Рис. 15.9. Два режима осуществления гликогенной нагрузки: 1,2— диета с высоким содержанием угле-
водов; 3 — с низким содержанием углеводов; 4 — смешанная диета. Данные Астранда (1979), Шермана и
соавт. (1981)
Вода накапливается в организме с интенсивностью около 2,6 г воды на каждый грамм гликогена.
Следовательно, повышение или снижение концентрации гликогена в мышцах и печени приводит к
изменению массы тела на 1 — 3 фунта (0,45 — 1,36 кг). Некоторые ученые советуют контролировать концентрацию гликогена в мышцах и печени, измеряя массу тела спортсмена рано утром после пробуждения и опорожнения мочевого пузыря. Резкое снижение массы тела может свидетельствовать о неспособности восполнить запасы гликогена, дефиците воды в организме или и о том и другом.
Спортсмены, которым предстоит тренироваться или принимать участие в соревнованиях, требующих приложения максимальных усилий в течение нескольких дней подряд, должны стремиться как можно быстрее восполнять запасы гликогена в печени и мышцах. Хотя запасы гликогена в печени могут истощиться через 2 ч после выполнения физической нагрузки с интенсивностью 70 % МПК, потребление пищи, богатой углеводами, обеспечивает восстановление нормальных уровней в течение нескольких часов. С другой стороны, ресинтез мышечного гликогена протекает медленнее, обычные уровни после значительной физической нагрузки, например, после марафонского бега, восстанавливаются в течение нескольких дней
(рис. 15.10) [4, 24]. Как показали результаты исследований, проведенных в конце 80-х годов, ресинтез мышечного гликогена протекает быстрее, если испытуемые потребляют не менее 50 г (около 0,7 г-кг"' массы тела) глюкозы каждые 2 ч после выполнения физической работы [5, 19]. Потребление большего количества глюкозы не ускоряет процесс восстановления запасов мышечного гликогена. В первые 2 ч после физической нагрузки интенсивность ресинтеза гликогена составляет 7 — 8 % (7 — 7 ммоль-кг
1 мышцы в час), что выше обычной — 5 — 6 % в час [18]. Таким образом, спортсмен, восстанавливающийся после изнурительной физической нагрузки, должен потреблять достаточное количество углеводов сразу же после ее завершения.
Дни после соревнования по марафону Рис. 15.10. Ресинтез мышечного гликогена — медленный процесс; для восстановления нормального уровня гликогена после изнурительной физической нагрузки требуется несколько дней: 1 — гликоген; 2 — гликогенсинтаза ФУНКЦИЯ ЖЕЛУДОЧНО-КИШЕЧНОГО ТРАКТА ВО ВРЕМЯ ФИЗИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ Прежде чем растворы абсорбируются кровью, они
должны пройти через желудок и тонкую кишку, где завершается процесс усвоения и питательные вещества попадают в кровь. В этом разделе мы рассмотрим, как функционирует желудочно-кишеч-ный тракт во время физической нагрузки и как это влияет на создание оптимальных спортивных напитков. Как "справляется" эта система с потребленным раствором во время физической нагрузки?
ОПОРОЖНЕНИЕ ЖЕЛУДКА
Когда пища находится в желудке, она смешивается с его секреторными жидкостями, в которых содержатся пищеварительные ферменты, расщепляющие продукты питания на маленькие подгруппы, а также соляная кислота, активирующая некоторые ферменты и уничтожающая бактерии. Эти секреторные жидкости очень важны для усвоения потребляемой пищи и абсорбции содержащихся в ней питательных веществ.
После смешивания пищи с секреторными жидкостями она переходит из желудка в тонкую кишку (двенадца- типерстную кишку).
Хотя нервная и гормональная регуляции процесса опорожнения желудка изучены недостаточно, известно, что на скорость продвижения растворов по желудку влияет множество различных стимулов. Как видно из табл. 15.10, они включают объем поглощенной пищи; ее калорийность; состав и осмоляльность содержимого желудка; температуру и рН поглощенной пищи.
Кроме этих факторов, по имеющимся данным на интенсивность опорожнения желудка влияют также кофеин, фаза менструального цикла, условия окружающей среды, эмоциональный дистресс и суточные
(циркадные) изменения [10].
Таблица 15.10. Влияние состава растворов на интенсивность опорожнения желудка А что же физическая нагрузка? Мы уже отмечали, что потребление углеводных растворов во время продолжительной физической нагрузки благоприятно влияет на работоспособность. Как же влияет физическая нагрузка на интенсивность опорожнения желудка? Рассмотрим различные компоненты физической нагрузки и их влияние.
Интенсивность физической нагрузки Интенсивная физическая нагрузка (около 70 — 80 % МПК) значительно замедляет интенсивность опорожнения желудка. Еще в 1833 г. Бомон подчеркнул, что утомительная физическая нагрузка замедляет процесс пищеварения. Спустя почти столетие ученые установили, что даже средняя физическая нагрузка (бег на 2 — 3 мили, или 3,2 — 4,8 км) замедляет опорожнение желудка после легкой пищи и снижает секрецию у молодых мужчин.
Менее интенсивная мышечная деятельность, например ходьба, повышает интенсивность опорожнения желудка и не снижает желудочную секрецию. Это подтвердили результаты недавних ис- следований. Кроме того, тот же Бомон установил, что опорожнение желудка происходит быстрее во время ходьбы и беседы с другом, чем во время ходьбы в одиночку, продемонстрировав, таким образом, важность психологических
факторов. Какие можно сделать из этого выводы?
Результаты большинства исследований свидетельствуют, что интенсивная мышечная нагрузка снижает интенсивность опорожнения желудка. В то же время при менее интенсивной нагрузке порядка менее 70 — 80
% МПК интенсивность опорожнения желудка почти такая же, как и в состоянии покоя [11, 22].
Следовательно, физиологические механизмы, регулирующие интенсивность опорожнения желудка в состоянии покоя и при небольшой-средней физической нагрузке, очевидно, подобны. Различия в интенсивности опорожнения желудка, наблюдавшиеся при менее интенсивной физической нагрузке, могли быть обусловлены типом физической нагрузки (речь об этом пойдет чуть ниже).
Интенсивность физической нагрузки, при которой нарушается обычный процесс опорожнения желудка, колеблется в зависимости от уровня подготовленности спортсмена. У одного человека простая ходьба в быстром темпе может замедлить процесс опорожнения желудка, тогда как у другого, регулярно тренирующегося, даже бег на 2 мили (3,2 км) не повлияет на интенсивность этого процесса. Следовательно, чем выше уровень подготовленности человека, тем меньше степень влияния физической нагрузки на функ- цию желудка. Это объясняется тем, что при одинаковой интенсивности мышечной деятельности физически более подготовленный человек выполняет одинаковую нагрузку при меньшем проценте МПК, чем менее подготовленный.
Продолжительность физической нагрузки С целью определения влияния продолжительности физической нагрузки (2-часовая езда на велосипеде) на интенсивность опорожнения желудка была проведена серия исследований [II]. Несмотря на утомительное влияние физической нагрузки, интенсивность опорожнения желудка не изменялась. На основании этих результатов можно сделать вывод, что интенсивность опорожнения желудка при продолжительной
4^изической нагрузке (менее 2 ч) такая же, как и в покое. Подобная физическая нагрузка, как правило, выполняется с интенсивностью ниже 80 % МПК.
Режим физической нагрузки Рассмотрим теперь, как влияет режим физической нагрузки на интенсивность опорожнения желудка.
Установлено, например, что водные и углеводные растворы выводятся из желудка на 38 % быстрее при выполнении средней физической нагрузки на тредбане, чем в состоянии бездеятельности после приема пищи
[22]. Езда на велосипеде при субмаксимальном МПК может вызывать повышение интенсивности опорожнения желудка, однако последние результаты исследований оказались несколько противоречивыми
[10|.
Сравнивали влияние различных режимов
физических нагрузок на интенсивность опорожнения желудка после потребления углеводных растворов во время отдыха в течение 20 и 120 мин, бега и езды на велосипеде
[10]. Интенсивность опорожнения была значительно выше во время бега, чем во время езды на велосипеде, а также во время 20-минутной физической активности по сравнению с отдыхом такой же продолжительности.
Вместе с тем интенсивность опорожнения желудка при езде на велосипеде в течение 120 мин практически не отличалась от таковой, наблюдавшейся при отдыхе в течение такого же периода времени. В другом исследовании не наблюдали различий в интенсивности опорожнения желудка во время езды на велосипеде и во время отдыха в течение 15 — 120 мин.
Таким образом, влияние езды на велосипеде на интенсивность опорожнения желудка не совсем понятно.
Вместе с тем умеренно интенсивный бег или ходьба ускоряют процесс опорожнения желудка. Считают, что бег на лыжах также повышает интенсивность опорожнения желудка; информации о влиянии других видов физической нагрузки на интенсивность опорожнения желудка в настоящее время не существует [10]. Тем не менее мы можем предположить, что различные виды физических нагрузок могут по-разному влиять на интенсивность опорожнения желудка.
АБСОРБЦИЯ ПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ КИШЕЧНИКОМ
При потреблении углеводов во время физической нагрузки циклического характера абсорбция их кишечником несколько задерживается, поскольку большинство углеводных растворов находится непродолжительное время в желудке. Поэтому следы любого раствора, содержащего сахара, не наблюдаются в крови в первые 5 — 7 мин после потребления. Эта задержка позволяет желудку доставить жидкости, которые быстро абсорбируются тонкой кишкой.
Процесс
усвоения завершается в тонкой кишке, затем питательные вещества попадают в кровь. Этот процесс непосредственно влияет на гомеостаз жидкости и энергии во время физической нагрузки. Следует отметить, что не все продукты усвоения абсорбируются с одинаковой интенсивностью или посредством одних и тех же механизмов. В следующих разделах мы кратко рассмотрим основные факторы, влияющие на процесс абсорбции.
В кишечнике ежедневно содержится около 6л жидкости [16]: 2л потребленной жидкости; 1,5 л слюны; 5,5 л жслудочно-кишечных соков (секреторных жидкостей). Около 60 % этой жидкости абсорбируется из двенадцатиперстной и тощей кишок, 20 % — из подвздошной и 15 % — из толстой. Остальное количество остается в толстой кишке и экскретируется с фекалиями.
Как же влияет физическая нагрузка на абсорбцию кишечником? По мнению многих физиологов, при средней—интенсивной физической нагрузке кровоснабжение кишок снижается.
Уменьшение кровоснабжения предполагает пониженную абсорбцию. Однако Фордтрен и Салтен установили, что при интенсивности физической нагрузки порядка 75 % МПК абсорбция жидкости, содержащей углеводы и хлористый натрий, не нарушается [14]. На основании этого был сделан вывод, что в большинстве случаев при выполнении физической нагрузки кровоснабжение кишечника и перистальтика не играют существенной роли в изменении степени абсорбции.
В то же время относительно распространены случаи желудочно-кишечного дистресса при значительной физической нагрузке, например, беге на длинные дистанции или соревновании по триатлону, свидетельствующие о серьезных изменениях функции кишечника. Спазмы желудка в таких случаях могут свидетельствовать о нарушении транспорта кислорода к тканям желудка.
Случаи возникновения диареи во время физической нагрузки циклического характера (марафонском беге), по-видимому, обусловлены причинами психогенного или эмоционального порядка. Предстартовое возбуждение может ускорять прохождение веществ по кишечнику, сокращая время абсорбции воды. Этот вид диареи обусловлен чрезмерной стимуляцией парасимпатической нервной системы, что, в свою очередь, стимулирует перистальтику кишечника и секрецию слизи в толстой кишке. Оба эта фактора предотвращают нормальную абсорбцию воды из фекалий, приводят к возникновению диареи. Отмечено несколько случаев желудочно-кишеч-ных кровотечений, что может указывать на ишемическую (нехватка кислорода) травму выстилки кишечника.
Множество факторов может влиять на абсорбцию во время выполнения физической нагрузки — режим нагрузки, температура окружающей среды, состав потребляемых растворов. В некоторых исследованиях отмечали пониженную интенсивность абсорбции воды, Na+,К+,и С- во время физической нагрузки. Вместе с тем авторы большинства исследований сходятся на том, что физическая нагрузка не влияет на абсорбцию ки- шечника [14, 16].
ИЗГОТОВЛЕНИЕ СПОРТИВНЫХ НАПИТКОВ Мы уже отмечали, что потребление углеводных растворов во время выполнения физической нагрузки положительно влияет на уровень мышечной деятельности, обеспечивая достаточное количество "топлива" для образования энергии, а также адекватное количество жидкости для осуществления регидратации. Нам осталось выяснить, какие напитки лучше всего потреблять во время мышечной деятельности. Как установлено, адекватное потребление углеводов необходимо для поддержания энергетических уровней.
Именно поэтому изготовители спортивных напитков сконцентрировали свое внимание на производстве уг- леводсодержащих растворов.
Рассмотрим некоторые факторы, которые следует принимать во внимание при изготовлении спортивных напитков, направленных на оптимизацию спортивной деятельности.
ТИП УГЛЕВОДОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В НАПИТКЕ
Является ли глюкоза лучшим сахаром для использования в спортивных напитках? Молекулы других
Сахаров могут быстрее выводиться из желудка, чем глюкоза. Например, в первых исследованиях было установлено, что растворы мальто-декстрина (концентрация 5 г на 100 мл раствора) выводятся из желудка значительно быстрее, чем раствор глюкозы такой же концентрации. Однако последующие исследования это не подтвердили, что позволило ученым сделать вывод, что интенсивность выведения этих растворов из желудка практически одинакова. Вместе с тем фруктоза может выводиться из желудка быстрее, чем другие углеводы. Потребление фруктозы в концентрации менее 200 ммоль-л"' практически не замедляло интенсивность опорожнения желудка. Некоторые другие виды Сахаров — мальтоза, сахароза, галактоза и лактоза —могут даже тормозить процесс опорожнения желудка. Следовательно, кроме концентрации, большую роль играет вид углеводов, используемых в растворе. Большинство коммерческих спортивных напитков содержат смесь глюкозы, сахарозы, фруктозы и мальтодекстринов.
КОНЦЕНТРАЦИЯ УГЛЕВОДОВ
Обычно углеводные растворы медленнее выводятся из желудка, чем вода или слабый раствор хлористого натрия [11, 12, 14]. По мнению ученых, главный показатель интенсивности выведения из желудка, а также абсорбции кишечником — калорийность напитка, отражающая концентрацию. Более концентрированные растворы дольше остаются в желудке, чем вода или более слабые растворы. Как видно из рис. 15.11, повыше- ние концентрации глюкозы в напитке значительно снижает интенсивность опорожнения желудка. Например,
400 мл слабого раствора глюкозы (139 ммоль-л
1
) почти полностью выводятся из желудка за 20 мин, тогда как на выведение такого же объема концентрированного раствора глюкозы (834 ммоль'л') уходит почти 2 ч.
Следует также отметить, что даже при выведении из желудка небольшого количества концентрированного глюкозного напитка в нем содержится значительно больше сахара, чем в большем объеме более слабого концентрированного напитка вследствие более высокой концентрации. Как видно из табл. 15.11, несмотря на пониженную интенсивность опорожнения желудка, более концентрированные растворы обеспечивают кишечник
большим количеством глюкозы за минуту, чем менее концентрированные.
О 139 278 556 834 Содержание углеводов, ммоль-л"' Рис. 15.11. Взаимосвязь между концентрацией углеводов в растворе и интенсивностью опорожнения желудка Согласно результатам первых исследований, спортивный напиток должен был содержать менее 2,5 г сахара на 100 мл воды, чтобы ускорить его прохождение через желудок. К сожалению, такое небольшое количество углеводов недостаточно для процессов образования энергии. Даже если выпивать 200 мл такого напитка каждые 15 мин во время длительного забега, потребление углеводов составит всего лишь 20 гч"'.
Согласно последним исследованиям, повышение работоспособности возможно только при потреблении сахара не менее 50 г-ч"'.
Большинство коммерческих спортивных напитков содержат всего около 6 — 8 г сахара на 100 мл.
Спортсмену, занимающемуся циклическими видами спорта, придется выпивать около 625 — 833 мл таких напитков каждый час, чтобы обеспечить организм нужным количеством углеводов. Однако большинство людей во время физической нагрузки в состоянии выпивать жидкости около 270 — 450 мл-ч"'. Поэтому эффективными можно считать лишь напитки, содержащие не менее 11 г углеводов на 100 мл. Большинство напитков, имеющихся в продаже, не отвечают этому требованию. Следует также отметить, что подобная "богатая" углеводами смесь может задерживаться в желудке, забирать воду из его выстилки и вызывать неприятное ощущение переполненного желудка.
РЕГИДРАТАЦИЯ С ПОМОЩЬЮ СПОРТИВНЫХ НАПИТКОВ
Потребление жидкости во время выполнения физической нагрузки снижает риск существенного обезвоживания организма. По мнению некоторых специалистов, добавление глюкозы в регидрата-ционные напитки не только обеспечивает организм дополнительным источником энергии, но и может стимулировать абсорбцию воды и натрия. Вспомним, что при задержке в организме натрия, он вызывает задержку большего количества воды. Кроме того, некоторые физиологи считают, что натрий необходим для осуществления транспорта глюкозы.
Согласно
этим предположениям, включение натрия в состав спортивных напитков оправдано, однако как взаимодействуют между собой глюкоза и натрий, пока неизвестно. Исследования этой проблемы велись с использованием для анализа содержимого трубки, вставленной в желудок. Следовательно, они не учитывали естественный вклад со стороны желудка натрия и других ионов в состав потребляемых растворов. Поэтому целесообразность включения натрия в состав спортивных напитков остается невыясненной. Некоторые предлагают включать в состав электролитных и глюкозных напитков аминокислоты с целью повышения абсорбции напитков, однако и это предложение пока недостаточно тщательно изучено.
КАКОЙ НАПИТОК ЛУЧШЕ
Спортсмены, естественно, не будут пить невкусные напитки. К сожалению, наши вкусы сильно отличаются. Кроме того, то, что кажется вкусным и хорошим до и после продолжительной физической
нагрузки, выполняемой в условиях повышенной температуры окружающей среды, не обязательно оказывается таким же вкусным непосредственно во время выполнения нагрузки. Недавно проводилось исследование, что предпочитают потреблять бегуны и велосипедисты во время выполнения физической нагрузки на протяжении 60 мин. Большинство из 50 испытуемых выбрали напиток с легким запахом и незначительным привкусом. Этим критериям отвечает лишь небольшое количество коммерческих спортивных напитков.
Т а б л и ц а 15.11
Скачать 1.93 Mb.