Zdjęcie główne: https://unsplash.com/@quinoal
Trening wytrzymałościowy, jak sama nazwa kształtuje ma za zadanie kształtować naszą wytrzymałość. Co przez to można rozumieć? Przede wszystkim prowadzi do adaptacji metabolicznych i morfologicznych na poziomie komórkowym i ogólnoustrojowym, co umożliwia wykonywanie ćwiczeń o submaksymalnej intensywności przy mniejszym zaburzeniu homeostazy [1]. Pod względem fizjologicznym dochodzi do poprawy naszego maksymalnego pochłaniania tlenu (VO2max), ale także zwiększa się aktywność mitochondriów w tym zarówno ich białek jak i enzymów, co w dużym uproszczeniu manifestuje się jako przesunięcie w kierunku większego uzależnienia od tłuszczu jako paliwa, zmniejszeniem akumulacji mleczanu przy danym tempie pracy i ściślejszą kontrolą równowagi kwasowo-zasadowej [1,2,3]. Sam trening wpływa na adaptacje – będą one związane zmianę w ekspresji genów. Na efektywność tych adaptacji możemy wpływać na wiele sposobów, zaczynając od intensywności czy czasu trwania treningów, poprzez ich częstotliwość i periodyzację, a kończąc nawet na zabiegach żywieniowych i suplementacyjnych [4]. Wiele suplementów ma powszechne uznanie w kontekście poprawy zdolności wysiłkowych, pytanie jak ich stosowanie będzie wpływać na nasze adaptacje treningowe? Z jednej strony poprawa naszego performance’u na jednostce treningowej powinna teoretycznie pozytywnie wpływać na efekty treningu, jednak ważne jest także to co dzieje się na poziomie komórkowym i genowym i właśnie to o tym będzie ten artykuł.
Trening wytrzymałościowy – adaptacje
Trening wytrzymałościowy prowadzi do adaptacji zarówno układu sercowo-naczyniowego, jak i układu mięśniowo-szkieletowego, co wspiera ogólny wzrost wydolności i wydajności wysiłkowej [5]. Jeżeli chodzi o adaptacje lokalne – tutaj do czynienia mamy przede wszystkim ze zwiększeniem gęstości, ilości mitochondriów, gęstości kapilarów oraz generalnego wzrostu wydajności organizmu pod względem transportu i wykorzystania tlenu, co w konsekwencji opóźnia wystąpienie zmęczenia w czasie długotrwałych wysiłków o charakterze wytrzymałościowym [6]. Warto tutaj wspomnieć w ogóle czym są mitochondria. Organelle te to swego rodzaju elektrownie, które pozwalają wykonywać nam nie tylko trening, ale i generalnie aktywność fizyczną. Wytwarzają one energię potrzebną do skurczu mięśnia – ATP, za pośrednictwem łańcucha oddechowego, w którym to używają substratów wytworzonych w reakcjach cyklu Krebsa. Może to brzmieć skomplikowanie, więc innymi słowy. W naszym organizmie występuje szereg reakcji, których celem będzie wytworzenie ATP – jest to JEDYNE bezpośrednie źródło energii dla skurczu mięśnia – czyli dla wszelkiej aktywności fizycznej. Większość tych reakcji zachodzi właśnie w mitochondriach – dlatego tak zwracam uwagę na ich istotność i adaptacje związane z tymi organellami. Kolejne adaptacje będą dotyczyły naszego układu nerwowego. I tak poprawa ekonomii biegu będzie związana np. z rekrutacją jednostek motorycznych. Wysoko wytrenowane osoby mogą wywoływać zwiększoną koaktywację mięśni, sztywność nóg i większą aktywność mięśni od fazy ekscentrycznej do koncentrycznej, co pozwala na bardziej efektywne wykorzystanie zgromadzonej energii elastycznej, obniżając koszty metaboliczne ćwiczeń [7]. W przypadku oceny adaptacji wytrzymałościowych w badaniach używa się pewnych markerów (np. pgc-1-alfa, p53, czy AMPK) [8]. To właśnie dzięki nim możemy oceniać jak dany trening wpływa na nasz organizm na poziomie komórkowym. Adaptacje wywołane treningiem są konsekwencją powtarzających się bodźców z poszczególnych sesji ćwiczeń oraz kumulacji w czasie przejściowych, wywołanych wysiłkiem zmian w ekspresji genów. Manipulowanie intensywnością i czasem trwania treningu to główne zmienne wpływające na reakcję na ćwiczenia. Jednakże spożycie diety może również wpływać na adaptację do treningu poprzez zwiększenie bodźca do ćwiczeń i/lub wzmocnienie lub osłabienie reakcji komórkowych na zakłócenia wywołane wysiłkiem fizycznym. Wyczynowi sportowcy częściej sięgają po suplementy diety niż nieelitarni sportowcy, przy czym odsetek ten jest podobny wśród mężczyzn i kobiet. Chociaż motywacje do stosowania tych suplementów często nie mają na celu poprawy adaptacji do treningu, stosowanie suplementów diety stanowi słabo zbadane i niedoceniane podejście do wpływania na reakcję adaptacyjną na trening wytrzymałościowy. Dokonano przeglądu wpływu suplementów powszechnie stosowanych przez sportowców wytrzymałościowych, w tym wodorowęglanu sodu, β-alaniny i azotanów dietetycznych. Jednak suplementy te są zwykle rozważane tylko w kontekście nagłych zmian w wynikach i mniej wiadomo na temat ich wpływu na adaptację do treningu. Suplementy te mogą potencjalnie modyfikować reakcję adaptacyjną na trening wytrzymałościowy (pozytywnie lub negatywnie) poprzez wpływ na równowagę kwasowo-zasadową, stan redoks, sygnalizację reaktywnych form tlenu (ROS) lub skumulowane obciążenie treningowe, wpływając w ten sposób na reakcje sygnalizacji komórkowej na szkolenie. Opublikowano już wcześniej pewne dyskusje na temat wpływu suplementów na adaptację treningową, ale skupiały się one na wąskiej podgrupie suplementów i nie obejmowały kreatyny ani kofeiny ani badań opublikowanych w ciągu ostatnich 5 lat.
TMG – wsparcie zdolności wytrzymałościowych – KUP TUTAJ
Markery adaptacyjne
Podpunkt ten będzie zawierał stosunkowo ciężkie pod względem naukowym i „nazwowym zagadnienia” będzie jedynie służył to swego rodzaju zobrazowania o co w ogóle chodzi o z wcześniej wspomnianymi markerami. I tak PGC-1-alfa został namaszczony jako, główny regulator mitochondrialnej biogenezy oraz kluczowym komponentem adaptacji indukowanymi treningiem wytrzymałościowym [9]. W ostatnim czasie uznanie zyskuje białko p53 – kluczową rolę odgrywa przy metabolizmie substratów i podobnie jak wcześniej wspomniany marker – przy mitochondrialnej biogenezie. Badania na modelach zwierzęcych pokazały między innymi, że brak p53 powodowało zmniejszenie ilości mitochondriów i w konsekwencji pogorszenie wydajności wysiłkowej [10].
Suplementacja – bufory
Buforowanie to bardzo istotna zdolność organizmu, która wpływa na równowagę-kwasowo zasadową i w pewnych sytuacjach umożliwia kontynuowanie wysiłku. Suplementy mające na celu poprawę zdolności buforowych, w skrócie będą wpływać na utylizację jonów wodorowych, przez co opóźniać przesuwanie równowagi metabolicznej w kierunku kwasowym i w konsekwencji zwiększyć nasze zdolności wysiłkowe szczególnie te, w których energia odnawiana będzie w największym stopniu przy udziale glikolizy beztlenowej. Ponadto będą miały także wpływ na molekuły sygnalizacyjne – AMPK, MAPK, CaMK itd. [11].
Dwuwęglan sodu
Dwuwęglan sodu to często stosowany suplement, którego działanie potwierdzają liczne badania naukowe. Dla przykładu, Spożycie wodorowęglanu sodu przed każdą sesją interwałowego treningu kolarskiego (24 sesje w ciągu 8 tygodni) u kobiet aktywnych rekreacyjnie spowodowało większą poprawę progu mleczanowego (26 vs. 15%, d = 0,5) i czasu do wyczerpania (164 vs. 123%, d = 1,9) w porównaniu z placebo, chociaż objętość i intensywność treningu były dopasowane między grupami [12]. Badania na poziomie mitochondrialnym wciąż nie są wystarczające by przedstawić jakiś klarowny wniosek, jednak wydaje się, że spożycie wodorowęglanu sodu nie ma ujemnego wpływu na adaptacje związane z mitochondriami czy aktywność enzymatyczną, przynajmniej u osób niewytrenowanych [12]. Jako, że suplement ten może poprawiać zdolności wysiłkowe, w mojej opinii dla danej grupy sportowców i osób aktywnych będzie zalecany.
Beta alanina
Działanie beta alaniny, będzie podobne do dwuwęglanu sodu, różnica będzie jednak związana z lokalizacją. Nie zagłębiając się w szczegóły, beta alanina działa wewnątrzkomórkowo (na poziomie mięśni), a dwuwęglany to bufory krwi. Wpływ tego suplementu będzie związany z między innymi większym poleganiu na metabolizmie tlenowym, a tym samym zmniejszeniem akumulacji metabolitów glikolitycznych przy tej samej intensywności wysiłku, obniżonym poziomem mleczanu we krwi podczas regeneracji po wysiłku supramaksymalnym , zmniejszeniem stresu oksydacyjnego dzięki przeciwutleniającemu działaniu karnozyny, która może umożliwić lepszą regenerację między wymagającymi treningami, podwyższonym progu zmęczenia nerwowo-mięśniowego i/lub zmniejszenie uczucia zmęczenia w okresach intensywnego treningu [12]. Ponadto mówi się także o wpływie na jony wapnia – istotnym związku biorącym udział w procesie skurczu mięśnia [13Z perspektywy sygnalizacji komórkowej suplementacja β-alaniny może wpływać na biogenezę mitochondriów poprzez zwiększony wychwyt zwrotny wapnia [14] i jego dalszy wpływ na AMPK, CaMK i kinazy regulowane sygnałami zewnątrzkomórkowymi (ERK) [15], zwiększona ekspresja receptora aktywowanego przez proliferatory peroksysomów (PPAR)β/δ i/lub większą sygnalizacja mleczanowa. W kontekście pułapu tlenowego, raczej nie notuje się większych korzyści przy suplementacji beta alaniną w porównaniu do placebo [16,17].
Suplementacja – Azotany
Azotany, najczęściej stosowane w postaci soku z buraka, używane są w celach poprawy między innymi wydajności wytrzymałościowej. To może prowadzić do zwiększenia intensywności treningu (a tym samym całkowitą ilość pracy wykonanej podczas treningu) poprzez zwiększenie wydolności mitochondriów , zmniejszenie kosztu tlenu przy skurczach mięśni oraz zwiększenie siły skurczowej w mięśniach typu II [12]. Notuje się zwiększenie biogenezy mitochondriów (poprzez stymulację NO (tlenek azotu II) cyklazy guanylowej prowadzącej do aktywacji PGC-1α [18]. Z drugiej jednak strony, zmniejszając koszt tlenowy podczas skurczu mięśni, a tym samym zmniejszając stres metaboliczny wewnątrz mięśni, możliwe jest również, że suplementacja azotanami może osłabić adaptację treningową poprzez zmniejszoną aktywację szlaków sygnalizacji komórkowej (np. AMPK, CaMK i PGC- 1a) [19]. Pomimo dosyć ciekawych wyników badań, stosowanie azotanów suma summarum powinno działać korzystnie na szeroko pojęte adaptację wytrzymałościowe, choć z tyłu głowy trzeba mieć by od czasu do czasu zajrzeć do literatury naukowej ze względu na potencjalne mechanizmy mogące te adaptacje tłumić.
Suplementacja – antyoksydanty
Ostatnią grupą opisywanych suplementów będą antyoksydanty. W czasie wykonywania wysiłku produkowane są wolne rodniki – spełniają one rolę zarówno w aspekcie adaptacji jak i zmęczenia. Właściwości kurczliwe mięśni są upośledzane na skutek wolnych rodników, mechanizmy będą głównie związane z miofibrylarną wrażliwością na wapń [20]. Z drugiej jednak strony, w tym samym czasie, wolne rodniki stymulują adaptacje treningowe – wpływają na wzrost produkcji białek , odpowiedzialnych za przystosowanie organizmu do danego wysiłku [21]. Stąd d z jednej strony zmniejszenie produkcji wolnych rodników może mieć korzystny wpływ na swego rodzaju opóźnianie zmęczenia, z drugiej zaś, mogą mieć ujemne działanie na adaptacje treningowe.
Witaminy C i E
Witaminy C i E to witaminy przeciwutleniające, które odgrywają rolę w ochronie organelli komórkowych przed uszkodzeniem oksydacyjnym. Uznaje się, że suplementacja tymi witaminy nie ma znaczące wpływu w odniesieniu do wzrostu wydajności wysiłkowej na skutek treningu wytrzymałościowego . W kontr-badaniach zauważono tłumienie wzrostu poziomu białek indukowanej wysiłkiem odpowiadających za adaptacje treningowe zarówno u ludzi jak i w badaniach na zwierzętach [11]. Różnice w wynikach mogą wynikać z dawki antyoksydantów, wielkości grup badanych, a także rodzaju wykonywanej aktywności podczas eksperymentów. Z racji niejednoznacznych wyników, potrzeba więcej badań by określić dokładny wpływ tych witamin na adaptacje wytrzymałościowe.
Polifenole
Polifenole to przeciwutleniacze występujące w roślinach, które mogą wpływać na chroniczne adaptacje do treningu wytrzymałościowego poprzez kilka mechanizmów, które różnią się od antyoksydacyjnego działania witamin C i E. Zamiast działać jako swego rodzaju odkurzacze, mogą stymulować szlaki sygnalizacji komórkowej związane ze stresem i zwiększać ekspresję genów kodujących białka, takie jak NRF2, a także poprzez stymulację szlaku SIRT1–AMPK–PGC1α w mięśniach szkieletowych, prowadząc do zwiększonej biogenezy mitochondriów [22]. Niestety pomimo mechanizmów, które mogą wpływać na adaptacje wytrzymałościowe, brak jest wystarczającej ilości badań, które by uwzględniały odpowiedni program treningu wytrzymałościowego z użyciem tych substancji.
Resweratrol
Resweratrol jest polifenolem występującym w winogronach, czerwonym winie i innych gatunkach roślin i wiadomo, że aktywuje SIRT1 [23] i może przesuwać włókna mięśniowe w kierunku fenotypu bardziej oksydacyjnego. Wyniki badań z użyciem tego związku są dosyć ciekawe, w jednym eksperymencie badani mieli gorsze efekty treningowe (oceniano jako VO2max) w porównaniu do grupy placebo [24]. Nie odnotowano natomiast wpływu na markery adaptacyjne. W innym badaniu suplementacja resweratrolem nie miała żadnego wpływu na efekty treningu choć zauważono mniejszą ekspresję genów PGC-1α, SIRT1, and SOD (dysmutaza ponadtlenkowa) [25]. Generalnie – podobnie jak a innymi antyoksydantami – dostępne dane dotyczące resweratrolu są ograniczone, ale sugerują, że aktywni/wytrenowani ludzie i zwierzęta mogą reagować inaczej niż osoby prowadzące siedzący tryb życia/niewytrenowane.
Aż 250 mg 98% ekstraktu z rezweratrolu – KUP TUTAJ
Podsumowanie
Temat adaptacji wytrzymałościowych wydaje się dość skomplikowany, nie tylko dla zwykłego zjadacza chleba, ale jak się okazuje również dla naukowców. Wiele suplementów wykazuje pozytywne działanie w kontekście poprawy zdolności wysiłkowych, jednak może się okazać, że część z nich będzie następnie niekorzystnie wpływać na nasze adaptacje treningowe, czyli innymi słowy efekty. W dalszym ciągu nauka potrzebuje więcej dowodów na to by wyklarować wnioski, jednak warto na przykład zwracać uwagę, że pewne perturbacje czy stres oksydacyjny, też będą potrzebne by adaptować nasz organizm do wyzwań jakie przed nim stawiamy. Oczywiście nie można popadać w paranoje, pamiętajmy, że zmniejszenie efektu treningowego może być minimalne, natomiast pewne suplementy mogą przyczyniać się do poprawy regeneracji, czy zmniejszenia tak zwanej opóźnionej bolesności mięśniowej, co w konsekwencji może przyczynić się do ogólnej poprawy wydajności treningowej, jeżeli weźmiemy pod uwagę dłuższy okres czasowy. Najważniejszymi zmiennymi wpływającymi na adaptację do treningu wytrzymałościowego są objętość i intensywność bodźców treningowych. Jednak w ramach danego paradygmatu treningowego odpowiednie stosowanie suplementów diety może przynieść dodatkowe korzyści. Korzyści te pojawiają się głównie poprzez umożliwienie zwiększonej intensywności treningu, dlatego w zaleceniach HIIT należy unikać z góry określonych obciążeń na rzecz interwałów opartych na czasie (np. Maksymalny wysiłek 4-minutowy). Stosowanie wodorowęglanu sodu i β-alaniny może potencjalnie pozwolić na lepsze przystosowanie się do treningu, szczególnie gdy bodźce wysiłkowe są wystarczające do zmiany poziomu mleczanu i/lub pH w porównaniu z placebo. Wydaje się, że sok z buraków wpływa na przebudowę włókien mięśni szkieletowych, chociaż potrzebne są dalsze badania z jednoczesnym treningiem wytrzymałościowym. Suprafizjologiczne dawki przeciwutleniaczy należy stosować ostrożnie, ponieważ badania nie są jasne co do zakresu ich wpływu na adaptację treningową, ale wydaje się mało prawdopodobne, aby wpływały one negatywnie na wyniki w krótkim okresie (< 6 miesięcy). Kofeina i kreatyna mogą potencjalnie zwiększać adaptację do treningu wytrzymałościowego, chociaż brakuje jednoznacznych danych. Wreszcie, sportowcy biorący udział w zawodach zgodnie z przepisami antydopingowymi muszą koniecznie unikać suplementów zawierających substancje zabronione. Kuszące jest interpretowanie małych lub błahych efektów w badaniach nauk o sporcie jako mało prawdopodobne, aby zaszkodziły, ale ryzyko pozytywnych wyników testów antydopingowych należy porównać z nieudowodnionymi skutkami suplementu. Jest oczywiste, że przy wyborze suplementów diety do stosowania przez sportowców, trenerów i pracowników służby zdrowia należy zachować szczególną ostrożność.
Źródła:
[1] Hawley JA. Adaptations of skeletal muscle to prolonged, intense endurance training. Clin Exp Pharmacol Physiol. 2002;29(3):218–22.
[2] Holloszy JO, Coyle EF. Adaptations of skeletal muscle to endur- ance exercise and their metabolic consequences. J Appl Physiol Respir Environ Exerc Physiol. 1984;56(4):831–8. https ://doi. org/10.1152/jappl .1984.56.4.831.
[3] Egan B, Zierath JR. Exercise metabolism and the molecu- lar regulation of skeletal muscle adaptation. Cell Metab. 2013;17(2):162–84.
[4] Rothschild J, Earnest CP. Dietary manipulations concurrent to endurance training. J Funct Morphol Kinesiol. 2018;3(3):41.
[5] Brooks GA. 2012. Bioenergetics of exercising humans. Compr Physiol 2: 537–562.
[6] Joyner MJ, Coyle EF. 2008. Endurance exercise performance: The physiology of champions. J Physiol 586: 35–44.
[7] Heise G, Shinohara M, Binks L. 2008. Biarticular leg muscles and links to running economy. Int J Sports Med 29: 688– 691.
[8] Gibala MJ, McGee SL, Garnham AP, Howlett KF, Snow RJ, Hargreaves M. 2009. Brief intense interval exercise acti- vates AMPK and p38 MAPK signaling and increases the expression of PGC-1a in human skeletal muscle. JAppl Physiol (1985) 106: 929–934.
[9] Baar K, Wende AR, Jones TE, Marison M, Nolte LA, Chen M, Kelly DP, Holloszy JO. 2002. Adaptations of skeletal muscle to exercise: Rapid increase in the transcriptional coactivator PGC-1. FASEB J 16: 1879–1886.
[10] Park JY, Wang Py, Matsumoto T, Sung HJ, Ma W, Choi JW, Anderson SA, Leary SC, Balaban RS, Kang JG. 2009. p53 improves aerobic exercise capacity and augments skeletal muscle mitochondrial DNA content. Circ Res 105: 705– 712.
[11] Rothschild JA, Bishop DJ. Effects of Dietary Supplements on Adaptations to Endurance Training. Sports Med. 2020 Jan;50(1):25-53.
[12] Edge J, Bishop D, Goodman C. Effects of chronic NaHCO3 ingestion during interval training on changes to muscle buffer capacity, metabolism, and short-term endurance performance. J Appl Physiol. 2006;101(3):918–25.
[13] Dutka TL, Lamboley CR, McKenna MJ, Murphy RM, Lamb GD. Effects of carnosine on contractile apparatus Ca2+ sensitivity and sarcoplasmic reticulum Ca2+ release in human skeletal muscle fibers. J Appl Physiol. 2011;112(5):728–36.
[14] Hannah R, Stannard RL, Minshull C, Artioli GG, Harris RC, Sale C. β-Alanine supplementation enhances human skeletal muscle relaxation speed but not force production capacity. J Appl Phys- iol. 2014;118(5):604–12.
[15] Turcotte LP, Abbott MJ. Contraction-induced signaling: evidence of convergent cascades in the regulation of muscle fatty acid metabolism. Can J Physiol Pharmacol. 2012;90(11):1419–33.
[16] Bellinger PM, Minahan CL. Additive benefits of beta-ala- nine supplementation and sprint-interval training. Med Sci Sports Exerc. 2016;48(12):2417–25.
[17] Walter AA, Smith AE, Kendall KL, Stout JR, Cramer JT. Six weeks of high-intensity interval training with and without β-alanine supplementation for improving cardiovascular fitness in women. J Strength Cond Res. 2010;24(5):1199–207.
[18] Clementi E, Nisoli E. Nitric oxide and mitochondrial biogene- sis: a key to long-term regulation of cellular metabolism. Comp Biochem Physiol A Mol Integr Physiol. 2005;142(2):102–10.
[19] Egan B, Carson BP, Garcia-Roves PM, Chibalin AV, Sarsfield FM, Barron N, et al. Exercise intensity-dependent regulation of peroxisome proliferator-activated receptor γ coactivator-1α mRNA abundance is associated with differential activation of upstream signalling kinases in human skeletal muscle. J Physiol. 2010;588(10):1779–90.
[20] Moopanar TR, Allen DG. Reactive oxygen species reduce myofibrillar Ca2+ sensitivity in fatiguing mouse skeletal mus- cle at 37 C. J Physiol. 2005;564(1):189–99.
[21] Gomez-Cabrera M-C, Domenech E, Viña J. Moderate exercise is an antioxidant: upregulation of antioxidant genes by training. Free Radic Biol Med. 2008;44(2):126–31.
[22] Somerville V, Bringans C, Braakhuis A. Polyphenols and performance: a systematic review and meta-analysis. Sports Med. 2017;47(8):1589–99.
[23] Borra MT, Smith BC, Denu JM. Mechanism of human SIRT1 activation by resveratrol. J Biol Chem. 2005;280(17):17187–95.
[24] Gliemann L, Schmidt JF, Olesen J, Bienso RS, Peronard SL, Grandjean SU, et al. Resveratrol blunts the positive effects of exercise training on cardiovascular health in aged men. J Physiol. 2013;591(20):5047–59.
[25] Scribbans TD, Ma JK, Edgett BA, Vorobej KA, Mitchell AS, Zelt JG, et al. Resveratrol supplementation does not augment performance adaptations or fibre-type–specific responses to high- intensity interval training in humans. Appl Physiol Nutr Metab. 2014;39(11):1305–13.
