Potřeba energie a sacharidů ve vytrvalostním sportu Mgr. Petr Loskot LF MUNI, Ústav ochrany a podpory zdraví 24.3.2020 Obsah přednášky •Trocha fyziologie a biochemie metabolismu sacharidů J •Co ovlivňuje spalování sacharidů během FA •Potřeba energie u vytrvalostních sportů •Svalový glykogen •Časování příjmu sacharidů v návaznosti na FA •Shrnutí klíčových bodů prezentace do praxe • Charakteristiky silových vs. vytrvalostních sportovců Siloví sportovci Vytrvalostní sportovci Maximální síla, silová vytrvalost Aerobní vytrvalost Trénink „svalů“ Trénink „metabolismu“ Nízké procento tělesného tuku Často nízké procento těl. tuku Větší množství svalové hmoty Menší podíl svalové hmoty v absolutních kilogramech Často hmotnostní kategorie Bez hm. kategorií, nicméně požadavek na nízkou hmotnost Vysoký příjem bílkovin, příjem energie o něco vyšší než běžná populace Příjem bílkovin oproti běžné populaci také vyšší, mnohem vyšší požadavky na energii Odlišný metabolismus během zátěže (CrP, anaerobní glykolýza) Vyšší zapojení tukového metabolismu Zásoby energetických substrátů: muž 80 kg (15 % tuku) • Sacharidy Bílkoviny Tuky 1) Substráty (g) Jaterní glykogen (cca 100 g) Veškeré bílkoviny organismu (17 % TH) Tuková tkáň (85 % tuku) 2) Substráty (g) Svalový glykogen (cca 9–15 g/ kg svalu) Plazmatické bílkoviny (cca 70 g) Intramuskulární tuk Celkové zásoby (kJ) Cca 500 g 8500 kJ Cca 13–14 kg Cca 221 000 kJ Cca 10,2 kg čistého tuku 387 000 kJ Zisk energie při oxidaci 1 l O2 21,1 kJ 18,8 kJ 19,6 kJ Energetické systémy a jejich zapojení během FA •Zásoby ATP ve svalu (1–3 s) •Kreatinfosfát (cca 10 s) •Anaerobní glykolýza (cca 60 s) •Aerobní získávání energie (teoreticky minuty až hodiny) Systém ATP-CR •Zásoby ATP ve svalu → energie max. na cca 3 trvání výkonu •Spotřebované ATP resyntetizováno kreatinfosfátem (CP) •Celkově tento systém zajištuje asi prvních 10 s získávání energie •Převažuje u rychlostních a silových sportů •Dovoluje podat maximální krátkodobý výkon •To je důvod, proč silové/výbušné sporty často využívají kreatin Anaerobní glykolýza •Nejvíce se uplatňuje se u krátkých výkonů •Výkony s nedostatečným zásobováním kyslíkem pro svaly •Takové získávání energie spojeno s tvorbou laktátu •Substráty pro tvorbu energie ze sacharidů: •1) Svalový glykogen •2) Glukóza v plazmě •3) Jaterní glykogen uvolňovaný do krve během FA (50 % snížení při 90 minut FA při 70 % peak VO2) •4) Případně glukóza z glukoneogeneze Anaerobní glykolýza •Anaerobní práh: nejvyšší dosažená úroveň rovnovážného stavu nalézající se na hranici aerobně-anaerobní zóny. Intenzita zátěže, při které je nastolena dynamická rovnováha mezi tvorbou a utilizací laktátu, nejčastěji 4 mmol/l •U netrénovaných jedinců na úrovni 50–60 % VO2 max., u trénovaných cca 85 % VO2 max. •Rychlostní sportovci dosahují hodnot laktátu 12–25 mmol/l •Koncentrace laktátu v klidu 0,6–1,8 mmol/l •Co se děje s laktátem? • • Coriho cyklus a laktát •Co se děje s laktátem v organismu dále? •Laktát v místě vzniku (např. anaerobně pracující sval) nemůže být přeměněn zpátky na pyruvát, protože stále není dostatek kyslíku. •Proto laktát putuje krví do jater, kde je v procesu glukoneogeneze přeměněn zpátky na pyruvát a následně glukózu. Ta může být využita znovu v pracujícím svalu •Laktát může také spalovat např. srdeční tkáň • •Coriho cyklus je tedy transportní dráha laktátu do jater, kde z něj může být zpátky vytvořena glukóza • • Aerobní získávání energie •Charakterizován dostatečným přísunem kyslíku pro pracující svalové buňky •Lze ovlivnit trénovaností (zejména vytrvalostní aktivity) •Substráty pro tvorbu energie: •1) Svalový glykogen •2) Glukóza v plazmě – příjem sacharidů během FA (exogenní zdroje) •3) Mastné kyseliny – tuková tkáň a IMTG, případně ketolátky •4) Aminokyseliny – jejich oxidace během FA nežádoucí • •V jakém procesu se spalují mastné kyseliny? Rychlost získávání ATP z různých substrátů Srovnání získané energie: sacharidy vs. tuky • • • • • • • • Substrát Přístup kyslíku Množství ATP Glukóza Anaerobní 2 ATP Glukóza Aerobní 36–38 ATP Kyselina palmitová (mastná kyselina) Aerobní 129 ATP Co všechno má vliv na oxidaci sacharidů vs. tuků během fyzické aktivity? •Intenzita FA •Délka FA •Trénovanost jedince •Pohlaví •Stav nalačno/po požití stravy •Výživa (zastoupení sacharidů a tuků) à Stav glykogenových zásob •Suplementace sacharidy během tréninku à Klíčové u profesionálních sportovců • •Podrobněji si rozebereme v přednášce Low-carb vs. low-fat a vliv na sportovní výkon • • • • Využití substrátů během FA různých intenzit •Intenzita fyzické aktivity nejčastěji vyjádřena jako: •% TF max: procento z maximální tepové frekvence •% VO2 max: procento z maximálního objemu spotřebovaného kyslíku během FA •Vztah mezi % TF max a % VO2 max: •Muži: % TF max: 0,643 x % VO2 max + 36,8 •Ženy: % TF max: 0,628 x % VO2 max + 39 • Jak orientačně určit výdej energie při aktivitách i bez fitness hodinek? • • •MET jednotky (tzv. metabolic equivalent of task) •1 MET jednotka: zátěž s výdejem energie 1 kcal/kg za hodinu • •MET jednotky lze snadno převést na PAL, které lze připočíst k základnímu výdeji energie, případně nechat ve formátu kcal/hod •Postup: •Kcal/kg za hodinu à kcal/lb za hodinu (/2,2) à přepočet na koeficient PAL (/10) Hodnoty PAL některých sportovních aktivit • -0,35 MET jednotky u vytrvalostních sportů Sport MET jednotky Cyklistika, rychlost nad 30 km/hod, závodní tempo 14–15,8 Veslování na stroji, vysoké úsilí 12 Sportovní tanec 11,3 Běh cca 10 km/h, 15 km/h, 20 km/h 10,5; 14,5; 23 Kolektivní sporty 8–10 Běžecké lyžování 12–15 Doporučení pro příjem sacharidů ve vytrvalostních a jiných sportech (American College of Sports Medicine, 2016) Úroveň aktivit Příjem sacharidů Poznámka Lehká 3–5 g/ kg TH Nízká intenzita, „rekreační hodina FA denně“ (chůze, jóga, lehká jízda na kole) – „mohu normálně mluvit nebo zpívat během FA“ Střední 5–7 g/kg TH Cca 1 hod FA/d („mohu jenom mluvit“) Vysoká 6–10 g/kg TH 1–3 hod FA/d Velmi vysoká 8–12 g/kg TH Více jak 4–5 hod FA/d Doporučení pro příjem sacharidů ve vytrvalostních sportech – Speciální situace (American College of Sports Medicine, 2016) Situace Příjem sacharidů „Nacukrování“ před závodem trvajícím ne déle než 90 minut 7–12 g/kg TH 24 hodin před závodem „Nacukrování“ před závodem trvajícím déle než 90 minut 10–12 g/kg TH každých 24 hodin 36–48 hodin před závodem Méně než 8 hodin pauza mezi 2 náročnými FA 1–1,2 g/kg TH první 4 hodiny po 1. zátěži, pak dle normálního příjmu Doporučení pro příjem sacharidů – Během zátěže (American College of Sports Medicine, 2016) (Carbohydrate Intake During Exercise, Jeukendrup, 2014) Sacharidy ve výživě a transportéry ve střevě (Glucose Plus Fructose Ingestion for Post-Exercise Recovery: Greater than the Sum of Its Parts?, Gonzales, 2017) •Maximální oxidace exogenní glukózy maximálně cca 1,2 g/min • •Maximální rychlost vyprazdňování glukózy z žaludku cca 1,7 g/min • •Maximální rychlost vstřebávání glukózy z tenkého střeva cca 1,3 g/min • •Maximální rychlost oxidace exogenní glukózy+fruktózy cca 1,7 g/min (tj. zhruba 90 g sacharidů za hodinu) • • Limitující kroky v absorpci sacharidů při průchodu GIT Praktické implikace: Výživa před výkonem Doporučení 1) 24–48 hodin před závodem strava bohatá na sacharidy dle doporučení 2) 1–4 hodiny před výkonem přijmout 1–4 g/kg TH 3) Pozor na vysoké dávky rychlých sacharidů těsně (60–30 min.) před výkonem – zvýšení hladiny inzulinu → snížení využívání MK → svaly závislé na S → hypoglykémie 4) Možné je přijmout sacharidy těsně před výkonem 5–15 min (nápoj s 30–50 g S) •Pozor na vysoký příjem vlákniny a špatně stravitelných sacharidů zejména v době před výkonem (do 4 hodin před výkonem) •Vše je třeba individualizovat •Hobby sportovci mnohem nižší potřeba živin (často spíše záměr hubnout díky FA) Ideální koncentrace nápoje pro příjem sacharidů během zátěže Pro vytrvalostní zátěž se proto jeví jako nejlepší isotonický iontový nápoj s koncentrací sacharidů 6–8 %, který se dobře vstřebává z trávicího traktu do krve a dodá jak tekutiny, tak zároveň podstatné množství sacharidů. Sportovec by měl prostřednictvím tohoto nápoje přijmout 0,4–0,8 l tekutiny za hodinu. Prostřednictvím tohoto nápoje by měli profesionální sportovci přijímat (American College of Sports Medicine, 2016) (Carbohydrate Intake During Exercise, Jeukendrup, 2014) Praktické implikace: Výživa během výkonu, hobby sportovci Doporučení 1) Při zátěži trvající 60–120 minut se každou hodinu zátěže snažte přijmout alespoň 30 g sacharidů. Při náročnějších aktivitách se potřeba může vyšplhat až k 60 g sacharidům za hodinu. NENÍ TŘEBA POUŽÍVAT VÍCE DRUHŮ SACHARIDŮ 2) Tento příjem sacharidů může být kryt ze sacharidového gel, či energetické tyčinky, případně vlastnoručně vytvořeného iontového nápoje viz předchozí slajd 3) Základní příjem tekutiny skrze iontový nápoj by se měl pohybovat v rozmezí 0,4–0,8 l za hodinu a může se dále zvyšovat. Při příjmu 60 g sacharidů za hodinu to odpovídá zhruba 750 ml nápoje. 4) Iontový sportovní nápoj můžete doplnit o 5–10 gramů BCAA, pro ochranu svalové hmoty a oddálení pocitu únavy, ideálně v jejich instantní formě. Praktické implikace: Výživa během výkonu, výkonnostní/profi sportovci Doporučení 1) Při zátěži trvající 60–120 minut se každou hodinu zátěže snažte přijmout alespoň 30 g sacharidů, možná však bude třeba zvýšit příjem až k 60 gramům. Při náročnějších a delších aktivitách přesahující 2,5 hodiny, může být nutnost příjmu až 90 gramů sacharidů za hodinu. 2) Spíše než gely a energetické tyčinky jsou v takovém případě vhodnější vlastnoručně vytvořené iontové nápoje s různými sacharidy (čistá glukóza, maltodextrin, fruktóza, sacharóza či vitargo) o koncentraci 6–8 % (tj. 6–8 g sacharidů ve 100 ml nápoje). 3) Při nutnosti doplňování sacharidů v množstvím vyšším než 1,2 g/min (tj. cca 60–72 g za hodinu) je NUTNÉ ke glukóze přidat i fruktózu v poměru 2:1 (při příjmu 90 g sacharidů to je 60 g glukózy a 30 g fruktózy). 4) Základní příjem tekutiny skrze iontový nápoj by se měl pohybovat v rozmezí 0,4–0,8 l za hodinu a může se dále zvyšovat. Při příjmu 60 g sacharidů za hodinu to odpovídá zhruba 750 ml nápoje, při příjmu 90 g sacharidů za hodinu až 1250 ml. 5) Iontový sportovní nápoj můžete doplnit o 5–10 gramů BCAA pro ochranu svalové hmoty a oddálení pocitu únavy, ideálně v jejich instantní formě. Praktické implikace: Výživa po výkonu •Důležitá pro nastartování regeneračních procesů po výkonu: •1) Podpora svalové proteosyntézy po výkonu •2) Regenerace svalového a jaterního glykogenu •3) Doplnění tekutin •4) Doplnění minerálních látek • Praktické implikace: Výživa po výkonu •Důležitá pro nastartování regeneračních procesů po výkonu: •1) Podpora svalové proteosyntézy po výkonu •2) Regenerace svalového a jaterního glykogenu •3) Doplnění tekutin •4) Doplnění minerálních látek • Syntéza a odbourávání glykogenu •Glykogen je zásobní formou glukózy v buňkách (svalových a jaterních) •Jedná se o polysacharid velmi podobný škrobu •Glykogen je bohatě větven, aby jeho štěpení mohlo probíhat v různých částech a bylo rychlejší •Větvení také zajišťuje to, že se ho do buňky vejde více •Syntéza glykogenu probíhá typicky za situací, kdy je aktuální přebytek glukózy a buňky si ji chtějí uložit na horší časy • Odbourávání glykogenu •K odbourávání svalového glykogenu dochází při: •1) Hladovění, nízké hladiny glykemie (jaterní glykogen) •2) Svalová práce (svalový glykogen) • •Enzym fosforyláza odštěpuje glukózu z řetězce za vzniku glukóza-1-fosfát •Při odštěpování poslední molekuly v řetězci jednoho větvení vzniká glukóza • Glykogen…kolik ho máme? Tkáň Průměr Rozmezí Svalová tkáň 500 g* 300–700 g Jaterní tkáň 80 g 0–160 g •Závisí na množství svalové hmoty a zásobách svalového glykogenu •Způsoby vyjadřování koncentrace svalového glykogenu ve studiích: Mmol glykogenu/ kg svalové hmoty “wet weight“ Mmol glykogenu/ kg svalové hmoty “dry weight“ •„Dry weight“ jsou 4,325x vyšší než „wet weight“ •1 kg svalové hmoty obsahuje zpravidla 9–12 g sacharidů, maximálně cca 15 g Glykogen…kolik máme? Sportovec Koncentrace glykogenu Dobře živený vytrvalostní sportovec po 8–12 hodinách odpočinku 150 mmol/kg wet muscle Dobře živený vytrvalostní sportovec na vysokosacharidové stravě v superkompenzaci Až 200 mmol/kg wet muscle •Po 2 hodinách intenzivní zátěže mohou zásoby glykogenu klesnout až o 50 % • •Při snížení zásob glykogenu pod 70 mmol/kg wet muscle dochází k výraznému snížení výkonu Možný vývoj zásob sacharidů ve svalech během FA Praktické implikace: Výživa po výkonu Obnova glykogenových zásob ve 2 fázích: Restoration of Muscle Glycogen and Functional Capacity: Role of Post-Exercise Carbohydrate and Protein Co-Ingestion (2018) •1) Velmi rychlá do 60 min. po zátěži – nezávislá na inzulinu pro GLUT4 transportéry •2) Pomalejší 24–48 h. po zátěži – mnohem nižší rychlost oproti 1. fázi, závislá na inzulinu • Fáze Rychlost doplňování 1) Fáze rychlá (někdy uváděno pouze 30–40 minut) 12–30 mmol/kg wet muscle/h 2) Pomalá s dostatečným příjmem sacharidů (cca 1–1,2 g/kg/hodina), trvá cca jen 4–5 hodin 8–12 mmol/kg wet muscle/h 3) „Další zpomalení“ po úvodních 4–5 hodinách Cca 4–6 mmol/kg wet muscle/h 3) Pomalá bez příjmu sacharidů (při normální glykemii) 1–2–3 mmol/kg wet muscle/h Praktické implikace: Výživa po výkonu Konečný verdikt •Celkový příjem sacharidů po výkonu se odvíjí od celkové ztráty svalového glykogenu, celkového výdeje energie a také nutnosti rychlého doplnění sacharidů do svalů pro případnou další následující zátěž •Hobby doporučení: Fáze příjmu Příjem 1) Rychlá obnova glykogenu Příjem 1–1,2 g/kg sacharidů TH, případně 0,8–1,0 g/kg S + 0,2–0,4 g/kg B 2) Pomalejší fáze Za cca 60–120 minut další „pevné jídlo“ s obsahem podobného množství živin Praktické implikace: Výživa po výkonu Konečný verdikt •Celkový příjem sacharidů po výkonu se odvíjí od celkové ztráty svalového glykogenu, celkového výdeje energie a nutnosti rychlého doplnění sacharidů do svalů pro případnou další následující zátěž. U výkonnostních/profi sportovců bude nutnost doplnění svalového glykogenu vyšší •Profi doporučení: Fáze příjmu Příjem 1) Rychlá obnova glykogenu Příjem 1,2 g/kg sacharidů TH, případně 0,8–1,0 g/kg S + 0,2–0,4 g/kg B 2) Agresivní doplňování glykogenu První 4 hodiny příjem 1,2 g/kg/TH sacharidů každou hodinu (+ možnost přidat zdroj proteinů podle denního příjmu) 3) „Pevné jídlo“ Po této fázi „pevné jídlo“ s obsahem podobného množství živin jako v 1. fázi Nejdůležitější body přednášky • • Celkový příjem sacharidů v jídelníčku Příjem sacharidů před závodem Doporučení pro příjem sacharidů během zátěže Doplňování sacharidů po fyzické zátěži Schopnost rozlišovat značně rozdílné potřeby sportovců Hobby, rekreační sportovci vs. výkonnostní a profesionální sportovci