เมแทบอลิซึมของคาร์โบไฮเดรตระหว่างการออกกำลังกาย

คาร์โบไฮเดรตเป็นเชื้อเพลิงที่ร่างกายต้องการสำหรับการออกกำลังกายที่มีความเข้มข้นปานกลางถึงสูง เนื่องจากสามารถสลายตัวได้อย่างรวดเร็ว ทั้งแบบใช้ออกซิเจนและไม่ใช้ออกซิเจน เพื่อสร้าง ATP ขึ้นใหม่ ระหว่างการออกกำลังกาย กล้ามเนื้อจะใช้ไกลโคเจนที่สะสมไว้ในตัวเองและกลูโคสในเลือดที่ตับส่งมาให้ และอัตราการใช้คาร์โบไฮเดรตจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วตามความเข้มข้นของการออกกำลังกาย

Definition

เมแทบอลิซึมของคาร์โบไฮเดรตระหว่างการออกกำลังกายคือการระดมและการออกซิเดชันของไกลโคเจนในกล้ามเนื้อและกลูโคสในเลือดเพื่อสังเคราะห์ ATP ขึ้นใหม่สำหรับการหดตัวของกล้ามเนื้อ ซึ่งถูกควบคุมโดยความเข้มข้น ระยะเวลาของการออกกำลังกาย และความพร้อมของสารตั้งต้น

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมแหล่งคาร์โบไฮเดรตที่ใช้ในการออกกำลังกาย (ไกลโคเจนในกล้ามเนื้อและกลูโคสในเลือด) วิถีการสลายไกลโคเจน (glycogenolysis) และไกลโคไลซิส (glycolysis) การดูดซึมกลูโคสเข้าสู่กล้ามเนื้อที่กระตุ้นโดยการหดตัว และการเปลี่ยนแปลงการใช้คาร์โบไฮเดรตตามความเข้มข้นและระยะเวลาของการออกกำลังกาย หัวข้อนี้ถือว่าเมแทบอลิซึมของคาร์โบไฮเดรตเป็นเรื่องทางสรีรวิทยา และไม่ได้ให้คำแนะนำด้านอาหารหรือการเสริมอาหาร

Core questions

• กล้ามเนื้อใช้แหล่งคาร์โบไฮเดรตใดบ้างระหว่างการออกกำลังกาย และมีการควบคุมอย่างไร?
• กล้ามเนื้อดูดซึมกลูโคสในเลือดระหว่างการหดตัวได้อย่างไร และแตกต่างจากการดูดซึมที่กระตุ้นด้วยอินซูลินอย่างไร?
• เหตุใดการใช้คาร์โบไฮเดรตจึงเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับไขมันเมื่อความเข้มข้นของการออกกำลังกายเพิ่มขึ้น?

Key concepts

• ไกลโคเจนในกล้ามเนื้อและไกลโคเจนโอไลซิส
• กลูโคสในเลือดและการผลิตกลูโคสจากตับ
• ไกลโคไลซิส
• การดูดซึมกลูโคสที่กระตุ้นโดยการหดตัวและการเคลื่อนย้าย GLUT4
• การเพิ่มขึ้นของการใช้คาร์โบไฮเดรตที่ขึ้นกับความเข้มข้น
• การหมดไปของไกลโคเจนและความเหนื่อยล้า

Mechanisms

เมื่อเริ่มออกกำลังกาย ไกลโคเจนในกล้ามเนื้อจะถูกสลายโดยกระบวนการไกลโคเจนโอไลซิส (glycogenolysis) ไปเป็นกลูโคส-6-ฟอสเฟต ซึ่งจะเข้าสู่กระบวนการไกลโคไลซิส (glycolysis) เพื่อให้ได้ไพรูเวตและ ATP; จากนั้นไพรูเวตจะถูกออกซิไดซ์ในไมโทคอนเดรียหรือเปลี่ยนเป็นแลคเตทเมื่ออัตราการไหลของไกลโคไลซิสสูง (Gladden, 2004) กล้ามเนื้อที่ทำงานยังดูดซึมกลูโคสจากเลือด: การหดตัวของกล้ามเนื้อจะเคลื่อนย้ายตัวขนส่ง GLUT4 ไปยังเยื่อหุ้มเซลล์ผ่านวิถีที่ส่วนใหญ่ไม่ขึ้นกับอินซูลิน ซึ่งเพิ่มการดูดซึมกลูโคสระหว่างการออกกำลังกาย (Richter, 2013) เมื่อความเข้มข้นของการออกกำลังกายเพิ่มขึ้น การมีส่วนร่วมของคาร์โบไฮเดรตต่อการใช้พลังงานทั้งหมดจะเพิ่มขึ้น ในขณะที่ไขมันลดลง ซึ่งเป็นรูปแบบที่ได้รับการบันทึกไว้ในความเข้มข้นและระยะเวลาต่างๆ ด้วยสารติดตามไอโซโทป (Romijn, 1993) การออกกำลังกายที่มีความเข้มข้นสูงอย่างต่อเนื่องอาจทำให้ไกลโคเจนในกล้ามเนื้อหมดลง ซึ่งสัมพันธ์กับความเหนื่อยล้า (McArdle, 2015)

Clinical relevance

การดูดซึมกลูโคสที่กระตุ้นโดยการหดตัวและไม่ขึ้นกับอินซูลินช่วยอธิบายว่าทำไมการออกกำลังกายจึงส่งผลต่อการจัดการกลูโคส และคำอธิบายการใช้คาร์โบไฮเดรตเป็นพื้นฐานสำหรับการตีความเมแทบอลิซึมของการออกกำลังกายในสภาวะสุขภาพและเมแทบอลิซึม ข้อมูลนี้เป็นพื้นฐานความรู้เพื่อการศึกษาและไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการตัดสินใจด้านอาหาร การจัดการกลูโคส หรือการรักษาเฉพาะบุคคล

Evidence & guidelines

ข้อกล่าวอ้างอิงจากการศึกษาโดยใช้สารติดตามและการศึกษาทางสรีรวิทยาของกล้ามเนื้อ และการทบทวนการขนส่งกลูโคส มากกว่าแนวทางปฏิบัติทางคลินิก; ข้อมูลสารตั้งต้นที่ขึ้นกับความเข้มข้นได้มาจากการวัดในห้องปฏิบัติการที่มีการควบคุม (Romijn, 1993; Richter, 2013)

History

การศึกษาไกลโคเจนในกล้ามเนื้อโดยการตัดชิ้นเนื้อด้วยเข็มในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 ได้สร้างบทบาทของคาร์โบไฮเดรตในการทนทานและความเหนื่อยล้า ในขณะที่งานวิจัยต่อมาเกี่ยวกับตัวขนส่ง GLUT4 ได้ชี้แจงว่าการหดตัวของกล้ามเนื้อเองกระตุ้นการดูดซึมกลูโคสได้อย่างไรโดยไม่ขึ้นกับอินซูลิน (Richter, 2013; McArdle, 2015)

Key figures

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

Seminal works

• romijn-1993
• richter-2013

Frequently asked questions

คาร์โบไฮเดรตที่ใช้ระหว่างการออกกำลังกายมาจากไหน?

ส่วนใหญ่มาจากไกลโคเจนที่สะสมอยู่ในกล้ามเนื้อเอง และจากกลูโคสที่ส่งมาในเลือด ซึ่งส่วนใหญ่ถูกปล่อยออกมาจากตับ

กล้ามเนื้อต้องการอินซูลินเพื่อดูดซึมกลูโคสระหว่างการออกกำลังกายหรือไม่?

ไม่จำเป็นต้องใช้เป็นหลัก การหดตัวของกล้ามเนื้อเองจะเคลื่อนย้ายตัวขนส่ง GLUT4 ไปยังผิวเซลล์และเพิ่มการดูดซึมกลูโคสผ่านวิถีที่ส่วนใหญ่ไม่ขึ้นกับอินซูลิน