BOE M. BURRUS

1 Катедра по администрация по кинезиология и отдих, Държавен университет Хумболт, Арката, Калифорния, САЩ

БРИАН М. МОШЧИЦКИ

2 Катедра по кинезиология, Университет Индиана, Блумингтън, IN, САЩ

ТРЕЙСИ D. МАТЮ

3 Катедра „Упражнения за наука и спорт“, Springfield College, Springfield, MA, САЩ

ВИНСЕНТ Ж. ПАОЛОН

3 Катедра „Упражнения за наука и спорт“, Springfield College, Springfield, MA, САЩ

Резюме

ВЪВЕДЕНИЕ

Състезателите за издръжливост от развлекателен и професионален калибър се стремят да подобрят представянето. Добавянето е начин, който някои спортисти използват с намерение да повлияят положително на представянето. Не всички спортисти за издръжливост се позовават на употребата на добавки, но приблизително 20-30 милиарда долара се изразходват за добавки всяка година в Съединените щати и спортистите от всички нива са по-склонни да експериментират с добавки в сравнение с неспортистите (7, 15 ). Добавката L-карнитин е индустрия за милиони долари всяка година, а употребата на L-карнитин се дължи на ролята, която L-карнитинът играе в окисляването на мазнините (24). Основната функция на L-карнитина е да пренасочи активирани мастни молекули ацил през вътрешната мембрана на митохондриите (5). Вторична функция е да приема излишните ацетил-КоА молекули, за да поддържа съотношението ацетил-КоА/КоА в митохондриалната матрица. Когато L-карнитинът приема молекула ацетил-КоА, ацетил-карнитинът се образува чрез действието на карнитин ацетилтрансфераза и се извежда извън митохондриалната матрица (19).

През последните 35 години въздействието на добавките с L-карнитин върху променливите на физическото натоварване и ефективността е изследвано както от остра, така и от хронична перспектива. Резултатите от тези проучвания са противоречиви. По-специално за остри проучвания са докладвани по-ниски нива на лактат (21, 29), увеличена изходна мощност (29), увеличен VO2peak (29) и увеличено време до изчерпване (8), докато други групи не показват промени във физиологичните или производителните променливи (2, 4, 9, 17). Във връзка с хроничните проучвания са представени повишен VO2peak (11, 16) и намалени дихателни коефициенти (12, 32), докато много групи не съобщават за разлики (3, 5, 6, 10, 13, 18, 23, 30) . Въпреки някои положителни находки за остри и хронични проучвания, само три изследователски групи са извършили мускулни биопсии и и трите не са открили промяна в съдържанието на скелетната мускулатура на L-карнитин, което показва, че няма практическа причина да се допълва само с L-карнитин (3, 4, 30 ).

Предложеният механизъм защо добавката само на L-карнитин не променя съдържанието на скелетната мускулатура се дължи на големия градиент на концентрация на L-карнитин между плазмата и скелетните мускули (19). Концентрацията на L-карнитин в плазмата е 50–200 пъти по-ниска, отколкото в скелетните мускули (19, 26). За да се преодолее градиентът, се извършва зависим от Na + процес на активен транспорт с висок афинитет (19). Транспортерът на L-карнитин през сарколемата е органичният катионен транспортер 2 (OCTN2) протеин (26, 28). OCTN2 протеините се стимулират от извънклетъчния Na +. Основният начин за повишаване на извънклетъчното съдържание на Na + е да се увеличи активността на Na +/K + помпата (24). Инсулинът стимулира активността на Na +/K + помпата чрез транслокация на подединиците на помпата от вътреклетъчното местоположение до сарколемата, подобно на отговора на GLUT4 транспортерите към инсулина (27).

Wall и сътр. (31) беше първият изследователски екип, който приложи концепциите за допълване на L-карнитин и въглехидрати (26) към упражненията. Участниците са приемали L-карнитин и въглехидрати за общо 24 седмици. Съдържанието на L-карнитин в скелетните мускули се увеличава с 30% с добавки. След 30 минути упражнения с ниска интензивност, съдържанието на мускулен гликоген беше с 35% по-голямо, което показва повишено използване на мастни киселини. След 30 минути енергично упражнение, съдържанието на лактат в скелетните мускули е с 44% по-ниско, а активността на пируват дехидрогеназата е с 38% по-голяма, което сигнализира за по-добро поддържане на съотношението ацетил-КоА/КоА и следователно по-малко натрупване на лактат и намалена зависимост от анаеробния метаболизъм (31 ).

Въпреки че изследователските екипи са предоставили нова информация относно методите за увеличаване на съдържанието на L-карнитин в скелетните мускули чрез инсулинов отговор (25, 26, 31), налице са малко доказателства за ефекта върху параметрите на физическото натоварване, по-специално добавки от остра перспектива. Остър прием е от значение поради практичния характер на еднодневната процедура в сравнение с допълването в продължение на много седмици. Целта на настоящото разследване беше да се оцени дали остър прием на L-карнитин и въглехидрати променя съотношението на дихателния обмен (RER), кръвния лактат, мощността и времето до изтощение по време на 40 минути колоездене при 65% от VO2peak, последвано от колоездене до изтощение при 85% от VO2peak. Предполага се, че ако настоящите процедури за поглъщане доведат до промяна в съдържанието на скелетната мускулатура на L-карнитин, се очаква, че консумацията на L-карнитин и въглехидрати ще доведе до намаляване на RER и кръвен лактат, като същевременно ще увеличи мощността при 65% от VO2peak . Смята се също така, че изходната мощност и времето до изчерпване при 85% от VO2peak ще се увеличат с поглъщане на L-карнитин и въглехидрати, ако наистина се осъществи адекватно поемане на L-карнитин в скелетните мускули.

МЕТОДИ

Участници

Извършен е анализ на мощността (G * Power, Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf), за да се подпомогне определянето на размера на извадката и общо десет умерено активни мъже на възраст между 18–35 години от Спрингфийлд, Масачузетс се съгласиха да участват в разследване. От участниците се изисква да имат минимален VO2пик от 45 ml · kg −1 · min −1, за да участват в изследването. Стойността от 45 ml · kg −1 · min −1 е използвана като критерии за включване, тъй като тя ще постави участниците на минимум в категорията „добри“ (60-ти персентил или повече) за максимална консумация на кислород според Американския колеж по спорт Медицински стандарти за мъже на възраст между 20–29 години (1). Участниците бяха доброволци и попълниха информирано съгласие и въпросник за медицинска история преди да участват в проучването. Всички методи и процедури бяха прегледани и одобрени от Институционалния съвет за преглед на Springfield College и проведени в съответствие с Декларацията от Хелзинки. Вижте таблица 1 за демографски данни на участниците.

маса 1

Описателна статистика на участниците, представени като средни и стандартни отклонения (N = 10)

Възраст27,00 ± 4,83
VO2peak (ml · kg −1 · min −1)50,90 ± 6,06
Височина (см)177,00 ± 5,00
Тегло (кг)75,60 ± 8,51
Телесни мазнини (%)11,00 ± 5,06
Участие в упражнения за издръжливост (години)9,40 ± 6,00
Сесии на упражнения на седмица (дни)3,85 ± 2,06
Продължителност на упражненията (мин)57,25 ± 21,03

Настоящото проучване е проектирано като двойно-сляп, рандомизиран балансиран формат. Данните бяха получени от всички участници в рамките на три тестови сесии. Всички участници бяха запознати с процедурите преди участие в разследването. Участниците служеха за свой собствен контрол, така че всяко условие беше изпитано от всеки участник.

Протокол

Участниците бяха инструктирани да се въздържат от тежки упражнения за 24 часа преди всяка от експерименталните сесии за тестване. Експерименталните сесии бяха рандомизирани, за да се елиминира ефектът от поръчката. Участниците бяха помолени да не консумират алкохол или кофеин в продължение на 12 часа преди всяко условие за тестване и да се придържат към същата диета 48 часа преди всяка сесия на тестване. Задачата за упражнение се състоеше в извършване на 40 минути колоездене при 65% от VO2peak, веднага последвано от колоездене при 85% от VO2peak до изтощение. Критериите за изтощение включват: волева умора, RER стойност по-голяма от 1,20 или спад в оборотите под 50. Приложени са две различни интензивности на упражнения, за да се изследва въздействието на добавките върху двете физиологични роли на L-карнитина (8, 31) . Изпитванията са проведени поне три дни един от друг, за да се осигури достатъчно време за възстановяване. Вижте фигура 1 за схематично представяне на задачата за упражнение.

остър

Схематично представяне на упражняващата задача както за условията на L-карнитин, така и за плацебо. Променливите бяха измервани на всеки 10-минутен интервал, докато се караше при 65% от VO2peak и отново, когато настъпи изтощение при 85% от VO2peak. * TTE = време до изтощение.

Схематично представяне на процедурите за поглъщане, приложени преди изпълнението на задачата както за L-карнитин (LC), така и за плацебо условия. Бутилка # 1 = 200 мл вода; Бутилка №2 = 94 g CHO в 500 ml вода; Бутилка №3 = 94 g CHO, разтворени в 500 ml вода.

Измерени променливи: RER, кръвен лактат и изходна мощност са записани на изходно ниво (времева точка 1), 10 минути при 65% от VO2peak (времева точка 2), 20 минути при 65% от VO2peak (времева точка 3), 30 минути при 65% от VO2peak (времева точка 4), 40 минути при 65% от VO2peak (времева точка 5) и когато участникът е достигнал изтощение при тренировка при 85% от VO2peak (времева точка 6). RER се записва чрез метаболитната система, изходната мощност се записва чрез симулатора на цикъла Velotron, а кръвният лактат се записва чрез капилярна кръв, взета от върха на пръстите на участниците (Accusport Lactate Analyzer, Sports Resource Group, Hawthorne, NY). Променливата за време до изчерпване се записва само когато участникът достигне изтощение при 85% от VO2peak.

Статистически анализ

Единици: кръвен лактат, процентна промяна спрямо изходното ниво; изходна мощност, ватове. Време 1, базова линия; Време 2, 10 минути при 65% от VO2peak; Време 3, 20 минути при 65% от VO2peak; Време 4, 30 минути при 65% от VO2peak; Време 5, 40 минути при 65% от VO2peak; Време 6, време до изтощение при 85% от VO2peak.

Промените в кръвния лактат (BL) представляват процентна промяна спрямо изходното ниво както за L-карнитин, така и за плацебо. Стойностите се изразяват като средни стойности и стандартни отклонения. Процентите представляват процент от VO2peak. * p +/K + помпа, увеличаваща извънклетъчната концентрация на Na +. Активният транспорт на L-карнитин в скелетната мускулатура зависи от Na +, поради което увеличаването на количеството Na + в извънклетъчното местоположение може да стимулира транспорта на L-карнитин в скелетните мускули (24, 26-28).

Въпреки по-ниските стойности на RER в покой с поглъщане на L-карнитин и въглехидрати в настоящото разследване, стойностите на RER не се различават между условията през който и да е момент от задачата на упражнението. Липсата на разлики показва едно от двете явления. Първо, съдържанието на L-карнитин в скелетните мускули може да не е било повлияно при остър прием на L-карнитин и всички индикации сочат към този резултат. Второ, дори ако съдържанието на L-карнитин в скелетните мускули се е увеличило достатъчно, за да повлияе на RER в покой, може да не е било достатъчно за увеличаване на мускулния басейн, за да промени метаболизма на горивото по време на тренировка. Независимо от появата, стойностите на RER по време на упражнението не са повлияни при остър прием, което показва, че няма промени в използвания субстрат.

Въпреки по-ниския кръвен лактат след 10 минути колоездене при 65% от VO2peak в състоянието на L-карнитин, не се наблюдават последващи разлики за RER по едно и също време. Липсата на разлики в RER, когато лактатът в кръвта е по-нисък, показва, че механизмът за понижаване на лактата в кръвта не се дължи на увеличаване на окисляването на мастните киселини. Възможно е нивата на лактат в кръвта да са били по-ниски поради вторичната роля на L-карнитина, балансиращ съотношението ацетил-CoA/CoA, позволявайки на пирувата да се превърне в ацетил-CoA вместо в лактат (31), но това е малко вероятно поради умерено ниво на интензивност при оценка на лактата в кръвта. Ако съдържанието на скелетната мускулатура на L-карнитин би се увеличило с достатъчно количество, се очаква, че лактатът в кръвта ще бъде по-нисък в сравнение със състоянието на плацебо по време на цялата тренировка, а не само в един момент от време. Липсата на разлики между условията показва, че съдържанието на L-карнитин в скелетната мускулатура не е било променено с достатъчно количество, за да се получат различия в кръвния лактат, които биха се считали за полезни за цяла тренировка.

Изходната мощност е сходна както при условията на L-карнитин, така и при плацебо. Преди Wall and al (31) съобщава, че изходната мощност се увеличава с 11% след хронично добавяне на L-карнитин и въглехидрати. Предложената причина за увеличаване на мощността се дължи на 21% увеличение на съдържанието на L-карнитин в скелетните мускули. Wall et al (31) заключават, че повишеното съдържание на L-карнитин позволява по-добро буфериране на излишните ацетил-CoA молекули, допринасящи за по-ниски нива на лактат. По-ниските нива на лактат позволиха на участниците да поддържат по-голямо натоварване без неблагоприятните ефекти от намаляването на рН. В настоящото проучване няма разлика в изходната мощност между опитите показва липса на достатъчна промяна в съдържанието на скелетни мускули на L-карнитин. Следователно няма да възникнат положителни ефекти от излишък на буфериране на ацетил-КоА, което води до еднакви нива на лактат между условията.

ПРИЗНАВАНИЯ

Не беше осигурено финансиране, което да допринесе за попълването на този ръкопис. Авторите съобщават, че няма конфликт на интереси. Авторите оценяват времето, което участниците са посветили на проучването и спазването на процедурите за поглъщане рано сутринта. Авторите също биха искали да благодарят на д-р Елизабет О’Нийл за нейния принос в проекта.