Rola i Funkcje Glikogenu. Wszyscy doskonale wiemy, że węglowodany stanowią główny substrat energetyczny do odbudowy glikogenu. Zdolność sportowca do codziennego treningu jest zależna w dużej mierze od odpowiedniego odbudowania glikogenu mięśniowego. Wymaga to spożywania wystarczającej ilości węglowodanów w diecie i odpowiedniej ilości czasu na jego dobudowanie.
Rola Glikogenu
Glikogen mięśniowy jest nie tylko źródłem paliwa, ale także czujnikiem paliwa. Istnieje silna korelacja między zawartością glikogenu w mięśniach a wydolnością wytrzymałościową podczas długotrwałych ćwiczeń. Sportowiec, który doświadczy znacznego spadku glikogenu mięśniowego, odczuje spadek wydajności mięśni, co ograniczy dalszą aktywność. Utrzymanie prawidłowego poziomu glikogenu ma znaczenie dla wydajności oraz odporności na zmęczenie.
Co to jest Glikogen ?
Glikogen jest analogiem skrobi. Tak jak skrobia stanowi zapasowy magazyn energii dla roślin, tak samo glikogen dla ciała człowieka. Glikogen występuje w komórkach, jako zmagazynowane cząsteczki glukozy. Każdy gram glikogenu jest związany z 3-5 g wody, co sprawia, że przyrost masy ciała jest naturalną odpowiedzią na superkompensację glikogenu. I odwrotnie, szybka utrata masy ciała, która towarzyszy dietom z niską zawartością węglowodanów, spowodowana jest rozkładem glikogenu i ubytkiem cząsteczek wody, które są wydalane z moczem.
Rola i Funkcje Glikogenu.
Rola i Funkcje Glikogenu. U ludzi glikogen magazynowany jest głównie w wątrobie i mięśniach szkieletowych. Mniejsze ilości glikogenu występują również w innych tkankach i komórkach: nerkach, mózgu, czerwonych i białych krwinkach, oraz w macicy w czasie ciąży.
Glikogen wątrobowy stanowi 5–6% masy narządu. Wątroba osoby dorosłej o wadze 1,5 kg magazynuje około 100–120 gramów glikogenu. W mięśniach szkieletowych glikogen występuje w niższym stężeniu i wynosi ok. 1–2% masy mięśniowej. Zasoby glikogenu wątrobowego pozostają na stałym poziomie, mięśniowego uzależnione są od objętości tkanki mięśniowej. Mięśnie przeciętnej osoby dorosłej o wadze 70 kg przechowują około 400 gramów glikogenu. Sportowiec poddany intensywnemu protokołu ładowania węglowodanami może przechować ok. 500-700 g glikogenu (2000–2800 kcal). W rzeczywistości niska masa mięśniowa najlepszych maratończyków jest w stanie przechowywać ~ 2000 kcal.
Glikogen wątrobowy odpowiada za utrzymanie prawidłowego poziomu glukozy w krwiobiegu. Wątroba uwalnia glukozę do krwiobiegu, stabilizując stężenie glukozy we krwi. Kiedy zapasy glikogenu w wątrobie spadają do niskiego poziomu, wątroba do produkcji glukozy używa aminokwasów i glicerolu. Co ciekawe długotrwały post nie wpływa na zapasy glikogenu w mięśniach [2]. Zasoby glikogenu mięśniowego aktywowane są przy przekroczeniu intensywności ≥ 65% VO2max i używane jedynie na potrzeby pracy danej partii mięśniowej.
Rola i Funkcje Glikogenu
Na ile starcza glikogen ?
Podczas aktywności fizycznej, cząsteczki glikogenu mięśniowego są rozkładane do cząsteczek glukozy, które następnie wykorzystywane są do procesu glikolizy. Szybkość degradacji glikogenu mięśniowego zależy przede wszystkim od intensywności wysiłku fizycznego i dostępności tlenu dla organizmu. Zużycie glukozy zwiększa się wraz ze wzrostem intensywności wysiłku. W rezultacie aktywność o wysokiej intensywności taka jak serie sprintów, mogą szybko obniżyć zapasy glikogenu nawet przy stosunkowo krótkim czasie trwania sesji. Dla porównania sportowiec wytrzymałościowy, który trenuje godzinami, doświadczy spadku glikogenu mięśniowego w znacznie wolniejszym tempie. Zwiększona dostępność tlenu powoduje mobilizację kwasów tłuszczowych w produkcję energii. Ponieważ zwiększa się aktywność enzymów łańcucha beta-oksydacji. Wówczas zapasy glikogenu mogą utrzymać zapotrzebowanie na energię nawet przez kilka godzin. Wysiłek o umiarkowanej intensywności (60-70% VO2max), w którym częstość bicia serca wynosi około 150-160/min prowadzi do całkowitego wyczerpania rezerw glikogenu po 2-3 godzinach.
Tempo odbudowy Glikogenu
Resynteza glikogenu po wysiłku fizycznym przebiega dwufazowo. Początkowo następuje szybki wzrost resyntezy glikogenu, utrzymującą się do 60 min po wysiłku. Wynika to ze zwiększonej translokacji transportera glukozy GLUT 4, który stopniowo maleje, aż do osiągnięcia poziomu przed wysiłkiem do 2 h po jego zaprzestaniu. Tempo resyntezy gwałtownie spada przy braku podaży węglowodanów.
Endogenne tempo odbudowy glikogenu wynosi ≥ 24h. Sportowcy z kilkoma sesjami treningowymi dziennie, gdy czas na regenerację jest ograniczony (<8 h) powinni zadbać o odpowiedni rozkład i czas podaży węglowodanów. Spożycie 1,2 g / kg węglowodanów bezpośrednio, lub w 1 godzinie po zakończeniu treningu najefektywniej zwiększa zawartość glikogenu w mięśniach. Wykazano, że spożycie węglowodanów w ilości 1,2 g/kg podczas regeneracji po wysiłkowej skutkowało o 150% większą odpowiedzią na syntezę w stosunku do 0,8 g/ kg. Spożycie większych ilości (1,6 g/ kg) węglowodanów nie stymulowało mocniejszej resyntezy glikogenu mięśniowego. Dlatego uznano za optymalna ilość, aby zmaksymalizować uzupełnienie glikogenu w mięśniach to 1,2 g/ kg. Opóźnienie podaży węglowodanów o 2 h, spowalnia resyntezę glikogenu o ok 50%, zaś o 3 godziny o 65% w porównaniu z natychmiastowym spożyciem.
Pamiętajmy, że niezależnie od dostępnego czasu regeneracji podaż węglowodanów bezpośrednio po wysiłku powinna być uznawana za uniwersalną zasadę. Zwłaszcza w odniesieniu do intensywnych jednostek, o wydłużonym czasie trwania. Glukoza nie tylko wspomaga resyntezę glikogenu mięśniowego, ale jest preferencyjnym źródłem energetycznym dla układu nerwowego.
Techniki żywieniowe
Rola i Funkcje Glikogenu. Jednym z oczywistych sposobów zapobiegania wyczerpywaniu się zapasów glikogenu mięśniowego w czasie trwania wysiłku, oraz po jego zakończeniu jest spożywanie żywności bogatej w węglowodany w celu szybkiego uzupełnienia tych zapasów. Oszczędzanie jego wykorzystania podczas ćwiczeń wpływa na wytrzymałość oraz postrzeganie zmęczenia. Odpowiednie strategie żywieniowe mające na celu gwałtowne przyspieszenie resyntezy glikogenu są ważnymi kwestiami w tego typu scenariuszach.
Jak dopasować odpowiednią ilość węglowodanów w diecie ?
Zalecane dzienne spożycie węglowodanów dla osób nieaktywnych wynosi 100-130 g. Jest to ilość zapewniająca prawidłowe funkcjonowanie układu nerwowego. Glukoza jest paliwem wykorzystywanym przez mózg. W przypadku zwiększonej aktywności wymagana jest dodatkowa pula węglowodanów. Wartość ta jest zmienna i powinna być ustalana indywidualnie względem poziomu aktywności zawodnika. Na przykład w dni, które obejmują jedynie niewielką aktywność fizyczną o stosunkowo krótkim czasie trwania, do przywrócenia glikogenu w mięśniach i wątrobie potrzeba mniej węglowodanów niż w cięższe dni treningowe. Z tego powodu obecne zalecenia dotyczące spożycia węglowodanów przez sportowców opierają się na tzw. systemie periodyzacji. Periodyzacja żywienia opiera się na zmiennej dziennej puli węglowodanów w diecie sportowca, w zależności od dziennego obciążenia treningowego.
Forma węglowodanów
Wykazano, że spożycie węglowodanów w ilości 1.2 g/kg/h jest wystarczające, aby zmaksymalizować resyntezę glikogenu. Nie wykazano dodatkowej korzyści z dodatku białka. Dodatek białka do węglowodanów podczas regeneracji po wysiłkowej może być korzystny dla odbudowy glikogenu w sytuacjach, gdy spożycie węglowodanów jest nieoptymalne (≤ 0,8 g/ kg).
Jeśli spożycie węglowodanów wynosi ≤ 0,8 g/kg ilość białka na poziomie 0,3–0,4 /kg będzie wystarczająca, aby wspomóc resyntezę glikogenu mięśniowego w okresie regeneracji.
Co ciekawe, forma spożycia węglowodanów (stała vs. płynna) nie wpływa na szybkość resyntezy glikogenu mięśniowego. Bardziej istotną rolę odgrywają inne czynniki. Takie jak: ilość węglowodanów, wchłanianie jelitowe, dostarczanie do krążenia, oraz efektywny transport glukozy do mięśnia. Warto zauważyć, że jelitowe wchłanianie fruktozy zachodzi przez inny transporter (GLUT-5) niż glukoza (SGLT1), a zatem jednoczesne spożycie fruktozy + glukozy / sacharozy przyspiesza dostarczanie węglowodanów, co może być ważną kwestią podczas regeneracji po wysiłkowej.
Fruktoza stymuluje niewielką ilość insuliny w stosunku do glukozy i sacharozy, przez co odgrywa kluczową rolę w resyntezie glikogenu w wątrobie. Spożycie fruktozy nie stymuluje resyntezy glikogenu mięśniowego w takim samym stopniu, jak w przypadku spożycia glukozy lub sacharozy. Sacharoza i glukoza stymulują resyntezę glikogenu mięśniowego w podobnym stopniu. Wykazano, że spożycie ≥1,2 g węglowodanów w postaci glukozy i glukozy + fruktozy lub glukozy + sacharozy wywołuje podobne wskaźniki resyntezy glikogenu. mięśniowego. Rozsądnym rozwiązaniem byłoby spożywać mieszaninę glukozy i fruktozy, tak aby zapewnić optymalną dawkę węglowodanów do skutecznej odbudowy zapasów glikogenu zarówno w mięśniach, jak i w wątrobie. W jednym z badań wykazano, iż spożycie sacharozy przyśpieszyło tempo odbudowy glikogenu, nie wywołując żadnych dolegliwości żołądkowo-jelitowych w porównaniu z izokalorycznym roztworem glukozy.
Rola i Funkcje Glikogenu
Trening z niską dostępnością glikogenu
Trening przy niskim poziomie glikogenu w mięśniach wzmacnia sygnalizację wewnątrzkomórkową, zwiększa zdolność oksydacyjną komórek mięśniowych i poprawia wydolność wytrzymałościową. Sportowcy często nie spożywają wystarczającej ilości węglowodanów w diecie. Wielu sportowców, gdy ich spożycie węglowodanów jest niewystarczające, nieświadomie trenuje z niskim poziomem glikogenu mięśniowego. W rezultacie przypadkowo korzystają ze zwiększonej sygnalizacji metabolicznej związanej z niskim poziomem glikogenu mięśniowego.
Poziom glikogenu w mięśniach nie ma wpływu na proces syntezy białek mięśniowych ani ogólnej odpowiedzi anabolicznej na trening.
Podsumowanie
Biorąc pod uwagę nieodłączny związek między ubytkiem glikogenu w mięśniach a wydolnością wytrzymałościową, przywrócenie endogennych zapasów węglowodanów ma kluczowe znaczenie dla sportowca. Spadki wydajności i zmniejszona zdolność do utrzymania intensywności treningu mogą być konsekwencją niewystarczającego uzupełnienia glikogenu między sesjami treningowymi. Optymalizacja krótkoterminowej regeneracji jest bardzo ważnym zagadnieniem zarówno dla sportowców wyczynowych, jak i tych ćwiczących rekreacyjnie. Występowanie zmęczenia może negatywnie wpłynąć na ich stały udział w aktywności fizycznej.
Dlatego kluczowe jest podjęcie odpowiednio dobranej interwencji żywieniowej, celem optymalizacji dostępności glikogenu.
BIBLIOGRAFIA
- Wasserman D. H. (2009). Four grams of glucose. American journal of physiology. Endocrinology and metabolism, 296(1), E11–E21.
- Institute of Medicine. Dietary carbohydrates, sugars and starches. In: Dietary Reference Intakes for Energy, Carbohydrates, Fiber, Fat, Fatty Acids, Cholesterol, Protein, and Amino Acids. Washington, DC: National Academies Press; 2005:265–338.
- Ørtenblad, N., Westerblad, H., & Nielsen, J. (2013). Muscle glycogen stores and fatigue. The Journal of physiology, 591(18), 4405–4413. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3784189/?report=classic
- Alghannam, A. F., Gonzalez, J. T., & Betts, J. A. (2018). Restoration of Muscle Glycogen and Functional Capacity: Role of Post-Exercise Carbohydrate and Protein Co-Ingestion. Nutrients, 10(2), 253. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5852829/
- Suedekum, Natalie A. MD*; Dimeff, Robert J. MD Iron and the Athlete, Current Sports Medicine Reports: August 2005 – Volume 4 – Issue 4 – p 199-202.
- Bonora, M., Patergnani, S., Rimessi, A., De Marchi, E., Suski, J. M., Bononi, A., Giorgi, C., Marchi, S., Missiroli, S., Poletti, F., Wieckowski, M. R., & Pinton, P. (2012). ATP synthesis and storage. Purinergic signalling, 8(3), 343–357. https://doi.org/10.1007/s11302-012-9305-8
- S N Kreitzman, A Y Coxon, K F Szaz, Glycogen storage: illusions of easy weight loss, excessive weight regain, and distortions in estimates of body composition, The American Journal of Clinical Nutrition, Volume 56, Issue 1, July 1992, Pages 292S–293S, https://doi.org/10.1093/ajcn/56.1.292S
- Miwa I, Suzuki S (November 2002). „An improved quantitative assay of glycogen in erythrocytes”. Annals of Clinical Biochemistry. 39 (Pt 6): 612–13.
- Scott, R.B. (June 1968). „The Role of Glycogen in Blood Cells”. New England Journal of Medicine. 278 (26): 1436–1439.
- Oe Y, Baba O, Ashida H, Nakamura KC, Hirase H (June 2016). „Glycogen distribution in the microwave-fixed mouse brain reveals heterogeneous astrocytic patterns”. Glia. 64(9): 1532–1545.
- Campbell, Neil A.; Williamson, Brad; Heyden, Robin J. (2006). Biology: Exploring Life. Boston, MA: Pearson Prentice Hall. ISBN 978-0-13-250882-7.
