KREATIN, SACHARIDY, ATP? Z ČEHO NAŠE TĚLO ZÍSKÁVÁ ENERGII?

@Luděk Vrtílek - Univerzita Palackého v Olomouci.

ANAEROBNÍ NEBO AEROBNÍ TRÉNINK?

            Náš organismus si pro svalovou činnost musí vytvořit energii, která nepochází přímo z potravy. Živiny (sacharidy, bílkoviny, tuky), které přijímáme stravou, se nejprve musejí přeměnit v molekuly sloučeniny, kterou odborníci nazvali adenosintrifosfát (zkráceně ATP). ATP je jedinou látkou v našem těle, ze které je možné vytvořit energii pro svalovou kontrakci.
            Molekuly ATP jsou „uskladněny“ uvnitř svalových buněk. Energie pro činnost našich svalů vznikne chemickou reakcí, při níž se ATP rozkládá, a to díky enzymu (ATPázy), jehož součástí jsou hořečnaté ionty (hořčík v našem těle využívá přes 300 různých enzymů).
            Díky vytvořené energii se náš sval může stáhnout (kontrahovat). Chemická energie se mění na mechanickou. Zajímavé je, že přímo pro svalovou kontrakci se využije pouze část této uvolněné energie. Většina se přeměňuje na „odpadní“ produkt, kterým je teplo. Důsledkem je např. fakt, že i s tenkou vrstvou oblečení nám může být v chladném počasí teplo, pod podmínkou, že dostatečně zaktivujeme naše svaly (typickým příkladem je např. běžecké lyžování). V následující části článku si přiblížíme, jakým způsobem tělo obnovuje ATP v závislosti na délce trvání sportovního výkonu při maximálním zatížení.

PRVNÍ ZDROJ ENERGIE :

             Pro svalovou kontrakci je přirozená koncentrace ATP ve svalu, která vzniká v době odpočinku, avšak již v prvních okamžicích intenzivní pohybové činnosti rapidně klesá. Přirozená koncentrace ATP vystačí požadavkům pracujících svalů v řádu prvních 2 s. intenzivní svalové činnosti.[1]               
             Pokles koncentrace ATP ve svalové buňce vyvolá ihned mechanismy jeho obnovy (resyntézy). Z čeho tedy ATP dále vzniká? Zdrojem obnovy jsou především: sloučenina kreatinfosfát, sacharidy (glukóza nebo glykogen), tuky (mastné kyseliny) a bílkoviny (aminokyseliny).
            Z těchto látek může vznikat ATP pro pracující svaly 3 možnými způsoby:

1. anaerobně alaktátově (bez přístupu O₂ a bez vzniku laktátu)
2. anaerobně laktátově (bez dostatečného přístupu O₂, za vzniku laktátu)
3. aerobně (za optimální přístupu O₂)

ANAEROBNÍ OBNOVA :

            K anaerobní obnově (resyntéze) ATP dochází ve chvíli, kdy svaly nedostávají takové množství kyslíku, kolik by ke své práci ideálně potřebovaly. Organismus pracuje v tzv. kyslíkovém deficitu. Naopak k aerobní obnově ATP dochází v momentě, kdy plíce a oběhový systém jsou schopny dodávat tolik kyslíku, kolik je ho v pracujících svalech a dalších tkáních zapotřebí.

1. Anaerobně alaktátová obnova ATP (bez vzniku laktátu) = ATP – CP zóna

            Anaerobně alaktátová obnova ATP, které se někdy říká také obyčejně ATP – CP systém je první a nejrychlejší cestou obnovy ATP, při které není potřeba kyslík. Jak již bylo zmíněno, přirozená koncentrace ATP ve svalu při zahájení intenzivní svalové činnosti velmi rychle klesá. ATP je tedy v prvních okamžicích ihned obnovováno pomocí sloučeniny, které se říká kreatinfosfát. Tato sloučenina se nachází v cytoplazmě buněk a je dominantním zdrojem obnovy ATP pouze v prvních cca 10 s. intenzivní svalové činnosti.[2]
            Uvádí se, že po 6 s. maximální zátěže začíná jeho význam rapidně klesat. Jestliže tedy kontinuální intenzivní pohybová aktivita trvá déle jak 10 s. bez možnosti odpočinku, jako hlavní zdroj obnovy ATP nastupují sacharidy (glukóza a glykogen). V případě sportů přerušované formy nebo sportů s možností odpočinku (např. vzpírání, hokej, tenis, bouldering, silový trénink v posilovně) je kreatinfosfát velice rychle obnovován.

KREATINFOSFÁT :

            Má kreatinfosfát něco společného s kreatinem (známým suplementem sportovní výživy)? Určitě ano, kreatinfosfát vzniká fosforylací právě kreatinu a je ukládán ve svalových buňkách (cytoplazmě). Kreatin si tělo může vytvořit samo (v ledvinách a játrech) z aminokysleiln a stejně tak je možné přijímat ho ve stravě (v různých druzích červeného masa), avšak nikdy ne v takovém množství jako při suplementaci.
           Kreatin je transportován krví do svalu, kde se vyskytuje volně (40 %) nebo se z něj prostřednictvím fosforylace se stává kreatinfosfát (60 %) důležitý zdroj pro obnovu ATP. Volný kreatin a kretinfosfát se ve svalu udržují v rovnováze a podle potřeby se jeden tvoří z druhého a naopak. Proč a kdo tedy kreatin suplementuje? Podle studií dochází při suplementaci kreatinem k navýšení zásob kreatinfosfátu ve svalech nad jeho přirozené množství, konkrétně o 20-50 %.               Naše tělo by si přirozeně tak velké zásoby z „běžné“ stravy nikdy nevytvořilo. Při suplementaci kreatinem se tudíž prodlouží doba, po kterou je sval schopen při maximální zátěži pracovat a prokázáno je i navýšení síly a rychlosti, které může znamenat např. u sprintu zlepšení výkonu až o 5 %. Důležitou vlastností kreatinu je schopnost vázat na sebe vnitrobuněčnou tekutinu, čímž dochází k navýšení objemu svalové hmoty. Kreatin jako doplněk stravy (např. kreatin monohydrát) používají především sportovci, po kterých sportovní výkon vyžaduje explozivní sílu a dynamiku (vzpírání, sprinty do 200 m, veslování, kajak, vrhy, kulturistika apod.), popř. přerušovanou (intermitentní) formu pohybové aktivity (např. lední hokej, tenis, rugby apod.).

       Obrázek 1. Kreatin od značky Reflex

2. Anaerobní laktátová obnova ATP (za vzniku laktátu)

          Anaerobně laktátové obnově ATP se často přezdívá anaerobní glykolýza nebo anaerobní glykogenolýza (podle toho, který sacharid je využíván – jestli glykogen nebo glukóza). Stává se dominantním zdrojem obnovy ATP, jestliže intenzivní pohybová činnost trvá déle jak 10 s., nicméně její „nastartování“ probíhá již od počátku svalové práce. Tato obnova ATP spočívá ve štěpení sacharidů bez dostatečného přístupu kyslíku. Nedostatečné okysličování pracujících svalů vzniká v důsledku vysoké intenzity zatížení. Dýchací a kardiovaskulární systém nejsou schopny zajistit poptávku pracujících svalů po O₂. Následkem je zvýšená hladina laktátu (soli kyseliny mléčné) v krvi, čímž vzniká překyselení (zvýšená kyselost) vnitřního prostředí.
           Laktát byl dlouhou dobu považován za hlavního viníka únavy. Dnes již se pokles výkonu a selhání svalu spojuje s vodíkovými kationty (H⁺), které vznikají spolu s laktátem ze sloučeniny nazývané pyruvát, při anaerobním štěpení sacharidů. Zvýšená koncentrace H⁺ vyvolává kromě snížení pH rovněž snížení aktivity klíčových enzymů, v mozku stimuluje receptory bolesti, nauzeu, dezorientaci, vyvolává pocit bolesti svalů („pálení“) atd. Lehnert a kol. (2014) uvádí, že anaerobní glykolýza je dominantním energetickým krytím při cyklických sportech cca do 60 s. maximální svalové práce. Fakt, že je u těchto sport. disciplín a sportů výrazná převaha anaerobního metabolismu se pozná především podle vysokých hodnot laktátu v krvi (výrazné „překyselení“ neboli acidóza), neboť laktát přechází z místa, kde se tvoří (svaly) právě do krve (dá se změřit laktátmetrem). Typickým příkladem anaerobního výkonu je 400 m hladkého běhu, 100 m plavání, resp. všechny disciplíny s délkou trvání do 1 min. Přirozená koncentrace laktátu v krvi je 1,5-2 mmol na 1 l krve. V extrémních případech (kterým je např. zmiňovaný běh na 400 m) mohou hodnoty dosahovat až 30 mmol na 1 l krve a výjimečně i více.

4. Aerobní obnova ATP = aerobní fosforylace

          Po zhruba 60 s. maximální se stává dominantním zdrojem aerobní metabolismus. Svaly jsou „překyselené“, unavené a proto, jestliže chceme v pohybové aktivitě pokračovat, musíme zpomalit a přejít k aerobnímu metabolismu s optimálním přísunem kyslíku pro práci svalů. Aerobní tvorba ATP může probíhat ze sacharidů, tuků i bílkoviny. Typickým příkladem aerobních sportů jsou jednoduše řečeno vytrvalostní sportovní disciplíny. Nejvyšší aerobní kapacity dosahují: běžci na lyžích, cyklisti, běžci na dlouhé tratě a elitní plavci na dlouhé tratě.

Intenzita zatížení rozhodne o tom, jakou živinu tvé tělo využívá pro obnovu ATP.

          O tom, z jaké živiny se bude ATP obnovovat (jaký metabolismus bude převládat) rozhoduje především intenzita zatížení. Časové rozmezí jednotlivých metabolických systému a využívané živiny (látky) uvedené v předcházejících odstavcích se týkaly maximální zátěže. Např. v klidu a při nižší zátěži (Do 50-60 % VO_2max) pracuje náš metabolismus dominantně na tuk (volné mastné kyseliny), vždy však musí být k dispozici alespoň malé množství sacharidů. Sacharidy v tomto případě fungují jako „podpalovač“, bez kterého oheň nehoří. V případě vyčerpání sacharidových zdrojů dochází k velmi nepříjemnému stavu, kterému se říká hypoglykémie. Protahující se hypoglykémie je velmi nebezpečná, neboť může dojít až k hypoglykemickému šoku nebo kómatu.
         Proto při vytrvalostním výkonu děláme vše proto, abychom dodávali tělu sacharidy v podobě gelů, iontových nápojů, banánů apod. Uvádí se, že hypoglykémie přichází přibližně po 90 min. intenzivní vytrvalostní činnosti. Sacharidy jsou pro nás tedy limitujícím faktorem a jsou nutné k tomu, abychom mohli využívat energii uloženou v tucích.
         Při optimálním dodávání sacharidů může naše tělo provozovat pohybovou aktivitu teoreticky více jak 24 hod. v kuse, neboť zásoby energie uložené v tucích jsou obrovské a jednorázově je téměř nemožné je vyčerpat. K extrémním stavům, kdy tělo nemá k dispozici tuk, jako energetický zdroj dochází např. ve vysokých horách, při extrémních situacích nebo při hladovění či některých typech onemocnění. V tomto případě jsou zdrojem pro obnovu ATP dominantně bílkoviny. Tělo začne využívat bílkoviny (aminokyseliny) ze svalové hmoty.

         Se zvyšující se intenzitou zátěže začíná růst podíl využívaných sacharidů, a naopak podíl využívaných tuků klesá. Rozmezí mezi aerobním a anaerobním prahem se nazývá smíšená zóna. Čím vyšší je intenzita zátěže v této zóně, tím méně využíváme tuk k tvorbě ATP a naopak, tím více využíváme sacharidy, které jsou rychlým zdrojem. Při intenzitě zátěže odpovídající 75-80 % VO_2max se již nacházíme na hranici tzv. anaerobního prahu a pro obnovu ATP využíváme pouze sacharidy. Je to dáno tím, že při vysoké intenzitě potřebujeme energii rychle (nejlépe ihned) a už víme, že rychlá cesta obnovy ATP je cesta sacharidů, bohužel při ní vzniká laktát a vodíkové ionty (H⁺).

[1] Baláš, J. (2016). Fyziologické aspekty výkonu ve sportovním lezení. Praha: Karolinum

[2] Perič., T., & Dovalil, J. (2010). Sportovní trénink. Praha: Grada