Wśród adeptów sportów sylwetkowych tematem wielu dyskusji jest optymalna dzienna podaż białka w okresie budowania masy mięśniowej lub redukcji tkanki tłuszczowej. Kontrowersje budzi również ilość posiłków w ciągu dnia, długość przerwy pomiędzy nimi czy zawartość protein i poszczególnych aminokwasów w każdej z konsumowanych potraw.
Wytyczne dotyczące całkowitego spożycia białka w ciągu doby
Według Instytutu Medycyny (IoM, ang. Institute of Medicine) rekomendowane dzienne spożycie białka dla wszystkich osób w wieku 19 lat i starszych, pozwalające zaspokoić znane potrzeby, wynosi 0,8 g/kg masy ciała1. Trzynaście lat przed opublikowaniem wytycznych IoM z 2005 r. Tarnopolsky i wsp.2 dowiedli, że podaż protein zbliżona do rekomendacji, wynosząca 0,86 g/kg mc, w porównaniu z dietą o średniej i wysokiej zawartości białka (kolejno 1,4 i 2,4 g/kg masy ciała) negatywnie wpływa na syntezę białek całego ciała wśród sportowców wykonujących trening oporowy. Phillips i Van Loon3 w swoim przeglądzie zalecają, aby sportowcy spożywali około dwa razy więcej białka niż wynoszą aktualne rekomendacje dla ogółu społeczeństwa. W przeliczeniu na masę ciała wartości te osiągają 1,3–1,8 g/kg mc. Autorzy sugerują, że wyższe dawki białka powinny być wdrażane podczas okresów charakteryzujących się wysoką intensywnością i częstotliwością treningów. W bieżącym roku opublikowano wyniki eksperymentu, w którym wykazano, że zalecane dzienne spożycie (RDA, ang. recommended dietary allowance) białka dla kulturystów w dzień nietreningowy wynosi 2,2 g/kg masy ciała4, co w przybliżeniu odpowiada aktualnym zaleceniom Międzynarodowego Towarzystwa Żywienia w Sporcie (ISSN, ang. International Society of Sports Nutrition) kształtującym się na poziomie 1,4–2,0 g białka/kg masy ciała5. Spożywanie większych ilości protein nie niesie ze sobą efektów w postaci zwiększonych przyrostów beztłuszczowej masy ciała podczas neutralnego lub dodatniego bilansu energetycznego. Zalecenia dotyczące spożycia białka najczęściej wyrażane są w g/kg masy ciała/dobę. Wydaje się to dość logiczne, ponieważ cięższa osoba ma więcej masy mięśniowej, przez co potrzebuje więcej białka, aby zapewnić dodatni obrót białka. Niemniej jednak dysponujemy tylko jedną pracą oceniającą wpływ spożywanego białka na odpowiedź MPS (syntezy białek mięśniowych, ang. muscle protein synthesis) wśród osób o wysokiej zawartości LBM (beztłuszczowej masy ciała, ang. lean body mass) (≥70 kg) w porównaniu z osobami o niskiej zawartości LBM (≤ 65 kg). Zaskoczeniem jest, że zawartość LBM nie miała wpływu na odpowiedź MPS uzyskaną po spożyciu protein6. W świetle obecnych dowodów naukowych trudno wyciągać daleko idące wnioski, ale być może zalecenia wyrażane w wartościach bezwzględnych (np. 160 g białka/dobę) mogą okazać się bardziej trafne.
Wytyczne dotyczące całkowitego spożycia białka w ciągu doby podczas redukcji masy ciała
W okresie przedstartowym zawodnicy sportów sylwetkowych stosują redukcję masy ciała z naciskiem na utratę tłuszczu zapasowego. Podczas przestrzegania diety generującej deficyt energetyczny nawet 25% utraconej masy ciała może stanowić beztłuszczowa masa ciała7. Jednym z dietetycznych zabiegów zwiększających prawdopodobieństwo wygranej w zawodach sylwetkowych poprzez minimalizację utraty LBM podczas redukcji masy ciała jest zwiększona podaż protein. W najnowszym przeglądzie dostępnych danych autorzy sugerują, że podczas stosowania jadłospisu o ujemnym bilansie energetycznym elitarni sportowcy powinni spożywać 1,6–2,4 g białka/kg masy ciała/dobę. Im większy deficyt energetyczny zostanie wygenerowany, tym większy powinien być udział białka w diecie8. Zarówno podczas budowania masy mięśniowej, jak i redukcji masy ciała głównymi bodźcami determinującymi powodzenie zaplanowanej strategii żywieniowej jest spożycie odpowiedniej ilości energii i białka w ciągu doby. W sytuacji, kiedy spełnimy powyższe warunki, warto rozpatrzyć dodatkowe czynniki mogące wspomagać korzystne zmiany w obrębie masy mięśniowej, są to: ilość posiłków w ciągu doby, zawartość w nich białka, egzogennych aminokwasów (EAA, ang. essential amino acids), leucyny czy kinetyka trawienia spożywanego białka.
Synteza białek mięśniowych procesem warunkującym dodatni bilans białka
Masa mięśniowa stanowi około 40% masy ciała i zawiera w swoim składzie 50–75% wszystkich białek organizmu. Obrót protein jest ciągły, a w trakcie doby 1–2% białek jest rozkładanych i syntezowanych na nowo9. Bilans białka w organizmie zależy od dwóch procesów: syntezy białek mięśniowych (MPS) i rozpadu białek mięśniowych (MPB, ang. muscle protein breakdown). Kiedy MPS dominuje nad MPB, mamy do czynienia z dodatnim bilansem białka, czyli zwiększeniem masy mięśniowej. Analogicznie, gdy proces MPB przewyższa MPS, zawartość masy mięśniowej ulega zmniejszeniu. Zmiany w MPS dyktowane wykonywaniem treningu i spożywaniem pokarmu są znacznie większe niż różnice w MPB w odpowiedzi na wymienione czynniki10.
Spożycie posiłku jest w stanie zmniejszyć MPB o 50%. Greenhaff i wsp. 10 udowodnili, że czynnikiem odpowiadającym za hamowanie MPB jest insulina, której już niewielkie stężenie (rzędu 30 mU/l) maksymalnie ogranicza rozpad białek mięśniowych. Mimo iż aminokwasy bezpośrednio nie hamują MPB, dodatek węglowodanów do 25 g izolatu białka serwatkowego nie obniżył bonusowo rozpadu białek mięśniowych11 z uwagi na wzrost stężenia insuliny po spożyciu białka. Prawdopodobnie po konsumpcji każdego posiłku insulina osiągnie optymalny pułap 30 mU/l, dlatego zmiany w bilansie białka zależą przede wszystkim od różnic w MPS.
Na zmiany w MPS wśród młodych aktywnych osób wpływ mają cztery główne czynniki: aktywność fizyczna (preferencyjnie trening oporowy), status energetyczny komórki, stężenie leucyny w komórce (inicjator MPS) oraz dostępność substratu – aminokwasów egzogennych12. Trening oporowy i spożycie pokarmu wykazuje synergistyczne działanie, zwiększając bilans białka w większym stopniu niż sam trening lub posiłek13.
Rekomendowana zawartość egzogennych aminokwasów, w tym leucyny w posiłku
Tipton i wsp.14 udowodnili, że dawka 40 g mieszanki aminokwasów (egzogennych + endogennych) zwiększa syntezę białek mięśniowych. W tym samym roku grupa naukowców (po raz kolejny z Tiptonem na czele) zanotowała, iż endogenne aminokwasy nie są wymagane do stymulowania MPS15. Dawka 15 g EAA przed i po treningu sprzyjała dodatniemu bilansowi białka nawet po 24 godzinach od spożycia16. Grupa robocza ISSN zaleca, aby w każdym z posiłków znajdowało się 10–12 g EAA5. Jednym z egzogennych aminokwasów, który wydaje się mieć kluczowe znaczenie w celu osiągnięcia szczytowych wartości MPS, jest leucyna, nasilająca syntezę białek mięśniowych bez dodatku innych aminokwasów egzogennych17. W jednym z badań sprawdzano odpowiedź MPS na pięć różnych protokołów suplementacyjnych:
- 6,25 g serwatki,
- 6,25 g serwatki + 2,25g leucyny (łącznie 3 g leucyny),
- 6,25 g serwatki + 4,25 g leucyny (łącznie 5 g leucyny),
- 6,25 g serwatki + 6 g aminokwasów rozgałęzionych (BCAA, ang. branched amino acids) (łącznie 4,25 g leucyny),
- 25 g serwatki (łącznie 3 g leucyny).
Każdy z wymienionych zwiększał MPS w porównaniu do pomiarów na czczo. W największym stopniu uczyniło to 25 g serwatki i 6,25 g serwatki + 4,25 g leucyny. Wynika z tego, iż dodatek większych ilości leucyny do posiłku może rekompensować suboptymalną podaż EAA, maksymalizując syntezę białek mięśniowych. 6,25 g serwatki + 2,25 g leucyny nie nasilało MPS w takim stopniu jak 25 g serwatki, mimo bliźniaczej ilości leucyny (3 g), co oznacza, że ten aminokwas nie jest jedynym czynnikiem determinującym wzrost MPS. Przy opisie niniejszego eksperymentu warto zaznaczyć, że dodatek popularnego wśród sportowców suplementu BCAA do serwatki nie pobudzał MPS w większym stopniu niż 6,25 g serwatki + 2,25 g leucyny (mimo iż zawartość leucyny w protokole z udziałem BCAA była wyższa). W skład BCAA wchodzi leucyna, izoleucyna i walina, które w jelicie korzystają z tego samego transportera, a w związku z tym izoleucyna i walina mogą ograniczać wchłanianie leucyny do krwi i tym samym osłabiać odpowiedź MPS18. Co ciekawe, dwa lata wcześniej ten sam autor przeprowadził podobne badanie, w którym wykazał, że suplementacja 6,25 g serwatki + 2,25 g leucyny maksymalnie stymulowała syntezę białek mięśniowych19. Jedyną różnicą między pracami było to, że w pracy z roku 2012 ochotnicy otrzymywali jedynie odżywkę z leucyną, a w nowszej, opublikowanej w 2014 roku do szejka dodano porcję węglowodanów i tłuszczów, które mogą utrudniać wchłanianie aminokwasów i tym samym zmniejszać pik stężenia leucyny we krwi po spożytym posiłku.
Koncepcja „progu leucynowego”
Porównanie obu prac daje podstawy by sądzić, iż sama zawartość leucyny nie świadczy o maksymalnym nasileniu MPS, a kluczowym czynnikiem może być osiągnięcie jej odpowiedniego stężenia we krwi (a następnie w mięśniu), wynikające z kinetyki trawienia danego białka. Potwierdził to Pennings i wsp.20, oceniając wpływ białka serwatkowego, hydrolizowanej kazeiny i kazeiny na odpowiedź MPS. Z uwagi na wysoką zawartość leucyny i szybkie tempo trawienia białko serwatkowe najmocniej nasiliło syntezę białek mięśniowych (w krótkim czasie stężenie leucyny we krwi znacząco wzrosło). Hydrolizowana kazeina, mimo iż jest białkiem szybko trawionym, pobudziła MPS w mniejszym stopniu, prawdopodobnie z uwagi na niższą zawartość leucyny. Najsłabiej w badaniu wypadła niezhydrolizowana kazeina, która oprócz niskiej zawartości leucyny charakteryzuje się dłuższym czasem trawienia. Wewnątrzmięśniowe stężenie leucyny po spożyciu posiłku, które pozwoli maksymalnie nasilić syntezę białek mięśniowych, nazywane jest progiem leucynowym. Wartość progu leucynowego nie jest stała i zależy głównie od wieku i aktywności fizycznej. Wraz z wiekiem ilość przyjętej z posiłkiem leucyny wystarczającej do maksymalnego nasilenia MPS powinna być wyższa. Z drugiej strony wysiłek fizyczny uwrażliwia tkankę mięśniową na leucynę nawet do 24 godzin po treningu10. Według ISSN zawartość leucyny w każdym posiłku powinna wynosić 0,7–3 g5.
Rekomendowana częstotliwość posiłków
Sam posiłek stymuluje MPS przez 1–3 godziny od spożycia, po czym wraca do wartości wyjściowych. Potrawa konsumowana po treningu oporowym stymuluje MPS nawet do 5 godzin od spożycia18. W jednym z eksperymentów przeprowadzonych z udziałem młodych mężczyzn wykonujących intensywny trening oporowy przez minimum 2 lata oceniano wpływ spożycia tej samej dawki białka (80 g) w różnych konfiguracjach, po treningu oporowym. Pierwsza grupa spożywała cztery dwudziestogramowe porcje białka co trzy godziny (4 x 20 g), druga – dwie czterdziestogramowe porcje protein co sześć godzin (2 x 40 g), a ostatnia – osiem dziesięciogramowych porcji co półtorej godziny (8 x 10 g). Mimo iż porcja 80 g białka w perspektywie 12 h okresu regeneracji wydaje się nieoptymalna, wykazano różnice nasilenia syntezy białek mięśniowych między grupami. Rozwiązaniem, które najwydajniej zwiększało MPS, było spożywanie 4 x 20 g protein co trzy godziny. Dawka 10 g prawdopodobnie nie pozwalała przekroczyć progu leucynowego, a okres sześciu godzin między posiłkami w grupie przyjmującej 40 g okazał się zbyt długi21.
Hipotetyczna suplementacja mogąca zwiększać syntezę białek mięśniowych
Należy zauważyć, że większość badań dotyczących wpływu spożywanego białka na MPS przeprowadzono przy użyciu suplementów, a nie konwencjonalnych posiłków. Dodatek tłuszczów i węglowodanów do napoju białkowego zmniejszył pik stężenia leucyny we krwi i tym samym ograniczył odpowiedź MPS18, 19. Murphy i wsp.22 wykazali, że dodatek 5 g leucyny do trzech głównych posiłków wśród osób stosujących dietę o niskiej (0,8 g/kg mc) i wysokiej (1,2 g/kg mc) zawartości białka powodował wzrost MPS. Co ciekawe, nie zaobserwowano różnic w MPS między dietą o niskiej i wysokiej zawartości białka. Jorn Trommelen, doktorant na Maastricht University w Holandii zajmujący się metabolizmem tkanki mięśniowej, na podstawie powyższych prac wysnuł ciekawą hipotezę, jakoby suplementacja 5 g leucyny na 15–30 minut przed lub do posiłku maksymalizowała MPS. Spożycie białka w kontekście MPS ma dwie funkcje: pierwszą jest inicjacja procesu dzięki przekroczeniu progu leucynowego, a drugą – dostarczenie substratów w postaci EAA do budowy masy mięśniowej. Według Trommelen’a nawet wyższa podaż protein w konwencjonalnym posiłku nie jest w stanie zapewnić odpowiedniego piku leucyny z uwagi na wydłużone trawienie wynikające z dodatku węglowodanów i tłuszczów. Należy jednak pamiętać, że brakuje dowodów naukowych potwierdzających powyższą hipotezę i powinniśmy traktować ją jako ciekawostkę.
Podsumowanie
Maksymalizacja syntezy białek mięśniowych wśród zawodników uprawiających dyscypliny sylwetkowe jest jednym z kluczowych aspektów warunkujących wynik sportowy. Jak wynika z aktualnego stanu wiedzy, w celu maksymalizacji syntezy białek mięśniowych wśród osób wykonujących trening oporowy zaleca się spożywanie 1,4–2 g białka/kg masy ciała lub 1,6–2,4 g białka/kg masy ciała (podczas redukcji masy ciała). Proteiny należy rozmieścić równomiernie w każdym z posiłków, tak aby dostarczały minimum 10–12 g EAA i 0,7–3 g leucyny. Posiłki należy spożywać regularnie, co 3–4 godziny. Z uwagi na wyższą zawartość EAA odzwierzęce źródła białka są zazwyczaj bardziej anaboliczne niż roślinne źródła białka23. Optymalnym wyborem są białka szybko trawione, o wysokiej zawartości leucyny i EAA, jak: serwatka, chude mięso czy jaja. Niższą zawartość EAA w produktach roślinnych można zrekompensować ich ilością (spożywając ich więcej)24. Do posiłków skomponowanych wyłącznie z produktów roślinnych można włączyć suplementację leucyną. Leucyna jest wegańska, więc w praktyce może być skutecznym rozwiązaniem. Spożywając posiłek konwencjonalny, w celu przekroczenia progu leucynowego hipotetycznie można rozważyć suplementację 3–5 g leucyny na 15–30 minut przed posiłkiem.
