BCAA, arginina, cytrulina, a interwały, pływanie i sprinty

BCAA znalazły swoje zastosowanie w preparatach stosowanych przed i po treningu (interwałowym, siłowym, aerobowym). Są kluczowe dla wzrostu mięśni, czyli pożądanej przez wszystkich sportowców hipertrofii.

1. Mechanizm zmęczenia w trakcie interwałów i aerobów
2. Kluczowe aminokwasy dla człowieka
3. Które aminokwasy są niezbędne w pożywieniu?
4. Jakie właściwości ma arginina?
5. Jakie właściwości ma cytrulina?
6. BCAA, arginina i cytrulina, a interwały
7. Podsumowanie

Arginina w różnych formach jest obecnie jednym z najczęściej stosowanych preparatów, występuje w tzw. boosterach azotowych i różnego rodzaju mieszankach przedtreningowych. Cytrulina bardzo często znajduje się w składzie preparatów mających poprawiać jakość treningu, przy tym pozwala ciężej trenować, zwiększa przepływ krwi przez mięśnie, co sprawia, iż szybciej są z nich usuwane metabolity.

Mechanizm zmęczenia w trakcie interwałów i aerobów

Naukowcy uważają, iż dla powstawania zmęczenia znaczenie mają zjawiska lokalne, obwodowe lub mięśniowe (ang. peripheral fatigue), jak i te centralne, związane z układem nerwowym. Ten drugi mechanizm nazywa się zmęczeniem ośrodkowym (ang. central fatigue).

Zjawiska lokalne, mięśniowe są związane z: 

• ograniczeniami w systemie zaopatrywania w energię (beztlenowym i tlenowym)
• nagromadzeniem metabolitów, takich jak nieorganiczny fosforan (Pi), związanych z rozkładem fosfokreatyny (szczególnie ma to znaczenie przy powtarzanych sprintach, skokach, walce zapaśniczej, podnoszeniu ciężarów i innej pracy krótkotrwałej) 
• nagromadzeniem jonów wodoru, które upośledzają funkcję aparatu kurczliwego mięśni 
• zużyciem zasobów glikogenu i w mniejszym stopniu tłuszczy wewnątrzmięśniowych (IMTG, IMAT) (uwaga: przy wysiłku długotrwałym, pracy trwającej kilkanaście sekund, kilka-kilkanaście minut czy nawet powyżej godziny, zasoby glikogenu w zupełności zaspokajają zapotrzebowanie energetyczne, tym bardziej, iż nie są jedynym, a jednym z wielu zasobów energetycznych ustroju)

Mechanizmy ośrodkowe są związane z:

• wzrostem stężenia mózgowego neuroprzekaźnika serotoniny (5-hydroksytryptaminy) podczas ćwiczeń. Zwiększone stężenie serotoniny w mózgu może prowadzić do uczucia zmęczenia oraz utraty centralnego napędu i motywacji. Stężenie serotoniny w mózgu było odwrotnie skorelowane z czasem biegu do odmowy u gryzoni (im więcej było serotoniny, tym krótsza była praca)
• zmęczeniem w rejonie kory ruchowej; zdolność kory ruchowej do wywoływania pracy prostowników kolana po przerywanym cyklu o wysokiej intensywności jest znacznie zmniejszona
• zwiększoną koncentracją serotoniny w neuronach presynaptycznych, która prowadzi do jej uwalniania i przyłączania do receptorów postsynaptycznych w czasie pobudzenia włókien
• ilością tryptofanu - szybkość syntezy serotoniny w mózgu jest regulowana przez transport wolnego tryptofanu, prekursora serotoniny, przez barierę krew-mózg. Istnieje hipoteza, że aminokwasy rozgałęzione (BCAA) łagodzą ośrodkowe zmęczenie, konkurując z tryptofanem w przekraczaniu bariery krew-mózg przez transporter układu L. Podwyższone stężenie BCAA powinno obniżyć wychwyt tryptofanu, co spowodowałoby brak prekursora dla syntezy serotoniny

Kluczowe aminokwasy dla człowieka

Arginina, cytrulina oraz BCAA są aminokwasami. Argininę uznaje się za częściowo niezbędną dla ustroju człowieka, z kolei wszystkie aminokwasy rozgałęzione (BCAA; izoleucyna, leucyna, walina) muszą być dostarczane z pożywieniem, gdyż nie mogą być zsyntetyzowane. Ich bogatym źródłem są białka serwatkowe WPC (koncentrat), WPI (izolat), WPH (hydrolizat), jajka oraz kazeina micelarna.

L-cytrulina jest aminokwasem, z niej powstaje w nerkach l-arginina. Może być skuteczniejsza do zwiększania ilości l-argininy w ciele, niż suplementacja AAKG. Dostarczanie l-cytruliny zwiększa zawartość ornityny i argininy w osoczu.

Które aminokwasy są niezbędne w pożywieniu?

Arginina (częściowo niezbędna), histydyna, izoleucyna*, leucyna*, lizyna, metionina, fenyloalanina, treonina, tryptofan, walina* (* = BCAA).

Wg obecnej wiedzy naukowej w pożywieniu nie muszą być dostarczane np. alanina (Ala), asparagina (Asn), asparaginian (Asp), cysteina (Cys), glutaminian (Glu), glutamina (Gln), glicyna (Gly), hydroksyprolina, hydroksylizyna, prolina (Pro), seryna (Ser), tyrozyna (Tyr).

Jakie właściwości ma arginina?

W odniesieniu do osób nieaktywnych fizycznie, arginina jest aminokwasem warunkowo niezbędnym, natomiast sportowcy powinni ją traktować jako aminokwas niezbędny. Może być syntetyzowana z glutaminianiu, proliny lub glutaminy. „Arginina bierze udział w syntezie proliny, poliamidów oraz mogących oddziaływać w sposób szczególny na organizm sportowców: kreatyny, tlenku azotu, agmatyny, ornityny, cytruliny i glutaminianu. [...] Część puli argininy w osoczu krwi (15%) może również pochodzić z konwersji znajdującej się w pokarmie cytruliny”.

Właściwości L-argininy:

• może mieć znaczenie dla poprawy przepływu krwi w mięśniach
• może zmniejszać ciśnienie krwi
• może zwiększać stężenie GH, np. w dawce 5 lub 9 g argininy, dawka 13 g spowodowała nieznaczne efekty oraz wywołała zaburzenia żołądkowe (czytaj: więcej nie znaczy lepiej). Wzrost GH odnotowano 30 minut po spożyciu l-argininy, szczyt odnotowano po 60 minutach. W badaniu Colombani i wsp. prowadzonego na maratończykach, podawano im 15 g asparaginianu L-argininy przez 14 dni przed maratonem. Pobrano krew przed biegiem, po 31 km, na koniec maratonu, po 2 godzinach od zakończenia biegu. Stężenie hormonu wzrostu po argininie było znacznie wyższe, w porównaniu do podniesienia stężenia wywołanego samym wysiłkiem fizycznym
• może mieć znaczenie dla syntezy tlenku azotu (ang. Nitric Oxide), wyniki badań są różne, wiele zależy od dawki
• może zwiększać efekty treningu siłowego. W jednym z badań 20 ciężarowców otrzymywało 12 g chlorowodorku argininy dziennie. U większości zawodników odnotowano przyrost masy, zwiększyła się również szybkość regeneracji mięśnia sercowego po wysiłku
• może zwiększać osiągi w treningu siłowym, jednak badania nie są jednoznaczne w tym zakresie
• może wykazywać właściwości antyoksydacyjne
• u osób z upośledzoną tolerancją węglowodanów, zmniejszoną insulinowrażliwością AAKG może zmniejszać poziom tkanki tłuszczowej, jednakże tego efektu nie odnotowuje się u zdrowych ludzi
• może zmniejszać insulinooporność oraz zwiększać wydzielanie insuliny (przynajmniej u osób chorych)
• jest niezbędna do syntezy kreatyny. Arginina, glicyna i metionina uczestniczą w syntezie kreatyny, a tego związku chyba nie trzeba przedstawiać.
• Dawkowanie argininy: 3-6 g dziennie, 60-70 minut przed treningiem

Polecamy również: Arginina i cytrulina: razem czy osobno? Idealna kombinacja dla stosujących doping!

Jakie właściwości ma cytrulina?

Według badań cytrulina:

• nie wpływa na poziom glukozy we krwi (a to korzystne dla osób, które np. chcą pozbywać się tkanki tłuszczowej)
• nie wpływa na poziom insuliny (poza jednym badaniem)
• zmniejsza odczuwanie zmęczenia w trakcie treningu kulturystycznego
• zmniejsza odczuwanie bólu mięśniowego po treningu (spadek o 40% 48 h po zakończeniu sesji siłowej)
• zwiększa ilość tlenku azotu oraz argininy
• może pozwalać zwiększać objętość treningową
• zwiększa przepływ krwi w mięśniach
• ma mały wpływ na ciśnienie krwi
• zwiększa ilość hormonu wzrostu w trakcie ćwiczeń, jednak ma to nieokreślony wpływ na wydolność
• ma wpływ na układ odpornościowy
• nie ma wpływu na wydolność tlenową
• nie wpływa na stan zapalny (CRP)
• nie ma wpływu na HDL-C (dobrą frakcję cholesterolu) ani też LDL
• może poprawiać erekcję
• może zwiększać frakcję wyrzutową prawej komory serca

Dawkowanie cytruliny: 6-8 g dziennie przed treningiem.

BCAA, arginina i cytrulina, a interwały

Celem badania było ustalenie wpływu dostarczania aminokwasów rozgałęzionych (BCAA), argininy i cytruliny, na wysokiej intensywności trening w wodzie (8 x 50 m). W badaniu wzięło udział 16 młodych osób, 8 nastolatków płci męskiej (w wieku 15,6 ± 1,3 lat) i 8 młodych kobiet (w wieku 15,6 ± 0,9 lat).

Otrzymywali: placebo lub 0,085 g / kg masy ciała BCAA, 0,05 g / kg masy ciała argininy i 0,05 g / kg masy ciała cytruliny przed testem pływackim.

30 minut po spożyciu aminokwasów lub placebo uczestnicy rozpoczęli kontrolowaną rozgrzewkę na 1000 m. Rozgrzewka obejmowała łatwe pływanie 8 × 50 m, koncentrując się na indywidualnych umiejętnościach, mieszany styl 200 m i styl dowolny 4 × 100 m. Rozgrzewka trwała około 20 minut. Zasadniczy test pływania interwałowego 8 × 50 m rozpoczął się 60 minut po spożyciu aminokwasów lub placebo.

https://res.mdpi.com/nutrients/nutrients-10-01979/article_deploy/html/images/nutrients-10-01979-g002b-550.jpg

Obraz powyżej: graficzne zilustrowanie wyników eksperymentu.

Wyniki

• średni czas w teście interwałowym 8 x 50 m po podaniu aminokwasów był lepszy, w porównaniu do placebo (AA: 30,50 ± 2,87 s vs. PL: 30,94 ± 3,02 s)
• 13 uczestników (6 mężczyzn i 7 kobiet) spośród 16 miało lepszy średni czas każdej długości, gdy podawano BCAA, cytrulinę i argininę

Próba po podaniu BCAA, cytruliny i argininy była szybsza, niż próba placebo na pierwszej, drugiej i siódmej długości. Badanie grupy AA wykazało znacznie wyższe stężenia BCAA w osoczu i niższy stosunek tryptofanu / BCAA. Pozostałe parametry biochemiczne i oceny postrzeganego wysiłku były podobne między dwoma badaniami.

Wyniki pokazały, że BCAA, arginina i cytrulina pozwoliły uczestnikom pływać szybciej w trakcie protokołu interwałowego o wysokiej intensywności.

Polecamy również: Najlepsze BCAA - jakie aminokwasy rozgałęzione wybrać?

Podsumowanie

Wydaje się, iż 0,44 sekundy nic nie wnosi. Tymczasem w wodzie każde pół sekundy jest na wagę złota, a czasem 1 sekunda dzieli 3 kolejne miejsca na podium.

Przykładowo, przepłynięcie 50 m stylem dowolnym w czasie 40 sekund nie jest wielkim wyczynem, dużo cięższe jest pokonanie tego dystansu w 30 sekund, a tylko garstka ludzi w Polsce schodzi poniżej 25 sekund. W stylu klasycznym (potocznie zwanym żabką) jest podobnie, niewiele osób jest w stanie przepłynąć 50 m poniżej 40 sekund, garstka ludzi w Polsce zejdzie poniżej 30 sekund, garstka ludzi na świecie osiąga czas ~26 sekund. Każde 0,5 sekundy zyskane w trakcie interwałów może później stworzyć przepaść na zawodach. Tak samo każdy kilogram w podrzucie, rwaniu, każda sekunda w sprincie mają znaczenie.

Referencje:

• Anna Jegier, Krystyna Nazar, Artur Dziak “Medycyna sportowa”, Warszawa 2013
• Chun-Fang Hsueh, Huey-June Wu, Tzu-Shiou Tsai, Ching-Lin Wu and Chen-Kang Chang „The Effect of Branched-Chain Amino Acids, Citrulline, and Arginine on High-Intensity Interval Performance in Young Swimmers” https://www.mdpi.com/2072-6643/10/12/1979/htm
• Spencer, M.; Bishop, D.; Dawson, B.; Goodman, C. Physiological and metabolic responses of repeated-sprint activities:specific to field-based team sports. Sports Med. 2005, 35, 1025–1044.
• Girard, O.; Mendez-Villanueva, A.; Bishop, D. Repeated-sprint ability—Part I: Factors contributing to fatigue. Sports Med. 2011, 41, 673–694.
• Davis, J.M.; Bailey, S.P. Possible mechanisms of central nervous system fatigue during exercise. Med. Sci. Sports Exerc. 1997, 29, 45–57
• F. Delavier „Suplementy żywnościowe dla sportowców”
• Anna M. Badowska Kozakiewicz “Patofizjologia człowieka”
• https://examine.com/supplements/citrulline/?PageSpeed=noscript
• E. Mutschler "Farmakologia i toksykologia", WYDANIE III
• Robert K. Murray, Daryl K. Granner, Victor W. Rodwell red. wyd. pol. Franciszek Kokot „Biochemia Harpera ilustrowana” wydanie VI
• Timothy D. Allerton,1 David N. Proctor,2 Jacqueline M. Stephens,1 Tammy R. Dugas,3 Guillaume Spielmann,1,4 and Brian A. Irving “;L-Citrulline Supplementation: Impact on Cardiometabolic Health” https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6073798/
• Branched-chain amino acids and arginine improve performance in two consecutive days of simulated handball games in male and female athletes: a randomized trial PLoS One. 2015 Mar 24;10(3):e0121866. doi: 10.1371/journal.pone.0121866. eCollection 2015.http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25803783
• „Branched-chain amino acid supplementation before squat exercise and delayed-onset muscle soreness.” http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23524365
• Koopman R, Verdijk L, Manders RJ, Gijsen AP, Gorselink M, Pijpers E, Wagenmakers AJ, van Loon “Co-ingestion of protein and leucine stimulates muscle protein synthesis rates to the same extent in young and elderly lean men.” LJ Am J Clin Nutr. 2006 Sep; 84(3):623-32.
• Natasza Balcer-Dymel, Katarzyna Korzeniowska, Anna Jabłecka „L-arginina w chorobach układu sercowo—naczyniowego” https://journals.viamedica.pl/arterial_hypertension/article/viewFile/19498/15316
• „The Ergogenic Potential of Arginine” http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2129157/
• Colombani PC, Bitzi R, Frey-Rindova P, Frey W, et al. Chronic arginine aspartate supplementation in runners reduces total plasma amino acid level at rest and during a marathon run. Eur J Nutr. 1999;38:263–70. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10784382
• Walberg-Rankin J, Hawkins C, et al. The effect of oral arginine during energy restriction in male weight trainers. J Strength Cond Res. 1994;8:170–7.
• Krzysztof Durkalec-Michalski, Jeszka Jan „Czy suplementacja argininą jest skuteczną metodą wspomagania zdolności wysiłkowych w sporcie?”
• Fernstrom, J.D. Branched-chain amino acids and brain function. J. Nutr. 2005, 135, 1539S–1546S.