín-Kyselina-Palmitoyl-Transfer-O-O Glykemický index GLUT-4 Glukózový transportér typu 4 IMP IMTG KL LU Inozínmonofosfát Intramuskulárne triglyceridy Sacharidový výkon MCT1 Monokarboxylátový transportér 1 MLSS PAL PCr P i VLDL VO 2 max Maximálna hladina laktátu v ustálenom stave Fyzická aktivita Úroveň kreatínfosfátu Maximálna spotreba fosforečnanu veľmi nízka
VIII ZOZNAM TABULIEK Tab.1 Pokyny pre príjem sacharidov pre športovcov. 28 Tab. 2 Faktory, ktoré majú vplyv na resyntézu svalového glykogénu. 38 Tab. 3 Odhadovaná potreba bielkovín. 42 Tab. 4 ČB bielkovín v strave a potravinových kombinácií. 44 Tab.5 Použitie a dávkovanie nápojov obsahujúcich sacharidy elektrolytov v závislosti od dĺžky a intenzity cvičenia. 60 Tab. 6 Údaje o skupine sacharidov. 64 Tab. 7 Údaje o skupine proteínov. 64 Tab. 8 Zoznam potravín bohatých na sacharidy. 71 Tab. 9 Zoznam potravín bohatých na bielkoviny alebo obsahujúcich bielkoviny. 71 Tab. 10 Popisná štatistika pre Kolmogorov-Smirnovov test. 76 Tab. 11 Výsledky testu Kolmogorov-Smirnov. 77 Tab. 12 Časy a rýchlosti KGr. 78 Tab. 13 Časy a rýchlosti PGr. 79 Tab. 14 Porovnanie rýchlostných rozdielov podľa výživového plánu. 80 Tab. 15 Popisná štatistika nespárovaného t-testu. 81 Tab. 16 t-test s nezávislými náhodnými vzorkami. 82 Tab. 17 Popisná skupinová štatistika nespárovaného t-testu. 83 Tab. 18 t-test s nezávislými náhodnými vzorkami. 84
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 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 V porovnaní s netrénovanými ľuďmi možno viac energie získať oxidáciou mastných kyselín uvoľňovaných z tukového tkaniva [KNECHTLE a BIRCHER, 2006]. 2.3. Faktory ovplyvňujúce výber substrátu 2.3.1 Intenzita a doba expozície V prípade dlhodobej expozície získava telo energiu z oxidácie tukov a sacharidov. 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 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 40 50% 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 svalstva a 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 3.2.1. Požiadavky na sacharidy Do veľkej miery sa súhlasí s tým, že energia spotrebovaná športovými aktivitami by mala pochádzať prednostne z príjmu sacharidov. Športovcom sa preto odporúča obsah sacharidov 60 - 65% z celkového energetického príjmu [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 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].