Могут ли длительные тренировки вызвать резистентность к инсулину?
Спортсмены на выносливость демонстрируют "парадоксальный" метаболический ответ на длительную активность.
Регулярные физические упражнения — один из лучших способов укрепить здоровье и предотвратить развитие таких заболеваний, как диабет 2 типа. Упражнения резко увеличивают поглощение глюкозы скелетными мышцами "инсулинонезависимым способом", поэтому различные режимы упражнений широко изучались в качестве потенциальных методов лечения для улучшения метаболического здоровья.
Спортсмены на выносливость обладают высокой способностью усваивать глюкозу скелетными мышцами, высокой чувствительностью к инсулину и высокой активностью фермента гликогенсинтазы (отвечает за образование гликогена), что связано с высокой окислительной способностью скелетных мышц и «метаболической гибкостью».
Другими словами, спортсмены на выносливость — метаболические машины.
Несмотря на положительные характеристики, очевидные у тренирующихся на выносливость, у спортсменов иногда обнаруживают снижение усвоения глюкозы и чувствительности к инсулину после тяжелых тренировок, феномен, получивший название "парадокс спортсмена".
Основным предлагаемым объяснением этого парадокса является подавляющее действие транспорта жирных кислот и метаболизма липидов на транспорт и метаболизм глюкозы. Когда мы сжигаем много жира (например, во время низкоинтенсивных упражнений на выносливость), сжигание глюкозы замедляется, и наоборот.
В то время как упражнения улучшают функцию митохондрий, недавние данные свидетельствуют о том, что чрезмерное количество высокоинтенсивных интервальных тренировок (HIIT) может снизить функцию митохондрий и толерантность к глюкозе у любителей.
В новом исследовании авторы изучили механизмы, лежащие в основе "парадокса спортсмена", и выяснили, оказывают ли различные виды интенсивных упражнений различные эффекты на толерантность к глюкозе и функцию митохондрий у спортсменов, а также отличаются ли реакции спортсменов на выносливость, от реакций спортсменов не занимающихся упражнениями на выносливость.
В рандомизированном перекрестном исследовании у участников оценивали гомеостаз глюкозы и функцию митохондрий в трех условиях: после 3 дней отдыха, на следующий день после 3 часов непрерывных упражнений низкой и средней интенсивности или на следующий день после высокоинтенсивных интервальных тренировок (HIIT).
17 участников исследования были разделены на две группы в зависимости от их опыта в видах спорта на выносливость: группа тренирующихся на выносливость (END) с 5 женщинами и 4 мужчинами, которые имели многолетний опыт тренировок, и контрольная группа (CON), состоящая из 2 женщин и 6 мужчин, которые не занимались никакими тренировками на выносливость, хотя некоторые из испытуемых регулярно выполняли силовые тренировки.
Перед вмешательством был проведен предварительный тест для оценки физиологических характеристик и определения VO2max участников. Упражнения проводились на велоэргометре: сеанс HIIT включал 10-минутную разминку на мощности 100 Вт, за которой следовали пять 4-минутных интервалов примерно на 95% от VO2max, перемежающихся 3-минутным пассивным отдыхом. Длительная тренировка состояла из 3 часов езды на велосипеде при 65% VO2max.
После каждого состояния испытуемые употребляли восстанавливающий напиток, содержащий углеводы и белок, и получали ужин и напиток, состоящий из углеводов, белков и жиров. После этого они оставались голодными в течение 12 часов до тех пор, пока на следующий день не были выполнены биопсия мышц и пероральный тест на толерантность к глюкозе (ПГТТ), наряду с другими результатами, связанными с метаболическими процессами в крови и мышечной ткани, включая инсулин, бета-гидроксибутират (кетоновые тела), свободные жирные кислоты и митохондриальные ферменты цитратсинтаза и 3-гидроксиацил-КоА-дегидрогеназа. Также оценивались мышечный гликоген (запасенная глюкоза) и митохондриальное дыхание (работа митохондрий).
Полученные результаты
В целом, у спортсменов на выносливость, вклад жиров в общий расход энергии во время длительных упражнений был выше, а регуляция глюкозы в ответ на HIIT была иной, чем у контрольной группы.
В частности, во время длительных упражнений у атлетов на выносливость, средняя выходная мощность была на 50% выше, а уровень лактата был низким на протяжении всей тренировки, тогда как в контрольной группе уровень лактата был повышен.
При длительных физических нагрузках уровень глюкозы снижался одинаково в обеих группах. Во время HIIT у спортсменов на выносливость средняя выходная мощность была на 24% выше, чем у контрольной группы, а уровень лактата немного увеличивался во время разминки у контрольной группы, но не у спортсменов на выносливость. Уровень глюкозы в крови повышался во время HIIT у спортсменов выносливость, но этот ответ отсутствовал в контрольной группе, что связано с повышением уровня катехоламинов (адреналин/норадреналин), который был выше у спортсменов на выносливость во время интенсивных упражнений.
Эти результаты не были неожиданными, они просто указывают на лучшую метаболическую подготовленность участников, тренирующихся на выносливость, по сравнению с контрольной группой.
Далее было замечено, что толерантность к глюкозе снижается у спортсменов на выносливость после продолжительных упражнений по сравнению с отдыхом. Влияние длительных упражнений на толерантность к глюкозе было менее выражено в группе контроля и не было значительным.
Интересно, что HIIT не повлияла на толерантность к глюкозе ни в одной из групп, а уровень инсулина не изменился независимо от состояния.
Однако отношение глюкозы к инсулину было заметно увеличено после длительных упражнений в группе атлетов на выносливость, что указывает на развитие резистентности к инсулину. Никаких существенных изменений в этом соотношении не произошло после HIIT в группе, тренировавшейся на выносливость, и ни один из типов упражнений не изменил соотношение в контрольной группе.
Исследователи также оценили, связано ли снижение толерантности к глюкозе у атлетов на выносливость с изменениями митохондриальных параметров. Они обнаружили, что исходная работа митохондрий между группами не различалась, а тренировки не оказывали существенного влияния на максимальную активность митохондрий.
Тем не менее, у спортсменов на выносливость, физические нагрузки усиливали "дыхание" митохондрий, в то время как в контрольной группе наблюдалась противоположная реакция: продукция митохондриями активных форм кислорода (H2O2) была самой высокой после продолжительных упражнений в группе атлетов на выносливость, в то время как в контрольной группе была обнаружена противоположная реакция.
После длительных упражнений отмечалось увеличение свободных жирных кислот, кетонов и окисления жирных кислот у спортсменов на выносливость, но не у контрольной группы, а спортсмены на выносливость показали выраженный сдвиг в окислении субстратов после длительных упражнений: снижение окисления углеводов и соответствующее увеличение окисления жиров.
Наконец, было обнаружено, что расход энергии в течение последних 20 часов, предшествующих ПГТТ, тесно связан с изменениями толерантности к глюкозе.
Таким образом, длительные упражнения, но не упражнения высокой интенсивности, снижают толерантность к глюкозе у спортсменов на выносливость, но не у контрольной группы. Это было связано с развитием резистентности к инсулину, с повышенной липидной нагрузкой, повышенной способностью к окислению липидов и повышенным окислением жиров в организме.
Полученные данные свидетельствуют о том, что жирные кислоты имеют приоритетное значение в качестве топлива во время и после длительных тренировок, что уже хорошо известно. Хотя митохондрии спортсменов на выносливость обладают более высокой окислительной способностью, это, по-видимому, не защищает от снижения толерантности к глюкозе после продолжительных тренировок, что является новым открытием.
Авторы исследования утверждают, что длительные упражнения, способствуя окислению жира, также оказывают "сберегающий глюкозу" эффект у спортсменов, и утверждают, что это физиологическая адаптация к тренировкам на выносливость, которая служит для поддержания гомеостаза глюкозы в крови, а не неадекватная реакция на физическую нагрузку.
Нечто подобное происходит даже в ответ на низкоуглеводную или кетогенную диету. Как это ни парадоксально, эти диеты резко приводят к снижению толерантности к глюкозе и снижению чувствительности к инсулину. Это, вероятно, связано с активацией окисления жиров и подавлением гликолитических ферментов в ответ на потребление низкоуглеводной диеты в течение длительного времени. Это не обязательно плохо, это просто реакция организма на изменение доступности субстратов.
Эти открытия могут найти интересное применение, когда дело доходит до отработки питания во время тренировок. Учитывая, что толерантность к глюкозе снижается после длительных тренировок, может иметь смысл придерживаться диеты с низким содержанием углеводов в течение дня после длительной тренировки на выносливость. Напротив, после высокоинтенсивных тренировок, когда толерантность к глюкозе не изменяется (или, возможно, в некоторых случаях даже повышается), разумным представляется питаться углеводами.
Конечно, все зависит от тренированности, поскольку это исследование показывает, что атлеты на выносливость, и нетренированные люди по-разному реагируют на тренировки. Это еще одна причина, по которой диета и физические упражнения никогда не должны подбираться по принципу "один размер подходит всем".