Галактоза: забытый сахар

После тяжелых тренировок запасы гликогена в мышцах и печени истощаются. В сценариях, где время восстановления является ценным ресурсом, приоритет должен быть отдан пополнению обоих гликогеновых хранилищ – печени и мышц. Рассматривайте эти места хранения так же, как гибридный автомобиль, который имеет два места для хранения энергии, топливный бак и электрическую батарею, оба из которых требуют "заправки" после долгой поездки. Точно так же, как гибридный автомобиль, использующий разные источники энергии для разных мест хранения (бензин для заполнения топливного бака и электричество для зарядки аккумулятора), организм может использовать различные источники энергии (то есть разные типы углеводов) для пополнения запасов гликогена. как в печени, так и в мышцах. Например, углеводы на основе глюкозы эффективны для восстановления гликогена в мышцах, но менее эффективны для восстановления гликогена в печени по сравнению с другими сахарами, такими как фруктоза и галактоза. Почему? Считается, что это связано с тем, что в мышцах отсутствует необходимый аппарат для метаболизма этих сахаров, и поэтому они преимущественно метаболизируются в печени. Именно поэтому смеси глюкозы и фруктозы часто используются в качестве эффективной стратегии для пополнения обоих мест хранения энергии в организме. Несмотря на то, что были изучены различные комбинации сахаров, галактозе (это один из сахаров, содержащихся в лактозе) уделялось довольно мало внимания, а ее влияние на повторное образование мышечного гликогена еще предстоит изучить.

Исследование

Девять участников (7 мужчин и две женщины) были включены в исследование, результаты которого были опубликованы в журнале American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism. Включенные в исследование люди регулярно тренировались на выносливость, их VO2max был равен 51,1 ± 8,7 мл/кг, а максимальная мощность 330 Вт. При каждом посещении лаборатории, испытуемые выполняли протокол циклического истощения гликогена, за которым следовал четырехчасовой период восстановления, необходимый для определения скорости ресинтеза гликогена в ответ на различные комбинации принимаемого сахара. Участники потребляли углеводы в количестве 1,2 г/кг – это та скорость потребления, которую часто считают верхним пределом, способствующим восполнению запасов мышечного гликогена. В состав восстановительных напитков входили либо: 1) глюкоза, 2) галактоза, 3) комбинация галактозы и глюкозы в соотношении 2:1. Эти напитки употребляли с регулярными 30-минутными интервалами на протяжении всего периода восстановления. Биопсия мышц собиралась сразу после тренировки и через 4 часа периода восстановления, что позволяло измерить концентрацию гликогена. Более того, исследователи измерили активность ключевых ферментов, участвующих в пути Лелуара (см. ниже), чтобы определить, способны ли скелетные мышцы напрямую метаболизировать галактозу.

Пристальный взгляд на путь Лелуара

Путь Лелуара, названный в честь биохимика, лауреата Нобелевской премии Луиса Лелуара, является основным путем метаболизма галактозы в организме и, как полагают, происходит исключительно в печени. Этот путь приводит к выработке глюкозо-1-фосфата, который может вступать в гликолиз (процесс окисления глюкозы), где он может в конечном итоге окисляться с образованием АТФ или храниться в виде гликогена, образующегося при помощи процесса гликогенеза. Для этого галактоза сначала фосфорилируется (то есть к ней присоединяется молекула фосфата) с образованием галактозо-1-фосфата с помощью фермента галактокиназы (GALK). Затем фермент галактозо-1-фосфатуридилтрансфераза (GALT) превращает галактозо-1-фосфат в UDP-галактозу, которая в конечном итоге превращается в UDP-глюкозу с помощью фермента UDP-галактозо-4'-эпимеразы (GALE). UDP-глюкоза может вступать в путь гликогенеза и сохраняться в виде гликогена или превращаться в глюкозо-6-фосфат и вступать в гликолиз с образованием АТФ.

Что нашли в исследовании

После тренировки до истощения гликогена, мышечный гликоген истощался примерно до 200 ммоль/кг сухой массы в каждом из трех испытаний. Это представляет собой истощение на 60% от типичных значений в состоянии покоя. На протяжении всего периода восстановления потребление галактозы не приводило к увеличению концентрации глюкозы или инсулина в крови (это два важных фактора, которые управляют синтезом гликогена) по сравнению с потреблением только глюкозы и комбинированными смесями галактозы/глюкозы. Это говорит о том, что маловероятно, чтобы какая-либо часть галактозы, которая потенциально превращалась в глюкозу в печени, высвобождалась обратно в кровь, где она могла быть поглощена мышцами и сохранена в виде гликогена. После четырех часов восстановления, употребление раствора глюкозы увеличило уровень мышечного гликогена на 163 ммоль/кг сухого веса (увеличение ~81%), что представляет собой значительно большее увеличение по сравнению с приемом только галактозы (+ 114 ммоль/кг сухого веса) и комбинированной смеси галактозы и глюкозы (+117 ммоль/кг сухого веса), которая показала практически идентичный ресинтез гликогена (увеличение ~57%). После анализа образцов биопсии, взятых у участников, исследователи также смогли продемонстрировать, что ключевые ферменты, участвующие в пути Лелуара (GALK и GALT), присутствуют в скелетных мышцах. Это позволяет предположить, что мышцы могут напрямую метаболизировать галактозу в качестве источника энергии, то есть она не метаболизируется исключительно в печени.

Практическая ценность

С практической точки зрения, эти данные показывают нам, что галактоза является неоптимальным вариантом сахара, способствующим быстрому восполнению запасов мышечного гликогена после тяжелых упражнений, независимо от того, используется ли она изолированно или в сочетании с глюкозой в соотношении 2:1. При этом остаются вопросы о его эффективности в отношении восполнения запасов гликогена в печени, поскольку печень, по-видимому, является предпочтительным местом метаболизма этого сахара. Учитывая отсутствие изменений в концентрации глюкозы в крови при приеме галактозы в период восстановления, похоже, что если галактоза метаболизируется в печени, где она превращается в глюкозу, эта глюкоза потенциально сохраняется в виде гликогена печени, а не высвобождается обратно. в кровоток, где он может стать доступной для использования в мышечной ткани. В подтверждение этих результатов, одно недавнее исследование продемонстрировало более высокие темпы повторного синтеза гликогена в печени при добавлении галактозы к мальтодекстрину по сравнению с приемом одной лишь глюкозы.

Несмотря на практическое значение этих данных для понимания механизма восполнения мышечного гликогена, обнаружение того, что скелетные мышцы, по-видимому, обладают способностью непосредственно метаболизировать галактозу (учитывая, что ферменты, участвующие в пути Лелуара, были найдены в образцах биопсии), это оставляет нам больше новых вопросов, на которые пока невозможно ответить.