Metabolizm

Na czym polega katabolizm i anabolizm u sportowca?

W czasie wysiłku mięśnie rozkładają paliwa energetyczne. Przy intensywności powyżej około 60% maksymalnego poboru tlenu (VO2max) głównym paliwem utlenianym do wytworzenia ATP są glukoza z krwi i glikogen mięśniowy¹. Glikogen mięśni i wątroby stanowi tylko 4% wszystkich zapasów energii w organizmie, a mimo to jest głównym paliwem wysiłku o umiarkowanej i wyższej intensywności. W spoczynku mięśnie czerpią z niego niewiele. Przerwy między posiłkami i nocny sen mało zmieniają więc jego stężenie w mięśniach.

Przemiany anaboliczne w mięśniach pobudzają trening i białko z pożywienia. Bodziec wysiłkowy, zwłaszcza trening oporowy, oraz spożycie białka pobudzają syntezę białek mięśniowych. Oba bodźce wzajemnie wzmacniają swoje działanie, gdy białko trafia do organizmu przed treningiem albo po nim². Posiłek z białkiem zwiększa tempo tej syntezy o około 30–100%. Na czczo tempo syntezy jest niższe, a bilans białka mięśniowego jest ujemny. Bez jedzenia pozostaje on ujemny nawet po treningu oporowym. Normy żywienia dla Polski podają dla sportowców trenujących intensywnie dyscypliny wytrzymałościowe lub siłowe 1,2–1,7 g białka na kilogram masy ciała na dobę³. U zawodników wyczynowych w piłce nożnej UEFA wiąże z lepszą adaptacją do treningu spożycie do 1,6–2,2 g/kg na dobę⁴. W okresach niedoboru energii korzystne dla ochrony beztłuszczowej masy ciała może być według pracy konsensusu Międzynarodowego Komitetu Olimpijskiego (MKOl) spożycie do 1,8–2,0 g/kg, zależnie od wielkości deficytu⁵.

Z czego składa się dobowy wydatek energetyczny?

Całkowity dobowy wydatek energetyczny ma cztery składowe: przemianę materii w czasie snu, koszt energetyczny czuwania, termogenezę poposiłkową i wydatek na aktywność fizyczną⁶. W innym podziale wydatek ma trzy części, a dwie pierwsze łączy się w podstawową przemianę materii (PPM)^{6, 7}. PPM jest zwykle największą składową wydatku. Mierzy się ją w spoczynku, w neutralnej temperaturze otoczenia, na czczo i w bezruchu. Można ją też oszacować wzorem z wysokości i masy ciała, wieku oraz płci.

Termogeneza poposiłkowa to wzrost wydatku po spożyciu pokarmu. Przy diecie mieszanej i zrównoważonym bilansie energii wynosi 5–15% dobowego wydatku⁷. Na ogół jej wielkość odpowiada kolejności utleniania składników po posiłku: najwyższa jest po alkoholu, dalej po białku i węglowodanach, a najniższa po tłuszczu. Duży udział białka i alkoholu w diecie ją podnosi, duży udział tłuszczu obniża.

Wydatek na aktywność jest najbardziej zmienną składową całkowitego wydatku⁸. Opisuje go współczynnik aktywności fizycznej (PAL), czyli iloraz całkowitego wydatku i PPM. Przy trybie życia możliwym do utrzymania na stałe wynosi on od 1,1–1,2 do 2,0–2,5. Średnia rośnie od 1,4 w wieku 1 roku do 1,7–1,8 w wieku rozrodczym i spada ponownie do 1,4 w wieku 90 lat. Zawodowi sportowcy dyscyplin wytrzymałościowych mogą osiągać wartości około 4,0. Z samego ilorazu wynika udział PPM w wydatku: przy PAL 1,7 około 59%, przy PAL 4,0 około 25%. Pomiar metodą podwójnie znakowanej wody wykazał, że czterech kolarzy w trwającym ponad 3 tygodnie wyścigu Tour de France zużywało dziennie średnio 4,3–5,3 razy tyle energii, ile wynosiła ich PPM⁹.

Od czego zależy tempo metabolizmu?

Wydatek spoczynkowy wyznaczają wielkość i skład ciała. Większa masa ciała podnosi zapotrzebowanie na energię, ponieważ utrzymanie większego ciała więcej kosztuje. Narządy różnią się przy tym tempem przemian. Według wartości przyjmowanych dla dorosłych spoczynkowy wydatek na kilogram tkanki wynosi na dobę 200 kcal w wątrobie, 240 kcal w mózgu, 440 kcal w sercu i nerkach, 13 kcal w mięśniach szkieletowych i 4,5 kcal w tkance tłuszczowej¹⁰. Badanie 131 zdrowych dorosłych, u których masę narządów zmierzono rezonansem magnetycznym, potwierdziło, że wartości te można stosować przez całe dorosłe życie. U osób po 50. roku życia okazały się jednak zawyżone o 3%.

Duża baza pomiarów metodą podwójnie znakowanej wody objęła osoby w wieku od 8 dni do 95 lat¹¹. Wydatek przeliczony na beztłuszczową masę ciała przewyższał w wieku około 1 roku wartości dorosłych o około 50%. Do poziomu dorosłych spadał około 20. roku życia, między 20. a 60. rokiem pozostawał stały, także w ciąży, a u osób starszych malał.

Znaczenie ma też wytrenowanie. U osób nietrenujących wysiłek zwiększa całkowity wydatek bardziej, niż wynikałoby z kosztu samego programu treningowego. Osoby wytrenowane osiągają wyższą wydajność przy tym samym wydatku dzięki lepszej ekonomii wysiłku.

Czy metabolizm zwalnia przy niedoborze energii?

Przy ograniczeniu jedzenia wydatek spada adaptacyjnie, bo przemiany w tkankach zwalniają, a ilość ruchu maleje.

Wydatek sportowców dyscyplin wytrzymałościowych zmienia się w ciągu sezonu¹². Przegląd systematyczny objął 82 badania wytrzymałościowców w wieku 18–40 lat. Całkowity wydatek był w nich wyższy w okresie startowym niż w przygotowawczym i w obu okresach przewyższał spożycie energii. W okresie startowym wyższe były też masa ciała i beztłuszczowa masa ciała.

W badaniu 332 dorosłych z pięciu populacji, po uwzględnieniu wielkości i składu ciała, osoby bardziej aktywne miały większy całkowity wydatek, ale zależność była wyraźnie silniejsza w niższym zakresie aktywności. U najbardziej aktywnych uczestników wydatek przestawał rosnąć¹³. Autorzy uznali, że wynik przemawia za modelem ograniczonego wydatku, w którym organizm utrzymuje go w wąskim przedziale.

W sporcie niedobór energii opisuje pojęcie niskiej dostępności energii, czyli spożycia niewystarczającego wobec wydatku na wysiłek. Konsensus Międzynarodowego Komitetu Olimpijskiego z 2023 roku wskazuje ją jako przyczynę względnego niedoboru energii w sporcie (RED-S), zespołu szkodliwych skutków dla zdrowia i wyników kobiet oraz mężczyzn¹⁴. W badaniu 61 trenujących kobiet te z czynnościowym podwzgórzowym brakiem miesiączki miały niższą spoczynkową przemianę materii oraz niższe stężenia trijodotyroniny (T3), tyroksyny (T4) i leptyny niż kobiety z prawidłowym cyklem¹⁵.

Jak mierzy się wydatek energetyczny?

Wzorcową metodą oceny aktywności fizycznej w codziennym życiu jest pomiar całkowitego wydatku metodą podwójnie znakowanej wody połączony z pomiarem wydatku spoczynkowego. W protokole opisanym w tym przeglądzie PPM mierzy się kalorymetrią pośrednią pod wentylowanym kapturem przez 30 minut w pozycji leżącej, z pominięciem pierwszych 10 minut. U kolarzy Tour de France metoda podwójnie znakowanej wody wykazała wydatek wyższy niż zapis jedzenia, a różnica rosła w kolejnych odcinkach obserwacji: 12,9%, 21,4% i 35,3%.

Wzory również mają ograniczoną dokładność. W badaniu 217 trenujących kobiet każda z czterech metod szacowania, w tym wzór Harrisa-Benedicta i dwa wzory Cunninghama, zawyżała zmierzoną spoczynkową przemianę materii¹⁶. Stosunek wartości zmierzonej do przewidzianej służy jako wskaźnik niedoboru energii. Próg 0,90 dawał najwyższą czułość przy wzorze Cunninghama z 1980 roku i wzorze Harrisa-Benedicta, przy pozostałych metodach lepszy był próg wyższy, dlatego autorzy nie uznali go za uniwersalny. W 12-miesięcznej obserwacji 14 trenujących kobiet o stałej masie ciała związek tego stosunku ze stężeniem trijodotyroniny pozostawał stały¹⁷.

Najczęstsze pytania

Czy po posiłku metabolizm przyspiesza?

Tak, wydatek po jedzeniu rośnie, a ten wzrost nazywa się termogenezą poposiłkową. Przy diecie mieszanej i zrównoważonym bilansie energii odpowiada za 5–15% dobowego wydatku; zwykle największy jest po alkoholu, mniejszy po białku i węglowodanach, a najmniejszy po tłuszczu.

Czy metabolizm zwalnia z wiekiem?

Zwykle dopiero u osób starszych. W dużej bazie pomiarów wydatek przeliczony na beztłuszczową masę ciała był stały między 20. a 60. rokiem życia, także w ciąży, a malał w starszym wieku.

Ile energii zużywają kolarze w Tour de France?

Średnio 4,3–5,3 razy tyle, ile wynosi ich PPM. Tak wynikło z pomiaru u czterech kolarzy w trwającym ponad 3 tygodnie wyścigu.

Czy wzory dobrze szacują spoczynkową przemianę materii u trenujących kobiet?

Nie zawsze. U 217 trenujących kobiet wszystkie cztery sprawdzone metody, w tym wzór Harrisa-Benedicta i dwa wzory Cunninghama, dawały wynik wyższy od zmierzonego.

Zobacz też: Podstawowa przemiana materii, Całkowita przemiana materii, Termogeneza poposiłkowa, Współczynnik aktywności fizycznej (PAL).

Artykuły: Wiek metaboliczny i wiek biologiczny.