Сколько гликогена хранится в печени?
Гликоген печени является основным источником углеводов, которые нужны мышцам во время бега. Молекула гликогена — это большая длинная цепочка молекул глюкозы, оптимизированная для длительного хранения.
Когда организму во время бега нужны углеводы, печень может расщеплять гликоген на глюкозу, переносить её в кровоток и отправлять в активные мышцы, где глюкоза сжигается в обмен на получение энергии, нужной для работы.
Накопленный в печени гликоген особенно важен для марафона и бега на сверхдлинные дистанции, поскольку гликогена, находящегося локально в мышцах, недостаточно, чтобы успешно довести вас до финиша. Но сколько именно гликогена хранится в печени? И могут ли тренировки увеличить это количество?
Тем, кому лень читать дальше: средний бегун весом ~70 кг может хранить в печени около 65 граммов гликогена при полностью заправленных "топливных баках"; за ночь эта цифра снижается примерно до 43 граммов (снижение на 33-40%).
Это потеря сродни потере ровно одного энергетического геля или банана. И самое любопытное, что, в отличие от мышечного гликогена, количество гликогена в печени не увеличивается при тренировках.
Давайте разберемся, откуда взялись эти цифры.
Могут ли тренировки на выносливость увеличить запасы гликогена в печени?
Оказывается, ответ на это (казалось бы, более сложный вопрос) прост: нет, тренировки не увеличивают запасы гликогена в печени.
Например, в этом обзоре авторы собрали данные многочисленных исследований концентрации гликогена в печени у людей, ведущих малоподвижный образ жизни, людей с диабетом 2 типа (тех, у кого нарушена регуляция глюкозы и, следовательно, может иметься аномальный уровень гликогена в печени) и спортсменов на выносливость.
Что получили? Никаких различий! Это данные резко контрастируют с уровнем мышечного гликогена, уровень которого намного выше у спортсменов на выносливость (и ниже у людей с диабетом 2 типа).
Сколько гликогена хранится в печени?
Знать, сколько гликогена в граммах может хранить печень обычного человека (и уж тем более бегуна) довольно полезно, потому что, если он закончится до того, как вы финишируете, последние несколько километров марафона будут очень трудные.
Одна из наиболее часто встречающихся в интернете цифр, когда речь заходит о количестве гликогена в печени – 100 грамм. Откуда взялась эта цифра?
Википедия, например, ссылается на неплохую статью "Четыре грамма глюкозы", в которой и приводится эта цифра в 100 граммов, но при этом нет каких-либо данных, подтверждающих ее происхождение. Или же многочисленные ссылки, ведущие на учебники, в которых опять-таки, не приводятся данные о происхождении этих самых 100 грамм.
Реальные данные о содержании гликогена в печени
Что говорят реальные экспериментальные данные? Существует довольно много исследований о концентрации гликогена в печени и о том, как она меняется в зависимости от физических упражнений и диеты (как и следовало ожидать, запасы гликогена в печени уменьшаются после тренировки, ночного голодания или перехода на низкоуглеводную диету; их можно восполнить примерно через шесть часов).
Один полезный вывод: после 12-14-часового ночного голодания концентрация гликогена в печени падает на одну треть, а запасы гликогена в мышцах практически не изменяются. Иными словами, если вы отправитесь на утреннюю тренировку, не позавтракав, но если накануне вечером вы ужинали пищей с высоким содержанием углеводов, ваша печень будет загружена гликогеном примерно на 66%.
Но проблема остается – 66% от емкости чего? Какое общее количество гликогена хранится в печени? Оказывается, для скудных данных об абсолютном содержании гликогена в печени есть веская причина: для многих исследователей единственным доступным методом определения количества гликогена является биопсия печени.
Чтобы выполнить биопсию печени, нужно воткнуть довольно большую иглу под ребра справа! Излишне говорить, что это довольно болезненная процедура, не говоря уже о том, что ее трудно обосновать перед этическим комитетом, который дает разрешение для выполнения исследований на людях.
Кроме того, после того, как вы сделали биопсию, все, что у вас есть, — это лишь небольшой кусочек печени. Измерить концентрацию гликогена легко, но чтобы узнать общее количество гликогена, вам нужно знать объем (или массу и плотность) всей печени.
Ситуация несколько улучшилась в 1990-х годах с появлением особого вида МРТ, позволяющего количественно определять концентрацию углерода-13. Благодаря этому методу болезненная биопсия больше не требуется, но несмотря на это, данный вид исследования по-прежнему дает лишь концентрацию гликогена, а не его абсолютное количество. Логичный вопрос: пока человек лежит внутри аппарата МРТ, почему бы заодно не измерить и объем печени? Одно исследование так и сделало, но при этом не сообщило об абсолютном содержании гликогена! Нам по-прежнему нужен объем (или масса и плотность) печени.
Можно было бы предположить, подобно некоторым более старым исследованиям, что любая печень примерно нормального размера (около 1,3 литра) и двигаться дальше. Но прогресс не стоит на месте, и вот мы уже можем добиться большего: исследование 1979 года с использованием недавно разработанного (на тот момент) компьютерного томографа предоставило необработанные данные о росте, весе и объеме печени 22 здоровых взрослых.
Неудивительно, что у более крупных людей печень больше, и эта зависимость одинакова для мужчин и женщин, и используя этот факт, мы можем более точно предсказать диапазон объемов печени, который будет у бегуна данного размера.
Итак, цель — получить точную оценку концентрации гликогена в печени, а затем спрогнозировать объем печени, используя линию регрессии и интервалы прогнозирования, указанные на графике ниже.
Пунктирные линии показывают диапазон, в который попадут 90% людей с заданной массой тела (т.е. это 90% интервал прогнозирования).
Содержание гликогена в печени после еды и утреннего пробуждения
Ниже показаны данные по концентрации гликогена в печени у более чем 200 здоровых взрослых на основе 12 различных исследований.
На графике указаны средние значения и стандартные отклонения концентрации в печени, что позволяет лучше представлять фактическую вариабельность запасов гликогена в печени у разных людей.
Эти оценки объединены с приведенной выше моделью размера печени, что позволяет получить диапазон "типичных значений" запасов гликогена в печени через несколько часов после приема пищи, богатой углеводами, для бегунов с разной массой тела.
Ниже на картинке представлены смоделированные данные: среднее значение и диапазон, в который попадут 90% людей.
Результат? Даже для крупных бегунов часто цитируемая цифра "100 граммов гликогена" является завышенной, и это справедливо для большинства бегунов.
Касаемо ночных потерь гликогена – среди исследований были те, в которых оценивали гликоген печени после еды и повторно после 10-12-часового голодания. Было видно, что потери гликогена составляли 33-40% (или ~22-26 грамм углеводов).
Нам нужно примерно в два раза больше углеводов, чтобы восполнить ночные потери гликогена в печени.
Если учитывать физиологию потребления углеводов, то для полного восстановления запасов гликогена, вам придется потреблять примерно вдвое больше углеводов, чем было потеряно за ночь.
Когда вы съедаете энергетический гель или банан (оба из которых содержат примерно 50/50 глюкозы и фруктозы), около трети глюкозы поступает в печень, и (вероятно) от половины до двух третей фруктозы со временем также окажутся включенным в "новый гликоген" печени.
Однако полное восстановление гликогена не является целью завтрака перед тренировкой или соревнованием, поэтому не стоит думать о том, что вам необходимо полностью восполнить 100% гликогена, который вы теряете за ночь.
Насколько точны приблизительные расчеты?
Интересно, что приведенные выше оценки потерь гликогена за ночь лишь немного ниже, чем приблизительные расчеты, которые можно сделать самому:
Человек среднего роста, ведущий полностью сидячий образ жизни, сжигает около 1500 калорий в день, а поскольку он (чаще всего) ведет малоподвижный образ жизни в течение ночи, то сожжет около 1500/24*10 = 625 калорий за десять часов от вечернего сна до (внезапной) утренней пробежки.
В состоянии покоя около 30-40% вашей энергии поступает из углеводов, а в грамме углеводов содержится около 4 калорий, то есть получается 47-62 грамма углеводов. Разница едва ли в два раза, так что не так уж и плохо! Это упрощение игнорирует тот факт, что глюкозу можно синтезировать заново из жиров и белков, особенно в состоянии покоя, что помогает объяснить несколько завышенную оценку.
Почему тренировки не увеличивают запасы гликогена в печени
Что касается того, почему тренировки не меняют запасы гликогена в печени, то ответ на этот вопрос не очень ясен: многие "основные физиологические параметры", такие как объем крови, размер сердца и активность митохондриальных ферментов, значительно изменяются (чаще увеличиваются) во время тренировок.
Возможно, нормальные ежедневные колебания уровня гликогена в печени уже настолько велики, что дополнительное истощение, происходящее при тренировках, не является сильным стимулом для печени, или, может быть, человеческое тело уже хранит столько гликогена, сколько возможно, даже без тренировок.
Стоит отметить, что приведенное выше исследование технически не показало, что тренировки не увеличивают уровень гликогена в печени — оно просто показало, что концентрация гликогена в печени у спортсменов, тренирующихся на выносливость, в среднем не превышает концентрацию гликогена в печени у здоровых обычных людей.
Вполне возможно, что печень сама по себе увеличивается в результате тренировок (она уменьшается, когда в ней истощается гликоген, но это сопровождается падением концентрации гликогена). Однако, это предположение не кажется таким правдоподобным: увеличение размера должно быть довольно большим, и кто-нибудь уже заметил бы, если бы тренировки на выносливость увеличивали печень на 10 - 20%.
Вывод: Гликоген печени и бег натощак
Запасы гликогена в печени весьма различаются у разных бегунов: типичный бегун весом ~70 кг может хранить в печени максимум от 32 до 99 граммов гликогена, в среднем 65 граммов. Бегуны с большей массой тела, как правило, способны хранить больше гликогена в печени, но ненамного: у бегуна весом ~90 кг средние запасы гликогена в печени примерно на 15 граммов больше, чем у 70 кг бегуна.
За ночь вы теряете количество гликогена, эквивалентного одному энергетическому гелю (или одному банану). Возможно, вам придется съесть вдвое больше углеводов (например, один гель и один банан), чтобы полностью восполнить запас гликогена, потому что только около половины потребляемых углеводов в конечном итоге превращаются в гликоген печени. Тем не менее, восполнение потерь гликогена за ночь не требует потребления большого завтрака. Наверно, это отличная новость для бегунов с чувствительным желудком!
Однако, все равно следует что-нибудь съесть, поскольку поступление в организм некоторого количества углеводов помогает "сэкономить" гликоген печени. Таким образом, если вы бежите на совершенно пустой желудок, запасы гликогена в печени будут заполнены лишь примерно на две трети, и имеющиеся запасы гликогена печени будут сжигаться быстрее.
Вероятно, не нужно беспокоиться о потере гликогена в печени за ночь во время обычных тренировок, но это безусловно может вызвать беспокойство во время очень длинных или очень быстрых тренировок, ориентированных на марафон, а также во время марафонских или ультрамарафонских забегов.