Glikogen VS trening siłowy na czczo

Glikogen i trening na czczo nadal są tematem, o którym większość ludzi nie wie zbyt dużo. Niestety, dotyczy to również autorów artykułów na portalach, Facebooku czy forach dyskusyjnych. Poniżej opiszę typowe nieprawdziwe stwierdzenia i błędne porady dotyczące treningu aerobowego i interwałowego, które wynikają z braku zrozumienia szlaków energetycznych u człowieka.

Ciemna strona mediów społecznościowych 

Jest to tym bardziej smutne, iż pierwsza lepsza książka dotycząca fizjologii wysiłku precyzyjnie opisuje wszystkie przemiany oraz źródła energii u człowieka. Cóż, trenerzy personalni wolą tworzyć własną fizjologię niż czytać dobre opracowania. Dzięki mediom społecznościowym nieprawdziwe treści szybko są dystrybuowane, a coraz więcej ludzi jest wprowadzanych w błąd. Półprawdy i mity szybko trafiają do ogółu ludzi, a nikt nie zaprząta sobie głowy weryfikacją danych.

Na jednej ze stron, w dziale „porady trenerów” opublikowano tekst „Trening siłowy vs trening aerobowy”. Przyjrzymy się mu bliżej.

K.M. napisał: „Glikogen – jest paliwem, które znajduje się w mięśniach i jest przygotowany do szybkiego wykorzystania. Na przykład, jeśli przebiegliście sprintem 100 metrów, to w tym czasie wasz organizm wykorzystał glikogen, ale nie spalił tłuszczu”.

Do szybkiego wykorzystania przeznaczone są zasoby fosfokreatyny i ATP, można powiedzieć, iż glikogen (zmagazynowana glukoza) jest paliwem II rzutu.

Dla przykładu, źródła energii w pracy mięśniowej dla kolejnych dystansów:

• w biegu na 100 m udział procesów beztlenowych wynosi 90% (10% tlenowych)
• w biegu na 400 m - 75% beztlenowych (25% aerobowych)
• w biegu na 5 km udział procesów tlenowych wynosi aż 87% (13% beztlenowych)
• na 10 km udział procesów tlenowych wynosi 97% (3% beztlenowych)

K.M. napisał: „Po to, żeby spalić tłuszcz, wasz poziom glikogenu musi wynosić zero, co pozwoli otworzyć rezerwowe źródła energii (tłuszcz)”.

Gdyby to była prawda, żaden człowiek nigdy nie pozbyłby się ani grama tkanki tłuszczowej!

Co trzeba zrobić, aby zużyć większość glikogenu?

Aby w większości zużyć glikogen, należy pracować bez przerwy przez 1,5-2 h (np. biegając). A i tak będzie to niezmiernie trudne zadanie, gdyż organizm nie będzie czekał na zużycie najcenniejszego „paliwa”, tylko znacząco przesunie udział pozyskiwanej energii na tłuszcze (wyjątkiem od reguły jest praca z maksymalną i submaksymalną intensywnością – ale jej nie da się kontynuować dłużej niż przez kilka-kilkanaście minut np. w formie interwałów VO2 max.). W trakcie treningu aerobowego w ciągu godziny biegu zużytkujesz ok. 603 kcal (kobieta ok. 60 kg wagi), z tego z glikogenu mięśniowego ok. 228 kcal.

Dla przypomnienia glikogen to nic innego niż zmagazynowana w mięśniach i wątrobie glukoza (cukier prosty). Oczywiście, autor nie ma pojęcia o tym, iż organizm równolegle uruchamia różnorakie szlaki energetyczne. Nawet w spoczynku, gdzie zasoby glikogenu nie są znacząco naruszane glukozą i wolne kwasy tłuszczowe w osoczu krwi zapewniają energię i to równolegle!

Źródła energii w spoczynku:

• tłuszcze są utleniane i dają ok. 56 ± 11% energii (0,08 ± 0,02 g na minutę)
• z węglowodanów pochodzi 44 ± 11% energii (0,15 ± 0,04 g na minutę)

Ograniczona ilość węglowodanów (około 460-530 g) jest przechowywana w organizmie w postaci:

• glikogenu mięśniowego (około 1600 kcal, czyli ok. 400 g glikogenu dla osoby ważącej 70 kg; ciężsi zawodnicy = więcej glikogenu)
• glikogenu wątrobowego (od 70 do 110 g)
• glukozy we krwi (25 g)

Średnio przyjmuje się, iż zasoby węglowodanów w ciele mają od 0,46 do 0,52 kg, czyli odpowiadają zmagazynowanej energii 7,5– 8,4 MJ (1 785–2 000 kcal).

Dodatkowo w ciele składowane jest 7-13 kg tłuszczu (więcej u kobiet, mniej u mężczyzn):

2-10 mmol/ kg "mokrej" masy trójglicerydów składowanych w mięśniach (ang. intramyocellular triglycerides; używa się tu skrótu IMTG), jak podaje Luc J. C. van Loon jest to ok. 0,2 kg (co odpowiada 7,8 MJ lub 1 850 kcal). Jest to lokalne źródło energii do pracy wytrzymałościowej, są to miocyty przechowujące kropelki tłuszczu w tkance mięśniowej. Najwięcej przechowują włókna typu I, wytrzymałościowe, gdyż... tłuszcz jest głównym źródłem energii w pracy długotrwałej (obok glikogenu, także zużywanego).

Od 7 do 12 kg w postaci tłuszczu podskórnego (adipocyty), czyli od 63000 do 110 000 (stu dziesięciu tysięcy kilokalorii!), to jest właśnie tłuszcz, którego chcą się pozbyć kobiety i mężczyźni.

Pewien procent w postaci tłuszczu wisceralnego (wokół narządów wewnętrznych; szkodliwy dla zdrowia).

Pewien procent w postaci tłuszczu w lipoproteinach, krążącego we krwi (osocze).

Uwagi: zawartość glikogenu różni się u osób wytrenowanych oraz nie, dodatkowo zawartość IMTG w mięśniach oraz glikogenu zmienia się wraz z wiekiem! Osoby starsze mają większe zasoby IMTG w mięśniach, szczególnie jeśli zajmują się regularnie treningiem w środowisku tlenowym. Najprawdopodobniej można wyjaśnić to zjawisko zmianami postępującymi w tkance mięśniowej wraz z wiekiem (spadek ilości włókien typu II, zmianami w proporcjach włókien typu I/IIA/IIX; zjawisko określa się jako spadek jakości mięśni).

U starszych, wytrenowanych wytrzymałościowo zawodników, stwierdzono większe zasoby IMTG, zaś niższe węglowodanów (glikogenu) w porównaniu do zawodników młodych, trenujących w podobny sposób. Glikogen jest użytkowany w procesie zwanym glikogenolizą. I tu ważna uwaga – zasoby glikogenu mięśniowego są użytkowane lokalnie, do krwi glukozę wydziela wątroba (jej poziom jest stały i nie może podlegać dużym wahaniom). Homeostazę glukozy zapewniają insulina, glukagon, adrenalina, noradrenalina, kortyzol oraz hormon wzrostu.

Oto dane pochodzące z eksperymentu Van Loon i WSP. 2001,8 cyklistów zbadano w trakcie spoczynku oraz 3-ech prób trwających po 30 minut, z różną intensywnością względną. Najpierw przeprowadzano 60-minutowe pomiary spoczynkowe, następnie 3 próby po 30 minut każda. Użyto znakowanej glukozy (6,6-2H2) oraz tłuszczu (U-13C). Pobrano próbki krwi, mięśni oraz sprawdzono substraty wydalane przy oddychaniu (wymiana gazowa). Znakowane izotopy podano dożylnie.

Przy intensywności poniżej 30% maksymalnego pochłaniania tlenu (<56% tętna maksymalnego):

• większość energii zapewnia utlenianie wolnych kwasów tłuszczowych w osoczu krwi (ang. plasma FFA)
• jednakże bardzo mały lub żaden jest tu udział IMTG (trójglicerydów składowanych w mięśniach) oraz triacylogliceroli lipoprotein osocza
• główne źródło tłuszczu to triacyloglicerole tkanki tłuszczowej

Przy intensywności wysiłku 40% maksymalnego:

• 31% energii zapewniały wolne kwasy tłuszczowe
• 24% energii inne źródła tłuszczu
• 10% pochodziło z glukozy w plazmie (osoczu krwi)
• 35% zapewniała glukoza zmagazynowana jako glikogen mięśniowy

Jak widać, przy niewielkiej intensywności aż 45% energii zapewnia glukoza, 55% tłuszcze.

Przy intensywności wysiłku 55% maksymalnego:

• 25% energii zapewniały wolne kwasy tłuszczowe
• 24% energii inne źródła tłuszczu
• 13% pochodziło z glukozy w plazmie (osoczu krwi)
• 38% zapewniała glukoza zmagazynowana jako glikogen mięśniowy

Im wyższa intensywność pracy, tym większa rola węglowodanów. Przy intensywności 55% - 51% energii pochodziło z glikogenu i glukozy z osocza krwi, 49% z tłuszczy.

Przy intensywności wysiłku 75% maksymalnego:

• 15% energii zapewniały wolne kwasy tłuszczowe
• 9% energii inne źródła tłuszczu
• 18% pochodziło z glukozy w plazmie (osoczu krwi)
• 58% zapewniała glukoza zmagazynowana jako glikogen mięśniowy

Im cięższa praca, tym udział węglowodanów jest większy. W przypadku intensywności rzędu 75%, aż 76% energii zapewniają węglowodany, tylko 24% pochodzi z tłuszczy.

Ale ... to wszystko nie takie proste, w późniejszych badaniach tego samego autora (Luc J. C. van Loon, 2004) dokładniej rozdzielono poszczególne substraty energetyczne:

W spoczynku główne źródło energii to wolne kwasy tłuszczowe (FFA, free fatty acids) krążące w plazmie (osoczu krwi) oraz glukoza krążąca w plazmie.

Przy obciążeniu rzędu 40% wysiłku maksymalnego wolne kwasy tłuszczowe krążące w plazmie dostarczają 31% całkowitej energii, rośnie znacząco udział triglicerydów w mięśniach (IMTG) oraz plazmie krwi, niewielką rolę odgrywa glukoza w plazmie oraz duże znaczenie ma glikogen (35%).

Przy dalszym zwiększaniu intensywności pracy (np. do 75% maksimum) pierwszoplanowym źródłem energii staje się glikogen, pewną rolę odgrywa glukoza w plazmie; o wiele mniejszy jest udział tłuszczy w postaci FFA oraz TG.

Podsumowanie

Poziom glikogenu ma się nijak do użytkowania np. FFA (np. IMTG), organizm równolegle korzysta z różnych szlaków energetycznych.

Kolejny mit

K.M. napisał: "Można to osiągnąć w jeden z następujących sposobów: przez dostatecznie długi czas wykonywać trening aerobowy (pierwsze 20-25 minut pozwala na wykorzystanie glikogenu, potem pali się tłuszcz). Taki trening powinien trwać około 50 minut, ale nie więcej. Może też robić cardio od razu po treningu siłowym (czyli już w tym czasie wykorzystasz cały swój zapas glikogenu)."

Tu autor napisał kolejne herezje. W normalnych warunkach tłuszcz o wiele szybciej zacznie być wykorzystywany jako materiał energetyczny. Nawet w spoczynku większość energii pochodzi z tłuszczu! Po drugie – autor nie ma pojęcia, iż należy trenować 1,5 do 2 h z bardzo wysoką intensywnością, aby zużyć większość glikogenu (zasoby mają 1600-2000 kcal w zależności od wieku, wagi, profilu hormonalnego oraz wytrenowania danej osoby).

Realne zużycie glikogenu w trakcie pracy oporowej jest niewielkie: trening kulturystyczny (70-80% CM) dla mężczyzny ważącego 100 kg to wydatek rzędu 630-700 kcal w ciągu godziny. Dwugodzinna sesja siłowa to wydatek (w najlepszym razie) 1400 kcal. Zostaje spory zapas. Istnieją znikome szanse na zużycie całego zapasu glikogenu (zresztą oznaczałoby to poważne ryzyko dla zdrowia, szczególnie jeśli mowa o glikogenie wątrobowym).

Ponadto, jak pisałem wcześniej – nadszarpnięcie zasobów glikogenu z reguły ma się nijak do „spalania” tkanki tłuszczowej.

K.M. napisał: "Wykonując cardio przed śniadaniem – rano mamy bardzo niski zapas glikogenu."

Ciekawe, gdzie ten glikogen „ucieka” w nocy, skoro wg badań Christopher M Junga i wsp. zużywamy ok. 480 kcal w ciągu nocy (4,4 kJ/minutę).

W cytowanym badaniu:

Dzienny wydatek energetyczny średnio nie przekraczał 8500 kJ, czyli był mniejszy niż 2030 kcal. Wydatek energetyczny był większy o 7% dla osób, które nie spały (wydatkowały one średnio 562 ± 8,61 kJ, czyli 134 ± 2,06 kcal więcej w ciągu doby). Osoby, które nie spały wydatkowały w ciągu nocy o 32% więcej energii w porównaniu do przespanej, 8-godzinnej, nocy (więcej o 673 ± 10,4 kJ, czyli 161 kcal)

Poza tym chciałem przypomnieć, iż od 56 do 67% z tych 480 kcal w ciągu nocy pochodzi z ... tłuszczy, nie z węglowodanów. A więc w nocy w najgorszym wariancie badani stracili 268 kcal z węglowodanów, a więc ledwie 67 g glikogenu (zasoby glikogenu mają 400-500 g, 1600-2000 kcal). A więc, czy zużycie 16% paliwa oznacza, iż w baku mamy „bardzo niski zapas”? Z kolei zapasy tłuszczy wystarczyłyby na wiele miesięcy snu.

Czy trening na czczo się opłaca?

Najnowsza metaanaliza danych, przeprowadzona przez Vieira AF i wsp., opublikowana we wrześniu 2016 roku, rozwiewa złudzenia. Wzięto pod uwagę 10405 artykułów, 27 badań, łącznie, opartych o materiał, w którym wzięło udział 273 uczestników. Co prawda, w trakcie treningu na czczo znacząco rośnie udział utlenianych tłuszczy w porównaniu do treningu po posiłku, ale... udział NEFA (nonesterified fatty acids (NEFA), znanych jako FFA ang. free fatty acids (wolne kwasy tłuszczowe, WKT) – był prawie identyczny w obu przypadkach. Co to znaczy?

Spalanie tłuszczu wcale nie przyspieszyło w warunkach „na czczo” – gdyż z podskórnej tkanki tłuszczowej uwalnianych było prawie tyle samo wolnych kwasów tłuszczowych. Głównym źródłem NEFA są podskórna tkanka tłuszczowa składowana na brzuchu, znacznie mniej pochodzi z nóg oraz (wbrew obiegowym przekonaniom) bardzo niewiele pochodzi z tłuszczu wisceralnego, czyli tego „upakowanego” wokół narządów wewnętrznych.

Mało tego, jeśli u kogoś w osoczu występują wysokie stężenia WKT to znaczy, że mamy bardzo poważny problem np. chorobę metaboliczną. W badaniach stwierdzono, iż osoby otyłe średnio mają 20% więcej WKT rano, w porównaniu do osób o normalnym składzie ciała.

Poza tym cytowana metaanaliza nie uwzględnia:

Że bardzo bogatym źródłem tłuszczu jest ten składowany w ... mięśniach, jako podręczne źródło energii, co sprawia, iż niekoniecznie będziesz pozbywać się podskórnej tkanki tłuszczowej. Mowa o IMTG - tego typu trójglicerydy są odbudowywane po wysiłku, podobnie jak glikogen - więc czy jest się z czego cieszyć? Spalasz tłuszcz, a nie zapytasz JAKI?

Co się dzieje z metabolizmem do 24 h po zakończeniu pracy, a to ma kluczowe znaczenie dla pozbywania się tłuszczu, tylko 15-30% tłuszczu jest „spalane” w trakcie aktywności fizycznej,

Co się dzieje z mięśniami przy treningu na czczo – jaka jest utrata suchej masy mięśniowej?

Tego, iż tracisz termiczny efekt pożywienia oraz wpływu pokarmu na metabolizm (np. białko może znacząco wpłynąć na metabolizm).

Słowo końcowe: włoscy naukowcy (Paoli i wsp.) w 2011 roku sprawdzili [9], czy trening na czczo oraz po posiłku wpływa na „spalanie tłuszczu”. 8 młodych mężczyzn wykonywało dwa różne treningi: 36 minut powolnego cardio z tętnem rzędu 65% maksymalnego, na czczo lub 36 minut powolnego cardio z tętnem rzędu 65% maksymalnego, zaraz po NIEWIELKIM posiłku.

Sprawdzono wpływ na pobór tlenu (VO2), utylizację substratów energetycznych w trakcie oraz 24 godziny po zakończeniu treningu aerobowego. Wyniki? 24 h po zakończeniu treningu grupa spożywająca posiłek przed treningiem spalała więcej tkanki tłuszczowej oraz więcej kalorii od grupy trenującej na czczo (większa konsumpcja tlenu). Naukowcy wysnuli wniosek, że trening po posiłku jest bardziej skuteczny w spalaniu tkanki tłuszczowej!

Referencje:

• “Endokrynologia wysiłku fizycznego u sportowców” Marek Mędraś, MEDPHARM POLSKA, wydanie I, 2010
• Luc J C van Loon J Physiol. Oct 1, 2001; 536(Pt 1): 295–304. doi: 10.1111/j.1469-7793.2001.00295.x “The effects of increasing exercise intensity on muscle fuel utilisation in humans” http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2278845/
• Luc J. C. van Loon “Use of intramuscular triacylglycerol as a substrate source during exercise in humans” http://jap.physiology.org/content/jap/97/4/1170.full.pdf
• John J. Dubé,1 Nicholas T. Broskey,1,2 Alex A. Despines,1 Maja Stefanovic-Racic,1 Frederico G.S. Toledo,1 Bret H. Goodpaster,1 and Francesca Amati1,2 “Muscle Characteristics and Substrate Energetics in Lifelong Endurance Athletes” https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4760922/
• Christopher M Jung,1 Edward L Melanson,2 Emily J Frydendall,1 Leigh Perreault,2 Robert H Eckel,2 and Kenneth P Wright1,2 “Energy expenditure during sleep, sleep deprivation and sleep following sleep deprivation in adult humans” https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3039272/
• “Effects of aerobic exercise performed in fasted v. fed state on fat and carbohydrate metabolism in adults: a systematic review and meta-analysis”. Br J Nutr. 2016 Sep 9:1-12. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27609363
• “Fatty Acids, Obesity, and Insulin Resistance: Time for a Reevaluation” http://diabetes.diabetesjournals.org/content/60/10/2441
• Exercising fasting or fed to enhance fat loss? Influence of food intake on respiratory ratio and excess postexercise oxygen consumption after a bout of endurance training. Int J Sport Nutr Exerc Metab. 2011 Feb;21(1):48-54. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21411835
• Maria Güemes, Sofia A. Rahman, Khalid Hussain “What is a normal blood glucose?”