Азотный баланс в организме при питании
В среднем у человека с обычным питанием оборот белка в теле примерно 300 граммов в день. Это не означает, что ежедневные потребности в белке составляют 300 граммов, так как большинство белка от распада пойдёт вновь на построение белков.
Никакой процесс в организме не является 100% эффективным и оборот белка ничем не отличается. После распада некоторый процент белка в конечном итоге окисляется и выводится в виде мочевины, креатинина, аммиака и других веществ. При нормальном потреблении белка, примерно 4% от суточного оборота белка, могут быть потеряны организмом. Это белок должен быть заменен потребляемым белком из питания и эту небольшая потеря белка является большей частью базальной потребности в белке для человека.
Одним из определяющих аспектов белков является то, что в нём содержится азот, с помощью этого исследуется степень потери белка, путем измерения потери азота. Обычно азот выводится с мочой, но он также выводится с калом, потом, волосами, кожей, ногтями и другими тканями.
Чрезвычайно трудно измерить все источники вывода азота из организма, оценивали обычно фекалии, кожу, волосы, пот и остальные.
Такие измерения позволяют исследовать азотный баланс, они просто сравнивают количество азота поступающего в тело, с тем который покидает тело (с мочой, калом и др.). Если люди потребляют ровно столько азота, сколько и теряют, то как говорят это азотный баланс. Если они потребляют больше азота, чем они теряют, то это положительный баланс азота и предположительно увеличение белка в организме. Если они теряют больше белка, чем потребляют, то это отрицательный баланс азота и считается что белка в организме становится меньше.
Как уже упоминалось, белок (аминокислоты, если быть более точным) является единственным источником азота, поэтому отрицательный баланс азота означает, что в теле уменьшается белковая составляющая тела. Тем не менее, простые исследования азотного баланса не дают никаких указаний, какие именно аминокислоты теряются или то, где на самом деле белка в организме становится меньше. Это может быть из мышечной ткани или при распаде белков печени например, в экстремальных условиях тяжелого голода, белки органов (сердца и т. д.) могут распасться и выведены из организма.
В более поздних исследованиях начали использовать более точные методы для отслеживания изменений в метаболизме белков в организме. Аминокислоты радиоактивно метили и исследовали, куда конкретно они попадали или из каких мест извлеклись и куда они пошли. Большая часть исследований на питании было сделано с помощью этого типа методологии.
Баланс азота не только зависит от потребления азота (и выхода), но и другие факторы, такие как потребление калорий также играют важную роль в определении баланса азота. Это усложняет определение истинной человеческой потребности в белке, так как небольшие отклонения потребления калорий от баланса, может повлиять на измерение баланса азота и оценки потребностей в белках организма.
Если потребление калорий увеличивается, то это делает положительным баланс азота (тело сохраняет больше белка), если потребление калорий снижается, то баланс азота отрицательный. Люди которые едят больше белка потеряют больше азота, как от простого повышенного потребления азота.
Как же обычно производятся исследования азотного баланса? Прежде всего, исследователи должны определить, что называется обязательным азотными (или белковыми) потребностями. Это делается первым делом из обычного питания с содержанием белка, в идеале человек находится в идеальном балансе энергии, потребляя достаточно калорий, чтобы поддерживать уровень своей активности.
Обязательные потери азота были оценены примерно в 50-60 мг/кг/день, по этому 100 кг человек будет терять 5-6 гр азота в сутки. Так как в белке азот составляет около 16%, то это примерно 33 грамма белка в день. Поскольку белок из пищи не усваивается с КПД 100%, то возьмём коэффициент рекомендуемой суточной дозы для белка.
Для белка 0,8 гр/кг белка в день. Таким образом для 100 кг человека нужно 80 граммов белка в день, среднему мужчине 75 кг потребуется 60 граммов белка. Рекомендации подходят для покрытия белковых потребностей около 95% людей.
В рекомендации редполагается наличие высококачественных белков и достаточное потребление калорий. Как упоминалось выше, когда калории уменьшаются, то рекомендации для белка больше не является достаточными, кроме того, диеты содержащие плохо усваиваемые или низкого качества белки, требуют большего количества белка для компенсации. Типичная западная диета содержит много продуктов животного происхождения, это как правило обеспечивает в 2-3 раза больше рекомендуемого белка.
Наконец в дополнение к потребностям общего белка (в частности азота), тело также имеет потребность в незаменимых аминокислотах и эти требования имеют тенденцию к изменению в разное время жизни.
На основании данных баланса азота, при тренировках на выносливость и на силу, было обнаружено увеличение потребностей в белке, хотя это происходит по разным причинам. При длительной аэробной активности, аминокислоты могут быть использованы непосредственно для получения энергии это особенно верно в отношении аминокислот с разветвленной цепью (ВСАА) и лейцина, эти аминокислоты наиболее изучены. Белок может обеспечить 5-10% общей энергии во время длительных тренировок на выносливость, и это более выражено, когда мышечный гликоген истощается.
Хотя аминокислоты не используются для энергии в значительной степени во время силовой тренировки, потребности в белке по прежнему увеличены, это вызвано ремонтом поврежденных тканей, а также синтезом новых тканей. В случае работы на силу эта новая ткань обычно состоит из сократительных белков, при работе на выносливость, это вызывает синтез митохондриальных белков и ферментов.
Ряд дополнительных метаболических процессов важны для спортсменов, которые могут регулироваться спортивными тренировками. Все это вероятно потребуют повышенного количества белка из пищи, хотя точного необходимого количества для этого в настоящее время неизвестно. Вполне возможно, что количество белка, необходимого для поддержания баланса азота (или для генерирования положительного баланса) все еще является недостаточным для оптимизации всех аспектов метаболизма важного для спортсменов.
С практической точки зрения производительности, механизм увеличения потребностей в белке несколько менее важны, чем очевидный факт, что тяжелая тренировка увеличивает потребность в белке. Данные полученные доктором Питером Лимон в 1991 году показали, что белка нужно 1,2-1,4 гр/кг для спортсменов тренирующих выносливость и 1,2-1,7 гр/кг для спортсменов тренирующих силу. Это значение примерно на 50-100% выше, чем общие рекомендации по белку, которые составляют 0,8 гр/кг.
В последнее время сделан вывод, что 1,6 гр/кг, вероятно представляют верхний предел требования количества белка для спортсменов, и это только для тех, кто занимается спортом на высоком уровне, тренируясь 5 и более дней в неделю в течение часа и более в день. Тем кто работает меньше, скорее всего нужно меньше белка.
Культуристы уже давно используют потребление 2 гр/кг мышечной массы тела, используя это как грубую оценку для ежедневной потребности в белке. Есть те, кто рекомендует высокие дозы потребления белка 2,5-3,3 гр/кг. Опыт показывает, что бодибилдеры использующие анаболические стероиды чувствуют, что они растут лучше с потреблением 4 гр/кг и более в день, но это мало исследовано.
Однако не все исследователи согласны с выводами доктора Лимона. Исследователь по имени DJ Millward например утверждал, что против исследований используемых для указанных выше значений, ссылаясь на проблемы с методом азотного баланса. Основная проблема в том, что ошибки свойственные исследованиям азотного баланса как правило накапливаются, что приводит к завышению истинной потребности в белке.
Millward указывает, что, если вы берете за ориентир положительный баланс азота и экстраполируете их на количество мышц, которые должны были получены в результате исследования, то увеличение мышечной массы просто не происходит. Например на основе положительного баланса азота в некоторых исследованиях, рост сухой массы должен быть 300-500 гр в день или 3,5 кг в неделю это должно быть видно. В исследованиях этого не обнаружили, что приводит к логическому выводу, метод азотного баланса является не корректным.
Оценки потери азота для кожи, волос, пота и т.д., просто не точны. Как упоминалось выше, возникающие ошибки накапливаются и дают ложные результаты. В то время как новые методы позволяют исследователям изучить изменения в синтезе и распаде белка непосредственно, но они не позволили им дать рекомендации по белку для спортсменов.
Кроме того, Millward цитирует ранее исследования свидетельствуют, что регулярные тренировки улучшают удержание белка, то есть некоторые исследования показали, что регулярный тренинг может привести к снижению потребности в белке за счет улучшения использования организмом белка, который попадает в организм человека. То есть существуют некоторые признаки того, что регулярный тренинг способствует сохранению белков из пищи, это приводит к снижению потребности в белке, а не к увеличению.
Тем не менее важно отметить, что интенсивность упражнений, используемых в этом исследовании была значительно ниже, чем обычно используют спортсмены, поэтому его значимость для спортсменов занимающихся высокоинтенсивным тренингом является спорным, также возможно, что вместо уменьшения потребности в белке как таковой, физические упражнения просто сдвигает использование поступающего белка из пищи так, чтобы мышцы получали "большую долю" от количества входящих аминокислот, что вероятно может оставить другие важные пути использования аминокислот недополученными, если потребление белка отвечает только этим минимальным количествам .
В связи с этим есть исследования, показывающие начальный отрицательный баланс азота при тренинге, но потом тело достигало снова баланса азота в течение нескольких недель. Вполне возможно, что увеличилось потребление белка необходимого только в начале новой программы тренировок, или когда текущая программа в настоящее время увеличилась. Как упоминалось выше, в общих рекомендациях признают, что существует кратковременное повышение потребности в белке из за тренинга и эти данные могут поддержать идею того, что есть только краткосрочное увеличение потребностей в белке из за тренинга.
Если взять общие рекомендации, то для спортсмена с массой тела в 100 кг нужно 80 гр/кг/день белка из пищи. Если к этому добавить 45-90 граммов белка, которые могут потребоваться для поддержки увеличения мышц, то это 125-170 граммов белка в день. Это дает 1.25-1.7 гр/кг, это идентично рекомендациям доктора Лемон 1991.
Решения дебатов по белку не появляется в ближайшее время. Это верно как для широкой публики так и для спортсменов. Как уже говорилось выше, обе стороны спора имеют хорошие данные из исследований, чтобы аргументировать ими. Эмпирически конечно всегда можно найти спортсмена, которому удалось сделать результат с высоким или низким потреблением белка.
Тренеры и спортсмены, в конечном счете менее заинтересованы в научных аргументах, их больше интересует, что позволит оптимизировать спортивные результаты. К сожалению исследования в целом не рассматривается производительность сама по себе в качестве конечной точки, они рассматривали только вопросы потребности в белке.
Определение "потребностей" зависит от конкретных условий. Что для спортсмена тренирующего выносливость, который возможно пожелает избежать увеличения мышечной массы (как адаптационной реакции на тренинг), потребности в белке будут отличаться от спортсмена, который работает на силу и пытаются увеличить массу тела. Отвечая на вопрос "Сколько белка требуется?", ответ полностью зависит от контекста.
Ежедневное потребление белка 2,5-3,0 гр/кг не вредно для спортсменов силового плана, это может дать небольшие, но важные улучшения производительности в долгосрочной перспективе, и будет с лихвой перекрывать любые потребности для синтеза белка. Любое превышение белка будет просто окислено в первую очередь.
В принципе с точки зрения спорта высших достижений, утверждается, что лучше ошибиться в сторону слишком большого количества белка из пищи, чем слишком малого. На данный момент, мы не можем знать наверняка, что больше белка обязательно лучше или оптимально, но мы знаем, что слишком мало, приведёт к снижению производительности, роста и восстановления.
Все рекомендации предполагают достаточное потребление энергии, хорошо известно, что потребности в белке возрастают во время диеты направленной на снижение жира в теле, спортсменам может потребоваться увеличить свое обычное потребление белка.
По разным причинам, будь то для попадания в весовую категорию или просто уменьшить жировую массу, для этого спортсмены часто прибегают к диете. Всегда есть опасность потери мышечной массы во время диеты, по этому нужно найти способы ограничить или устранить это. Когда количество калорий растут, то тело сохраняет больше белка, когда потребление калорий уменьшается, то тело сохраняет меньше белка, а значит больше белка требуется из пищи.
Это означает, что потребление белка должно увеличиться на диете, чтобы покрыть дополнительные потребности. Для лиц с избыточной массой тела, при подготовке, потребление белка нужно 1,5 гр/кг.
Обеспечение достаточного потребления белка во время диеты имеет дополнительные преимущества. Большее потребление белка может увеличить расход калорий через термогенез и помогает поддерживать стабильный уровень глюкозы в крови. Большее потребление белка также, ограничивает набор веса после диеты.
Сколько дополнительных белков необходимо для спортсменов для поддержания массы или производительности во время диеты в настоящее время неизвестно. Как упоминалось выше, обычным людям на диете может понадобиться почти в два раза больше чем рекомендуется, это 1,5 гр/кг.
Существует некоторые данные, свидетельствующие, что спортсменкам тренирующим выносливость, возможно требуется меньше белка по сравнению с мужчинами, это связано с тем, что женщины используют меньше белка во время физических упражнений, чем мужчины. Вероятно эти различия в разном уровне гормонов, особенно эстрогена. В самом деле, если вы даете людям эстроген, то они будут сжигать больше жира (меньше углеводов и белка) во время тренировки на выносливость. Трата белка у женщин при тренинге выносливости, меняется в течении менструального цикла, что соответствует действию половых гормонов на использование источника энергии.
В связи с существенно более низким уровнем тестостерона, женщины набирают мышечную массу медленней мужчин. Это говорит о более низкой потребности в белке, для поддержания силового тренинга, при низком темпе синтеза белка у мужчин, у женщин будет еще ниже.
Женщины могут использовать меньше гликогена и больше жира во время тренировки с отягощениями, чем мужчины. Предполагается, что женщины могут извлечь выгоду из более высокого потребления жира и сниженного потребления углеводов, рекомендуя такое же количество белка как и у мужчин.
Учитывая различия в проценте жировых отложений, а также вопросы общего потребления калорий, то для спортсменок тренирующих сила/мощность, нужно придерживаться нижней границы от рекомендаций по белку.
Материал взят: Лайл Макдональд