Адам Заяц

1 Катедра по спортна подготовка — Академия по физическо възпитание им. Й. Кукуцки в Катовице, Миколовска 72а, 40-065 Катовице, Полша; Имейли: [email protected] (A.Z.); [email protected] (MC)

метаболизма

Станислав Попжецки

2 Катедра по биохимия — Академия за физическо възпитание им. Й. Кукучки в Катовице, Миколовска 72а, 40-065 Катовице, Полша; Имейл: [email protected]

Адам Мащик

1 Катедра по спортна подготовка — Академия по физическо възпитание им. Й. Кукучки в Катовице, Миколовска 72а, 40-065 Катовице, Полша; Имейли: [email protected] (A.Z.); [email protected] (MC)

Милош Чуба

1 Катедра по спортна подготовка — Академия по физическо възпитание им. Й. Кукуцки в Катовице, Миколовска 72а, 40-065 Катовице, Полша; Имейли: [email protected] (A.Z.); [email protected] (MC)

Малгожата Михалчик

3 Катедра по спортно хранене — Академия за физическо възпитание им. Й. Кукучки в Катовице, Миколовска 72а, 40-065 Катовице, Полша; Имейли: [email protected] (М.М.); [email protected] (G.Z.)

Гжегож Зидек

3 Катедра по спортно хранене — Академия за физическо възпитание им. Й. Кукучки в Катовице, Миколовска 72а, 40-065 Катовице, Полша; Имейли: [email protected] (М.М.); [email protected] (G.Z.)

Резюме

1. Въведение

Взаимодействието между предизвиканите от упражнения реакции и наличието на хранителни вещества отдавна е признато [1]. Изглежда, че промяната на подаването на субстрат по време на тренировка може да промени тренировъчния импулс, но все още не е ясно определено до каква степен. Енергийният статус на скелетните мускули оказва дълбоки ефекти върху метаболизма в покой и използването на гориво по време на тренировка, капацитет на упражнения, регулиране на клетъчната сигнализация и експресия на гени, както и многобройни процеси, свързани с адаптацията на тренировката. Някои от по-новите проучвания върху храненето и метаболизма на упражненията се опитват да проучат научни доказателства за хипотезата, че тренировките за издръжливост, предприети с ниска наличност на въглехидрати, насърчават по-големи адаптивни промени в сравнение с високата наличност на въглехидрати [1,2,3].

Спортистите в спортове за издръжливост с продължителност един час или повече непрекъснато търсят нови хранителни стратегии за подобряване на представянето. Познанията за енергийния метаболизъм поставят акцента върху диетичните въглехидрати през последните 3-4 десетилетия, като повечето спортисти изпитват натоварване с въглехидрати за различни периоди от време преди състезанието [4,5,6]. Високо въглехидратните диети увеличават запасите от гликоген в мускулите и черния дроб, подобрявайки показателите за издръжливост, но в същото време те увеличават степента на използване на въглехидратите по време на тренировка. Имайки това предвид, учените и спортистите започнаха да експериментират с диетични процедури, които биха намалили степента на усвояване на въглехидратите, като същевременно увеличават метаболизма на мазнините при продължителна физическа работа [7,8,9]. Изглежда, че такава алтернатива в метаболизма на упражненията може да бъде предизвикана от диета с високо съдържание на мазнини и ниско съдържание на въглехидрати. От години се използват много нисковъглехидратни кетогенни диети в борбата със затлъстяването и различни често срещани и редки болестни състояния [10].

Изследванията показват, че леката кетоза може да предложи терапевтичен потенциал при заболявания, свързани със субстратна недостатъчност или инсулинова резистентност, които са резултат от увреждане на свободните радикали и хипоксия [10,11]. От друга страна, има някои данни, които показват, че кетоните в кръвта са свързани с умората и усещането за усилие по време на тренировка [12]. Повечето от тези проучвания са проведени с нетренирани и/или със затлъстяване субекти. Изследванията с конкурентни спортисти в различни спортни дисциплини са оскъдни и са представени противоречиви резултати. Няколко проучвания с конкурентни спортисти показват, че нисковъглехидратните кетогенни диети не нарушават аеробната издръжливост и експлозивната сила, като същевременно намаляват телесното тегло и мастната маса [11,13,14]. Повечето проучвания със спортисти с издръжливост показват, че продължителната кетоза води до адаптация, след което свободните мастни киселини се превръщат в основното метаболитно гориво и използването на въглехидрати значително намалява при умерено, но изтощително упражнение [7,9,15,16]. По този начин, оправданието за диета с ниско съдържание на въглехидрати и високо съдържание на мазнини в спортовете за издръжливост е използването на по-концентриран източник на гориво, за да се забави скоростта на използване на въглехидрати по време на тренировка [15,16].

Имайки това предвид, са създадени нови концепции за подобряване на издръжливостта, с хипотезата, че нисковъглехидратната диета с високо съдържание на мазнини ще увеличи скоростта на метаболизма на свободните мастни киселини (FFA) по време на тренировка, докато мускулният гликоген ще бъде запазен за по-късните етапи на събитие, особено за по-интензивните части [9,13,17]. Основният недостатък на натоварването на мазнините е фактът, че за единица време може да се генерира повече АТФ от въглехидратите, отколкото от окисляването на мазнините. Когато кръвно-преносните FFA се окисляват, максималната скорост на ресинтез на АТФ е около 0,40 moL/min, докато аеробно или анаеробно разграждане на гликогена може да генерира от 1,0 до 2,0 mol ATP/min [18,19]. По време на упражнения с висока интензивност, степента на разграждане на АТФ е твърде висока, за да се съчетае със скоростта на синтеза на АТФ от FFA. Това явление ограничава използването на натоварване на мазнини в спортни дисциплини, които изискват от спортистите усилия с висока интензивност. Упражненията с висока интензивност също потискат липолизата, като по този начин намаляват наличието на мастни киселини в мускулите [20]. Повишената скорост на гликолиза и производство на лактат по време на тренировка също възпрепятства окисляването на мазнините, като намалява навлизането на дълговерижни мастни киселини в митохондриите [21].

Основна метаболитна адаптация към тренировките за издръжливост е повишеният капацитет за окисляване на мазнините [15]. Кросовото колоездене е предимно спортно събитие за издръжливост, при което тренировките продължават от 1 до 4 часа. Интензивността на усилията в тази спортна дисциплина варира от ниска до максимална; по този начин и двата метаболитни пътя се подобряват значително с тренировка. Приносът на мазнините към общия разход на енергия се увеличава след тренировка за издръжливост както при относителна, така и при абсолютна интензивност на упражненията [22]. Най-важното е, че тренираните мускули на спортистите имат по-голяма митохондриална и капилярна плътност, което им позволява да окисляват повече мазнини в сравнение с нетренираните мускули на заседналите лица [17]. Това пестене на гликогенов ефект позволява на спортистите с издръжливост да тренират по-дълго, преди да изпитат изчерпване на гликоген и свързана умора. Друг важен адаптивен механизъм към тренировките за издръжливост включва повишена активност на хормоночувствителната липаза (HSL) и намалена секреция на инсулин, както в покой, така и по време на тренировка [9,17].

Обучените с издръжливост индивиди доставят повече кръв и кислород до работещите мускули поради по-високия сърдечен дебит и увеличената артериовенозна разлика в кислорода. Тези спортисти също произвеждат по-малко лактат при едно и също натоварване поради по-висок праг на лактат. И двете адаптивни промени улесняват окисляването на мазнините. Теоретично, тъй като спортистите с издръжливост могат да усвояват мазнините по-ефективно, диетите с ниско съдържание на въглехидрати и високо съдържание на мазнини трябва да се предпочитат пред натоварването с въглехидрати като хранителна стратегия за повишена производителност. Многобройни проучвания, изследващи ползите от тези диетични процедури със спортисти от различни спортни дисциплини и различни спортни нива, дават противоречиви резултати [4,13,14,16,22,23,24]. Кетогенната диета е с високо съдържание на мазнини и ниско съдържание на въглехидрати и протеини. Въпреки че „кетогенната диета“ има недостиг на едно хранително вещество (въглехидрати), тя осигурява алтернативен източник на гориво за мозъка и скелетните мускули, който включва кетони. Тези кетонни тела включват β-хидроксибутират и ацетоацетат. Кетогенна диета може да се препоръча при неврологични заболявания (епилептогенеза), по време на разрушаване на транспортерите на GLUT-1 и по време на ниска активност на пируват дехидрогеназа (Е1).

Въпреки някои терапевтични ползи, кетогенните диети създават няколко физиологични последици, от които най-значимите за физическите упражнения включват кетоза. Други странични ефекти на кетогенните диети за спортни постижения включват дехидратация, хипогликемия и повишен риск от камъни в бъбреците [25,26,27]. Освен това диетите с високо съдържание на мазнини и ниско съдържание на въглехидрати могат да предизвикат метаболитни нарушения, причинявайки ацидоза, загуба на тегло, неадекватен растеж, хиперлипидемия, дефицит на витамини и микроелементи (цинк, селен и мед), хипогликемия, хиперурикемия, анемия и левкопения [27].

Цел на изследването и основна хипотеза

Основната цел на това изследване беше да се определят ефектите от дългосрочната, нисковъглехидратна, кетогенна диета, богата на полиненаситени мастни киселини, върху аеробните показатели при офроуд велосипедистите. Освен това бяха оценени ефектите от тази диета върху телесната маса и телесния състав, както и тези, които са възникнали в липидния и липопротеиновия профил, поради диетичната намеса. Определени са и ефектите от диетата с високо съдържание на мазнини върху концентрациите на покой и упражнения на избрани хормони и метаболити. Основната хипотеза гласи, че дългосрочната, нисковъглехидратна, кетогенна диета, прилагана при офроуд велосипедисти, ще намали телесната маса и съдържанието на телесни мазнини, като същевременно ще увеличи метаболизма на FFA по време на продължителни упражнения с умерена интензивност, с едновременно намаляване на нивата на инсулин и усвояване на глюкоза. Предполага се също, че кетогенната диета ще позволи на субектите да поддържат нивото на аеробна мощност и капацитет, оценено по стойността на максималното усвояване на кислород (VO2max) и лактатния праг (LT). Изследването е одобрено от Биоетичния комитет за изследвания към Академията за физическо възпитание в Катовице.

2. Материал и методи

2.1. Субекти

Изследователският материал включваше 8 мъже на възраст 28,3 ± 3,9 години, които се състезаваха в офроуд колоездене с тренировъчен опит от поне 5 години и минимален VO2max от 55 mL/kg/min. Всички участници в проучването бяха информирани за целта на експеримента и съпътстващите рискове. Таблица 1 представя базовите соматични и морфологични характеристики на офроуд велосипедистите, участващи в експеримента.