Метаболизм углеводов во время физической нагрузки

Углеводы являются предпочтительным топливом для организма при физических нагрузках умеренной и высокой интенсивности, поскольку они могут быстро расщепляться, как с участием кислорода, так и без него, для регенерации АТФ. Во время физической нагрузки мышцы используют собственный запас гликогена и глюкозу крови, поставляемую печенью, при этом скорость использования углеводов резко возрастает с увеличением интенсивности нагрузки.

Definition

Метаболизм углеводов во время физической нагрузки — это мобилизация и окисление мышечного гликогена и глюкозы крови для ресинтеза АТФ, необходимого для мышечного сокращения, регулируемые интенсивностью, продолжительностью нагрузки и доступностью субстратов.

Scope

Эта тема охватывает источники углеводов, используемые при физической нагрузке (мышечный гликоген и глюкоза крови), пути гликогенолиза и гликолиза, стимулируемое сокращением поглощение глюкозы мышцами, а также то, как использование углеводов изменяется в зависимости от интенсивности и продолжительности нагрузки. Она рассматривает метаболизм углеводов как физиологический предмет и не содержит диетических или рекомендаций по приему добавок.

Core questions

• Какие источники углеводов используют мышцы во время физической нагрузки и как они регулируются?
• Как мышцы поглощают глюкозу крови во время сокращения и чем это отличается от инсулин-стимулированного поглощения?
• Почему использование углеводов увеличивается относительно жиров по мере роста интенсивности физической нагрузки?

Key concepts

• Мышечный гликоген и гликогенолиз
• Глюкоза крови и выработка глюкозы печенью
• Гликолиз
• Стимулируемое сокращением поглощение глюкозы и транслокация GLUT4
• Зависимое от интенсивности увеличение использования углеводов
• Истощение гликогена и утомление

Mechanisms

В начале физической нагрузки мышечный гликоген расщепляется путем гликогенолиза до глюкозо-6-фосфата, который поступает в гликолиз для получения пирувата и АТФ; затем пируват либо окисляется в митохондриях, либо превращается в лактат при высокой скорости гликолитического потока (Gladden, 2004). Работающие мышцы также поглощают глюкозу из крови: мышечное сокращение перемещает транспортер GLUT4 к клеточной мембране по пути, в значительной степени независимому от инсулина, увеличивая поглощение глюкозы во время физической нагрузки (Richter, 2013). По мере увеличения интенсивности нагрузки вклад углеводов в общие энергетические затраты возрастает, в то время как вклад жиров снижается, что подтверждено изотопными трассерами при различных интенсивностях и продолжительностях (Romijn, 1993). Длительная высокоинтенсивная нагрузка может истощать мышечный гликоген, что связано с утомлением (McArdle, 2015).

Clinical relevance

Стимулируемое сокращением, инсулин-независимое поглощение глюкозы помогает объяснить, почему физическая нагрузка влияет на метаболизм глюкозы, а описание использования углеводов лежит в основе интерпретации метаболизма при физической нагрузке в условиях здоровья и метаболических нарушений. Данная статья является образовательной информацией и не является основой для индивидуальных решений по диете, управлению уровнем глюкозы или лечению.

Evidence & guidelines

Утверждения основаны на исследованиях с использованием трассеров, исследованиях физиологии мышц и обзорах транспорта глюкозы, а не на клинических рекомендациях; данные о субстратах, зависящих от интенсивности, получены в результате контролируемых лабораторных измерений (Romijn, 1993; Richter, 2013).

History

Исследования мышечного гликогена с помощью биопсии иглой в середине XX века установили роль углеводов в выносливости и утомлении, в то время как более поздние работы по транспортеру GLUT4 прояснили, как само сокращение стимулирует поглощение глюкозы независимо от инсулина (Richter, 2013; McArdle, 2015).

Key figures

• Erik A. Richter
• Mark Hargreaves
• Edward F. Coyle

Seminal works

• romijn-1993
• richter-2013

Frequently asked questions

Откуда берутся углеводы, используемые во время физической нагрузки?

В основном из гликогена, запасенного в самих мышцах, и из глюкозы, поступающей с кровью, большая часть которой высвобождается печенью.

Нужен ли мышцам инсулин для поглощения глюкозы во время физической нагрузки?

Не в первую очередь. Само мышечное сокращение перемещает транспортер GLUT4 к поверхности клетки и увеличивает поглощение глюкозы по пути, в значительной степени независимому от инсулина.