Glikogen mięśniowy i glukoza we krwi są najważniejszymi substratami dla kurczącego się mięśnia. Zmęczenie podczas długotrwałego wysiłku jest często związane z wyczerpaniem glikogenu w mięśniach i zmniejszonym stężeniem glukozy we krwi, dlatego uważa się, że wysokie stężenia glikogenu w mięśniach i wątrobie przed wysiłkiem są niezbędne do uzyskania optymalnej wydajności sportowca.
Spożycie węglowodanów podczas ćwiczeń i ich wpływ na wydolność
Chociaż dokładne mechanizmy nadal nie są w pełni zrozumiałe, wskazuje się, że spożywanie węglowodanów podczas ćwiczeń może zwiększyć wydolność wysiłkową i poprawić wydajność ćwiczeń. Generalnie, podczas ćwiczeń trwających dłużej niż 90 min węglowodany mają wpływ głównie na poziomie metabolizmu.
Wykazano jednak, że spożycie węglowodanów podczas wysiłku poprawia wydajność ćwiczeń, nawet jeśli ćwiczenie ma dużą intensywność (> 75% VO2max ) ale stosunkowo krótki czas trwania (ok. 1 godz.). Stało się wówczas jasne, że mechanizmy działania ergogenicznego węglowodanów podczas tego typu aktywności nie są czysto metaboliczne, ale muszą mieć również swoje oddziaływanie w ośrodkowym układzie nerwowym. Sugerowałoby to, że korzystne efekty żywienia węglowodanami podczas ćwiczeń nie ograniczają się jedynie do jego konwencjonalnej przewagi metabolicznej, ale mogą również służyć jako pozytywny sygnał aferentny, który może modyfikować wydajność motoryczną organizmu (Gant, Stinear i Byblow). Efekty te są specyficzne tylko dla określonych węglowodanów i są niezależne od smaku (Chambers, Bridge i Jones). Receptory w jamie ustnej nie zostały jeszcze dokładnie zidentyfikowane, a szczegółowa rola różnych obszarów mózgu nie jest dokładnie poznana.
Czy konieczne jest spożywanie dużej ilości węglowodanów?
Jednak w przekonujący sposób wykazano, że węglowodany są wykrywane w jamie ustnej przez niezidentyfikowane receptory, co można powiązać z poprawą wydajności sportowej (Jeukendrup i Chambers). Wyniki tychże badań sugerują, że nie jest wcale konieczne spożywanie dużych ilości węglowodanów podczas ćwiczeń trwających ok. 30–60 minut. Już samo płukanie jamy ustnej węglowodanami może być często wystarczające, by móc uzyskać poprawę wydolności. Oczywiście, gdy ćwiczenia trwają dłużej (2 godziny lub dłużej), węglowodany stają się bardzo ważnym paliwem i niezbędne jest ich regularne spożywanie.
Różne węglowodany spożywane podczas ćwiczeń mogą być wykorzystane w różnym tempie (Jeukendrup). Długo, bo aż do przełomowej publikacji w 2004 roku (Jentjens, Moseley, Waring, Harding i Jeukendrup) uważano, że węglowodany spożywane podczas ćwiczeń mogą utleniać się tylko z ograniczoną szybkością nie wyższą niż 1 g/min (60 g/h), niezależnie od rodzaju stosowanego węglowodanu. Znalazło to odzwierciedlenie w wytycznych opublikowanych przez American College of Sports Medicine (ACSM), które zalecają sportowcom przyjmowanie od 30 do 60 g węglowodanów podczas wysiłku wytrzymałościowego (>1h) (Sawka i wsp.) lub 0,7 g/kg·h (Rodriguez, Di Marco i Langley).
Wchłanianie węglowodanów egzogennych
Dziś przyjmuje się, że poziom egzogennego utleniania węglowodanów jest ograniczony przez wchłanianie węglowodanów w jelitach. Uważa się, że glukoza wykorzystuje do wchłaniania zależny od sodu transporter SGLT1, który nasyca się przy spożyciu węglowodanów na poziomie około 60 g/h. Jednak gdy glukoza jest spożywana z taką szybkością ale jednocześnie podawana jest inna postać węglowodanów (np. fruktoza), która wykorzystuje inny transporter, tempo utleniania znacznie przekraczało 1g/min (1,26 g/min) (Jentjens i wsp.).
Seria prowadzonych badań miała na celu ustalenie maksymalnej szybkości utleniania egzogennych węglowodanów. Szybkość spożycia węglowodanów była zróżnicowana, a rodzaje i kombinacje węglowodanów jeszcze bardziej zróżnicowane. Wszystkie badania potwierdziły, że wiele transportowanych węglowodanów spowodowało wyższe szybkości utleniania (nawet do 75%) niż węglowodany, które używają tylko transportera SGLT1. Co ciekawe, tak wysokie tempo utleniania można było osiągnąć nie tylko w przypadku węglowodanów spożytych w napojach, ale także w postaci żeli (Pfeiffer, Stellingwerff, Zaltas i Jeukendrup) lub niskotłuszczowego, niskobiałkowego batonu energetycznego (Pfeiffer, Stellingwerff, Zaltas i Jeukendrup).
Węglowodany podczas wysiłku i zależność: dawka – reakcja
Opublikowano bardzo niewiele dobrze metodologicznie dobranych badań dotyczących reakcji na dawkę spożytych węglowodanów podczas ćwiczeń i wydajności tych ćwiczeń. W wieloośrodkowym badaniu na dużą skalę naukowcy zbadali zależność między szybkością spożycia węglowodanów a wydajnością sportowca podczas jazdy na rowerze na czas, aby zidentyfikować zakres spożycia węglowodanów, który poprawiłby wydajność (Smith i wsp.). W opisanym badaniu, w czterech ośrodkach badawczych, 51 rowerzystów i triathlonistów wykonało cztery sesje ćwiczeń składające się z 2-godzinnej jazdy ze stałym obciążeniem o intensywności od umiarkowanej do bardzo intensywnej. Porównano dwanaście różnych napojów (składających się różnych węglowodanów w różnych proporcjach), zapewniając uczestnikom 12 różnych dawek węglowodanów, wahających się od 10 do 120 g węglowodanów na godzinę podczas jazdy ze stałym obciążeniem. Okazało się, że spożycie węglowodanów znacząco poprawiło wydajność w sposób zależny od dawki, a autorzy doszli do wniosku, że największy wzrost wydajności obserwowano przy szybkości spożycia między 60 a 80 g węglowodanów na godzinę. Na podstawie powyższych badań można sformułować nowe, wyższe zalecenia dotyczące spożycia węglowodanów w przypadku dłuższego wysiłku fizycznego. Należy zwrócić uwagę, że te nowe wytyczne dotyczące spożycia węglowodanów podczas ćwiczeń są wyrażone w gramach na godzinę wysiłku i nie są one korygowane ze względu na masę ciała.
Węglowoadany egzogenne a masa ciała
Przyczyną tego braku korelacji między masą ciała a utlenianiem egzogennych węglowodanów jest prawdopodobnie to, że czynnikiem ograniczającym jest sam proces wchłaniania węglowodanów, a to jest w dużej mierze niezależne od masy ciała. Jest jednak prawdopodobne, że zdolność wchłaniania jelita jest modyfikowana przez zawartość węglowodanów w diecie, ponieważ w licznych badaniach wykazano, że transportery jelitowe można „regulować w górę” przy zwiększonym spożyciu węglowodanów. Może być to kolejny argument przemawiający za stosowaniem tzw. treningu jelit.
Zatem węglowodany egzogenne są niezależne od masy ciała (masy mięśniowej), ale zależą od zdolności wchłaniania i do pewnego stopnia bezwzględnej intensywności wysiłku (przy bardzo niskich bezwzględnych intensywnościach niskie dawki węglowodanów mogą również ograniczać utlenianie egzogennych węglowodanów). Produkty zatem dostarczane sportowcom powinny informować o dawkowaniu z pominięciem wagi sportowca ale za to z wyraźnym opisem stosowania zależnym od charakteru i intensywności treningu.
Podsumowując, istnieją indywidualne różnice w utlenianiu egzogennych węglowodanów, chociaż są one na ogół niewielkie. Różnice te nie są związane z masą ciała, ale ze zdolnością do wchłaniania węglowodanów. To z kolei może być związane z dietą i odpowiednim treningiem jelit.
Trening jelit
Ponieważ wchłanianie węglowodanów ogranicza egzogenne utlenianie węglowodanów, a egzogenne utlenianie węglowodanów jest związane z wydolnością wysiłkową, oczywistą potrzebą staje się zwiększenie zdolności wchłaniania jelit. Zaleca się zatem aby jelita trenować, tak aby osoby, które regularnie spożywające węglowodany mogły również mieć zwiększoną zdolność ich wchłaniania. Transportery węglowodanów w jelitach można rzeczywiście „podkręcać” w górę, wystawiając organizm sportowca na dietę wysokowęglowodanową (Ferraris). W niedawnym badaniu Cox i wsp. dowiedli, że zmiana dziennego spożycia węglowodanów wpływa na utlenianie substratu, a w szczególności na utlenianie egzogennych węglowodanów. Badanie to dostarczyło dowodów na to, że jelita rzeczywiście można przystosować i można to wykorzystać jako praktyczną metodę zwiększania egzogennego utleniania węglowodanów. Jeszcze niedawno sugerowano, że być może jest to jeden z najważniejszych elementów strategii pracy nad pierwszym biegaczem w historii, która przekroczy barierę 2 godzin podczas maratonu (Stellingwerff i Jeukendrup).
Utrzymywanie równowagi płynów podczas ćwiczeń
Chociaż roztwory mocno hipertoniczne mają zdolność do opóźniania wchłaniania wody w jelicie (Rehrer, Brouns, Beckers i Saris) i zalecą się ich stosowanie tuz po wysiłku, stosowanie wielu odpowiednich węglowodanów może pomóc w utrzymaniu wysokich wskaźników opróżniania żołądka i poprawie ich dostępności biologicznej (Jeukendrup i Moseley). Zaobserwowano wówczas lepszą tolerancję napojów z różnymi węglowodanami w porównaniu z pojedynczym węglowodanem przy tak wysokim spożyciu (>1 g/min). Szybkość wchłaniania płynów jest zatem ściśle związana z zawartością węglowodanów w napojach, przy czym wysokie stężenia nieodpowiednich węglowodanów utrudniają dostarczanie płynów. We wszystkich przypadkach napój powinien jednak zawierać sód (10–30 mmol/L) w celu optymalnego wchłaniania płynów i zapobiegania hiponatremii (Maughan).
Podsumowanie
Aby zoptymalizować ćwiczenia wytrzymałościowe, węglowodany i płyny odgrywają ważną rolę, zarówno przed, jak i podczas ćwiczeń. Ważne jest rozpoczęcie od wysokiego stężenia glikogenu w mięśniach i nawodnienia, co można osiągnąć poprzez duże spożycie węglowodanów i odpowiednie picie. Można opracować zindywidualizowaną strategię żywieniową, która ma na celu dostarczanie węglowodanów do pracujących mięśni w tempie zależnym od bezwzględnej intensywności ćwiczeń, jak również czasu ich trwania. Większe spożycie węglowodanów może skutkować lepszą wydajnością, a spożycie wielu transportowanych węglowodanów pozwoli na bardzo wysokie tempo utleniania węglowodanów i doskonałą wydajność. Sportowcy wytrzymałościowi powinni starać się zminimalizować odwodnienie i ograniczyć utratę masy ciała poprzez pocenie się. Inne problemy w sportach wytrzymałościowych obejmują problemy żołądkowo-jelitowe, które są bardzo indywidualne, ale można je zminimalizować dzięki znajomości minimalnej wiedzy dotyczącej odżywiania w sporcie.
