Влияние гормональных изменений, индуцированных приемом пищи, на состав тела

Одной из основных целей многих спортсменов и лиц, занимающихся двигательной активностью, является изменение состава тела, а именно снижение относительного количества жировой ткани и/или увеличение доли скелетных мышц. Гормоны представляют собой основные регуляторы белкового обмена в скелетной мышце, а также обмена триглицеридов в жировой ткани. Как отмечалось выше, количество, качество и время приема пищи влияет на уровень многих гормонов, регулирующих обмен белков и триглицеридов. Таким образом, в теоретической плоскости питание можно рассматривать как стратегию изменения гормонального статуса, регулирующего белковый и липидный баланс, которая в более длительном временном интервале может приводить к снижению массы жировой ткани и/или увеличению массы мышечной ткани.

Вместе с тем прогнозирование влияния пищи определенного состава на белковый и липидный баланс, а также последующие изменения состава тела являются достаточно сложными. Представьте себе, что большинство гормонов, по крайней мере, гормоны влияют на белковый и липидный баланс с помощью разнообразных механизмов и в отличие от ситуации in vitro, in vivo уровень всех этих гормонов после приема пищи изменяется одновременно. Принимая во внимание такое комплексное взаимодействие преобразование информации, которая характеризует изменения гормонов под влиянием приема пищи и физической нагрузки, в конкретные диетические рекомендации, направленные на изменение состава тела, — непростая задача. Было проведено изучение различных стратегии питания в период до и после выполнения физических упражнений и показано, что они позволяют с определенной долей вероятности влиять на уровень гормонов, а также на метаболизм белков и липидов (Volek, 2004), поэтому эти данные могут быть подходящей исходной точкой для обсуждения последствий индуцированных диетой гормональных изменений. Теоретически повышение уровня СТГ, ИФР-I и тестостерона будет положительно влиять на соотношение массы скелетных мышц и жировой ткани, т. е. повышение уровня этих гормонов будет способствовать увеличению мышечной массы и уменьшению массы жировой ткани. Повышение уровня кортизола будет иметь отрицательные последствия для скелетных мышц, однако способствовать усилению липолиза. И, наоборот, повышение уровня инсулина будет положительно влиять на скелетные мышцы и отрицательно на липидный баланс.

Питательные вещества, гормоны и белковый баланс в тканях скелетной мышцы

Физические упражнения, в частности силовая тренировка, стимулируют процессы синтеза и расщепления белка, соотношение которых определяет анаболические изменения в мышечной ткани под влиянием силовых упражнений. Характер взаимодействия питательных веществ и гормонов со специфическими рецепторами в тканях-мишенях (т. е. скелетных мышцах и жировой клетчатке) зависит от количества и состава пищи, а также времени ее приема после физической нагрузки. Индуцированные сократительной активностью механические и химические изменения в мышцах в совокупности с сигналами в виде питательных веществ и гормонов регулируют активность ферментов (например, гликогенсинтазы) и влияют на превращение на генном уровне и преобразование белков (Turner et al., 1988). Кроме того, двигательная активность сопровождается усилением кровообращения в активных скелетных мышцах, что имеет важное значение в случае приема пищи перед занятием, поскольку способствует взаимодействию гормонов и доставке питательных веществ к рецепторам-мишеням во время и после физических упражнений. Совместное воздействие мышечных сокращений и увеличения доступности гормонов и питательных веществ может усиливать транспорт аминокислот и глюкозы в клетки, а также формировать условия, благоприятные для прохождения анаболических процессов. Доступность питательных веществ в этот период времени имеет критическое значение, о чем свидетельствуют результаты исследований, продемонстрировавших низкий уровень ресинтеза гликогена(Pascoe et al., 1993; Roy, Tamopolsky, 1998) и отрицательный белковый баланс (Biolo et al., 1995, 1997) при отсутствии питания после физической нагрузки. Гормональный статус и доступность питательных веществ, способствующие анаболическим процессам, оказывают положительное воздействие на соотношение процессов синтеза и расщепления белков и формируют основу для усиления накопления белка и гипертрофии мышечных волокон в случае продолжительных занятий силовой тренировкой. Происходящее благодаря этому увеличение силовых способностей позволяет повышать интенсивность последующих тренировочных занятий и постепенно наращивать стимулирующее воздействие силовых упражнений. Со временем регулярные занятия силовыми упражнениями приведут к заметному увеличению силы и размера мышц.

Показано, что питание является простым и эффективным способом воздействия на скорость синтеза белка (Svanberg et al., 2000). Введение аминокислот или экзогенное применение их в чистом виде или в сочетании с углеводами стимулирует белковый синтез после занятий физическими упражнениями (Bennet et al., 1989; Biolo et al., 1997; Tipton et al., 1999a, 1999b; Rasmussen et al., 2000). Потребление углеводов после занятий силовыми упражнениями снижает показатели расщепления белка и несколько повышает уровень синтеза некоторых мышечных белков, что может быть обусловлено главным образом повышением концентрации инсулина (Roy et al., 1997). В случае приема белково-углеводных питательных добавок (6 г незаменимых аминокислот и 35 г сахарозы) через 1 и 3 ч после занятия силовыми упражнениями наблюдалось усиление синтеза белка почти на 400 % выше исходного уровня до занятия (Rasmussen et al., 2000). Употребление в пищу добавки того же состава непосредственно перед занятием приводило к усилению транспорта аминокислот к мышцам и еще более значительному повышению суммарного синтеза мышечных белков (Tipton et al., 2001). Показано, что незаменимые аминокислоты являются основными регуляторами синтеза белка в мышцах, а остальные аминокислоты оказывают лишь незначительное регуляторное влияние (Smith К. et al., 1998; Tipton et al., 1999a, 1999b). Аминокислоты с разветвленными боковыми цепями, особенно лейцин, могут быть наиболее важными стимуляторами синтеза белков в скелетных мышцах (Kimball, Jefferson, 2002). Последние исследования показали, что именно внеклеточный уровень незаменимых аминокислот в крови, а не их внутримышечное содержание регулирует синтез белка в мышцах (Bohe et al., 2003). Насколько эти срочные изменения белкового метаболизма в скелетных мышцах взаимосвязаны с долговременными изменениями массы нежировых тканей, неизвестно.

В одном из последних исследований с участием пожилых людей было проведено изучение влияния времени приема белковых и углеводных питательных добавок на изменения размера и силы мышц после 12 недель силовой тренировки (Esmarck et al., 2001). Питательная добавка (10 г белка, 7 г углеводов) употреблялась сразу или через 2 ч после каждого тренировочного занятия. В группе, которая принимала питательную добавку непосредственно после занятия, отмечалось более значительное увеличение мышечной массы, площади мышечных волокон и площади четырехглавой мышцы бедра. Эти данные свидетельствуют о том, что изменение времени приема питательной добавки, которая влияет на гормональный статус и содержание питательных веществ в крови, может влиять также и на долговременные адаптации к физической нагрузке. В частности, прием углеводного и белкового питания сразу после занятия оказался более эффективным с точки зрения увеличения гипертрофии скелетной мышцы и массы мышечной ткани по сравнению с приемом того же питания позднее. Эти результаты не согласуются с данными исследования, в котором у молодых здоровых людей не удалось обнаружить никаких различий в срочных изменениях белкового обмена в случае приема белкового питания через 1 и 3 ч после занятия физическими упражнениями (Rasmussen et al.,2000). Это явное противоречие, которое имеет отношение к времени приема белкового питания, подчеркивает важность параллельного изучения срочных изменений, направленных на определите кинетики белкового синтеза, и продолжительных исследований, направленных на оценку конечного результата с точки зрения размеров мышц. В настоящее время существует только одна такая работа, в которой показано, что применение углеводного питания во время выполнения силовых упражнений представляет собой эффективную стратегию снижения уровня кортизола и степень снижения его уровня непосредственно взаимосвязана с показателями гипертрофии мышечных волокон (Tarpenning et al., 2001).

Практически отсутствуют работы, в которых бы изучался вопрос о влиянии срочных изменений тестостерона, СТГ и ИФР-I на кинетику белкового обмена и долговременные изменения мышечной массы. Лабораторными исследованиями было установлено, что прием пищи влияет на уровень тестостерона в крови и пища смешанного состава изменяет содержание андрогенных стероидов в мышцах в период после физической нагрузки. Это свидетельствует о возможной взаимосвязи между питанием, уровнем тестостерона и белковым метаболизмом в скелетной мышце.

В целом накопленные к настоящему времени данные говорят о том, что сочетание таких факторов, как увеличение доступности аминокислот, повышение уровня инсулина и, возможно, других гормонов после занятий физическими упражнениями, а также определенное время приема пищи (т. е. непосредственно после завершения занятия) может иметь важное значение для достижения максимального анаболического ответа (Esmarck et al., 2001; Tipton et al., 2001). Потребление углеводного и белкового питания непосредственно до или после продолжительной двигательной активности может способствовать созданию идеальных условий для роста мышечной ткани. С точки зрения гормональных и метаболических изменений нет никаких оснований для включения жиров в пищу, которая принимается до или после выполнения физических упражнений.