Нужен ли избыток энергии?

На эти вопросы постаралась ответить международная группа исследователей под руководством доцента университета  Солнечного Побережья (Австралия) Гари Слейтера. Для этого ученые проанализировали имеющиеся литературные данные о влиянии питания на результаты тренировок с отягощением. К сожалению, эти данные не всегда убедительны и порой противоречивы.

Мы знаем, что мышечная масса обеспечивает силу, мощность и преимущество в контактных видах спорта, таких как регби. Однако, если объем мышц растет быстрее, чем их мощность, толку от гипертрофии немного. В некоторых случаях увеличение массы тела может отрицательно сказаться на других показателях, таких как скорость.

Для роста мышц нужен строительный материал. Скелетная мускулатура на 75% состоит из воды, на 20% из белков, остальное приходится на жир, гликоген, неорганические соли и минералы. Поэтому спортсменов стараются обеспечить достаточным количеством белка. Если спортсмен получает с пищей менее 1,6 г/кг ежедневно, прием пищевых белковых добавок увеличивает прирост мышечной массы и силы во время тренировок с отягощением. Суммарное суточное потребление белка (с пищей и в виде добавок), превышающее 1,6 г/кг, не способствует дальнейшему увеличению прироста мышечной массы.

Энергетическая цена прироста мышц неизвестна. Неизвестно также, откуда эта энергия берется: из внутренних жировых запасов или из пищи. Здоровые люди с избыточным весом на тренировках наращивают мышцы, сидя на диете с пониженным содержанием калорий, но повышенным содержанием белка. Профессиональные спортсмены, пропустившие сезон или получившие травму, вернувшись к тренировкам, теряют жир и набирают мышечную массу. Люди с большей тощей массой и лучшей кардиоподготовкой при перекармливании и малоподвижном образе жизни набирают меньше жира относительно тощей массы. Так что многое зависит от индивидуальных особенностей человека: истории тренировок и исходного телосложения. Неизвестно, какой рацион и калорийность питания требуются для поддержания скелетных мышц, а какие — для строительства новых.

Избыточного питания самого по себе недостаточно для образования удовлетворительной мышечной массы, оно обычно уходит в жир, особенно если не тренироваться. Сто дней избыточного потребления энергии (всего 353 мДж (84 ккал)) у молодых и худощавых мужчин привело к значительному изменению состава тела. На каждый килограмм мышечной массы пришлось примерно 2 кг жира. (Во время откормочного периода физическую активность испытуемых ограничили ежедневной получасовой прогулкой).

Энергетический баланс

Ежедневное количество энергии, требуемой для метаболизма белков, составляет примерно пятую часть энергии, необходимой организму в покое, или 18 кДж (4,3 ккал) /кг массы тела [1]. Гипертрофия скелетной мускулатуры требует большего количества энергии.

Лишь небольшое число исследований непосредственно посвящено влиянию энергетического баланса на гипертрофию скелетных мышц при тренировках с отягощением, и они посвящены преимущественно потреблению белка при общем дефиците энергии.

Умеренный дефицит энергии приводит к потере веса и замедлению синтеза мышечных белков как в покое, так и у тренированных волонтеров (у тренированных синтез замедлился на 30%). Умеренный дефицит энергии (примерно 20% от необходимого количества) вызывал у молодых здоровых волонтеров потерю в среднем 1 кг веса за 10 дней, что привело к сокращению синтеза мышечных белков на 16% в покое, несмотря на умеренное потребление белка (1,5 г/кг/день). Замедление связано со снижением активации гена mTOR и протеинкиназы, регулирующей синтез белков. Однако всего одна тренировочная сессия восстанавливает синтез мышечных белков до уровня, наблюдаемого при соблюдении энергетического баланса, а при соблюдении энергетического баланса потребление 15 — 30 г белка после тренировки усиливает синтез мышечных белков на 30% по сравнению с состоянием покоя. Эти исследования подтверждают, что дефицит энергии может повлиять на молекулярный механизм синтеза мышечных белков, однако он (синтез) зависит и от других факторов, таких как потребление белка и тренировки.

Сходные результаты получаются и при более продолжительных наблюдениях. При ограничении калорий тренировки с отягощением позволяют потерять несколько большую массу. Женщины с ожирением, которые 90 дней сидели на очень скудной диете (3369 кДж/день, в том числе 80 г белков, 97 г углеводов и 10 г жиров), потеряли 16,2% массы. Если они при этом еще и тренировались, то худели на 16,8%. Изменения мышечной и жировой массы в обеих группах были сходными, однако в мышцах после тренировок увеличилась площадь поперечного сечения быстрых волокон. В другом исследовании, которое продолжалось 24 недели и сочетало тренировки с отягощением и на выносливость, участницы с лишним весом потеряли 2,2% массы тела, при этом площадь поперечного сечения мышц бедра увеличилась на 7 см.

Так, в одном исследовании 12 пар однояйцевых близнецов в течение 100 дней получали избыточное питание (4200 кДж (1003 ккал) /день, 15% энергии заключено в белках). Они прибавили в среднем 5,4 кг массы тела, в том числе 2,7 кг мышечной, хотя вели сидячий образ жизни. Результаты, которые показали близнецы, были очень похожи, зато разница между парами была значительна, что свидетельствует о значительной наследственной составляющей. В другом исследовании испытуемые ежедневно получали около 4000 кДж (955 ккал), примерно на 40% больше, чем следует, при этом доля белков в рационе разных групп варьировала (5, 15 или 25% общего количества энергии). Все группы набрали примерно по 3,5 кг жира, однако тощая масса увеличилась примерно на 3 кг, лишь когда из белка получали 15% или 25% энергии, следовательно, для роста мышц даже при избытке энергии необходимо определенное количество белка.

Очевидно, если в рационе достаточно белка, важна просто добавочная энергия сама по себе. Этот вывод подтверждают и некоторые другие исследования.

Американские спортивные медики исследовали молодых здоровых мужчин без опыта силовых тренировок, которым 8 недель пришлось этими тренировками заниматься. Рацион участников исследователи не особо ограничивали, но контролировали. По их мнению, у всех участников он был примерно одинаков: 2200 — 2900 ккал, из которых примерно половина энергии приходилась на углеводы и 15 — 20% — на белки. Испытуемых разделили на три группы, одна из которых получала дополнительно 2010 ккал в виде смеси белков и углеводов, вторая группа получала изокалорийную углеводную добавку, а контрольная обходилась без дополнительной энергии. Во всех группах существенно возросла мышечная сила, а мышечная масса в группах, принимавших добавки, увеличилась на 2,9 и 3,4 кг по сравнению с контролем.

Это исследование проведено на маленькой выборке — и разброс значений очень велик. И вообще, для окончательных выводов о роли избыточного питания, информации явно недостаточно. Безусловно, на белковый обмен влияет не только избыток энергии, но и тренировки с отягощением.

Дополнительная энергия — сколько нужно?

Если энергии должно быть с избытком, а перекармливание вредно, то каким должен быть избыток? Считается, что при увеличения массы скелетных мышц на 1 кг для их сохранения избыток энергии должен составлять 1500 — 2000 кДж/ день (358 – 478 ккал), а для спортсменов, усиленно наращивающих мышечную массу или испытывающих большие тренировочные нагрузки — около 4000 кДж (955 ккал) /день [2,3]. При подсчетах необходимого числа калорий обычно полагают, что 1 кг скелетных мышц на 75% состоит из воды, на 20% из белков и на 5% из жиров, гликогена и других элементов. Чтобы поддерживать такую мышцу, энергии нужно не меньше, чем в ней заключено, а это 5000 — 5200 кДж (1194 - 1242 ккал), из которых примерно 3400 кДж (812 ккал) содержат белки, 1400 — 1500 кДж (334 – 358 ккал) — жиры, а на мышечный гликоген приходится 300 — 450 кДж (71 – 107 ккал). Кроме того, нужно учесть энергию, необходимую для белкового синтеза, который после тренировок с отягощением идет очень активно. И, наконец, нужно учесть затраты на увеличение мышечной массы, затраты на термогенез и запасание некоторого количества энергии в жировой ткани. Сколько стоит прирост мышечной ткани, неизвестно.

В том, как влияет избыточное потребление энергии на состав тела, между специалистами согласия нет. Индивидуальные отличия людей слишком велики, к тому же неизвестно в точности, какая ткань сколько энергии аккумулирует у нетренированных людей и у атлетов. Теоретические подсчеты показывают, что на образование 1 кг скелетных мышц нужно от 7400 кДж до 6050 кДж (1767 – 1445 ккал). Если спортсменам нужно синтезировать 1 кг мышц с минимальным приростом жировой массы, им советуют придерживаться более дорогой энергетической модели.

Энергетическая цена гипертрофии скелетных мышц складывается из нескольких составляющих:

• энергетическая цена тренировки с отягощением и усиление метаболизма после тренировки,

• энергетическая цена деградации и синтеза белка, которые усиливаются после тренировки,

• аминокислоты для синтеза белков de novo,

• компенсация увеличения диет-индуцированного термогенеза,

• увеличение метаболической активности тканей,

• увеличение расхода энергии, не связанного с тренировками, за счет уменьшения времени, проводимого в покое.

Только учитывая все эти факторы, можно будет рассчитать, сколько энергии нужно для увеличения массы мышц, но не жира.

Есть несколько исследований, в которых подсчитывают энергетическую стоимость одиночного упражнения или серии упражнений, выполняемых с разной скоростью и физической нагрузкой. Чистая энергетическая цена получасовой тренировки с отягощением из 8 упражнений (2 подхода по 8 — 10 повторений, 10 МП) составила примерно 300 кДж (71 ккал) для женщин и 600 кДж (143 ккал) для мужчин. В другом исследовании тренировка из пяти упражнений для верхней части тела (3 подхода по 10 повторений с 70% 1 МП) стоила 369.4 ± 174.1 кДж, то есть 0,10 — 0,12 кДж/кг тощей массы тела /мин.

Синтез мышечных белков в течение 24 — 48 часов после тренировки требует много энергии, около 3,6 кДж (0,9 ккал) /г синтезированного белка, но эти данные, возможно, занижены, их следует уточнить.

Прирост мышц увеличивает расход энергии и в покое, и во время тренировок, поскольку объем метаболически активной ткани увеличился, но расход этот невелик, около 54 кДж (13 ккал)/кг/день. Таким образом, прирост мышц на 1 — 2 кг увеличит энергетические затраты в покое примерно на 100 кДж (24 ккал).

Тренировка и избыток энергии влияют на внутренние органы с высокой метаболической активностью, но об этом влиянии известно немного. Есть данные, что 3 недели ограниченного потребления энергии существенно уменьшили массу почек и печени, и, соответственно, расход энергии. Таким образом, изменение баланса энергии может влиять на массу тканей с высокой метаболической активностью и на расход энергии.

Любая корректировка энергетического баланса влияет на термогенез. Увеличение теплопродукции после еды позволяет рассеять до 30% избыточной энергии (по другим данным — раза в три меньше). Пищеварение усиливает основной обмен и, соответственно, повышает температуру тела. Термогенный эффект наиболее выражен у белков, далее идут углеводы, а затем жиры. При 100 кДж дополнительной энергии, полученных с пищей при смешанной диете, выделяется дополнительные 1,1 кДж/час. Дополнительную энергию часто стараются получить в виде белков. Атлеты, потребляющие 3 г белка на кг массы тела в день, тратят в день на 500 кДж больше, чем потребляющие 1 г/кг белка. Термогенез, не связанный с физической активностью, при потреблении дополнительной энергии также возрастает (при переедании 4200 кДж/день в течение 56 дней он увеличивается на 1,380 ± 1,080 кДж/день). Это увеличение у разных людей существенно варьирует.

Ограничение питания потенциально влияет на анаболические гормоны, мешая им наращивать и поддерживать мышечную массу.

Итак, энергию, необходимую для прироста 1 кг мышечной массы, еще предстоит определить. На нее влияют множество факторов: возраст, генетические особенности, опыт тренировок, пол, состав тела и адаптация к избытку энергии. В настоящее время рекомендуемый избыток энергии, позволяющий минимизировать прирост жира, составляет 1500–2000 кДж /сутки. На рисунке показано, откуда взялась эта величина. При этом нужно регулярно контролировать состав тела и функциональные возможности организма, такие как сила, чтобы корректировать диету.

Дополнительная энергия — откуда брать?

Считается, что спортсменам для роста мышц необходим белок в количестве 1,6 — 2,2 г/кг/день. Это примерно вдвое больше, чем нужно людям, ведущим сидячий образ жизни. Больше белка не нужно, такое количество уже не принесет дополнительной выгоды и лишь увеличит катаболизм аминокислот и окисление белков. Однако у спортсменов, склонных к образованию жира, может возникнуть соблазн получить всю дополнительную энергию из белка, поскольку он менее липогенный (переваривание белков вызывает более сильный термогенез, чем переваривание жиров и углеводов). Этот дополнительный термогенез, однако, невелик. Трудно понять, как избыток белка и, следовательно, энергии, содействует приросту мышечной массы без увеличения массы жира. Тем не менее, исследования, проведенные в клинике, подтвердили, что при переедании масса тела, конечно, увеличивается, но если 15 — 25% энергии поступает из белка, при этом возрастает общий расход энергии, расход энергии в покое. Когда на белок приходится 5% энергии, такого не происходит. По крайней мере, при сидячем образе жизни.

Несмотря на данные о том, что высокобелковая диета может быть вредна, у здоровых взрослых потребление 1,8 г белка /кг/день не влияет на функции почек, а 2,5 — 3,3 г/кг/день в течение года — на уровень липидов в крови или печени. Однако по-настоящему длительное влияние белковой диеты на здоровье не исследовали. Поэтому спортсменам, тренирующимся с отягощением, диету с очень высоким содержанием белков рекомендовать пока не стоит.

А как обстоят дела с жирами и углеводами? Поскольку при физической нагрузке расходуются, прежде всего, углеводы, логично потреблять именно их, чтобы поддержать потребности организма. Это относится, в первую очередь, к тем спортсменам, которые занимаются не поднятием тяжестей, пауэрлифтингом и бодибилдингом, а используют упражнения с отягощением как часть тренировочной программы (речь идет, например, о метании копья и диска, метании ядра и молота, спринте). Тренировки с отягощением могут снизить запасы мышечного гликогена на 30 — 40%, и для их восстановления нужны углеводы. По предварительным подсчетам, атлеты, занимающиеся силовыми тренировками, должны съедать по 4 —7 г/кг углеводов в день. Верхнее значение показано в тех видах спорта, когда тренировки с отягощением выполняют в дополнение к специфической тренировке.

Что касается жиров, то Американская коллегия спортивной медицины советует черпать из них 20 — 35% энергии. Снижать этот показатель ниже 15 — 20% не стоит, потому что такое сокращение уменьшает энергетическую плотность трапезы, затрудняет прием жирорастворимых витаминов и снижает концентрацию тестостерона. Однако изменения концентрации циркулирующих андрогенов невелики, и их важность для адаптаций к регулярным силовым тренировкам неизвестна.

Энергетическая плотность жирной пищи вдвое больше, чем углеводной или белковой. Поэтому логично увеличить количество потребляемых жиров. Полиненасыщенные жиры способствуют приросту тощей массы в большей степени, чем насыщенные, которые вызывают отложение жиров. Напротив, омега-3 полиненасыщенные жиры способствуют увеличению мышечной массы и мышечных функций у молодых людей, мужчин среднего возраста и старшего поколения, независимо от силовых тренировок. Ненасыщенные жиры и для здоровья полезны, помогают сбросить вес. Учитывая эти факторы, специалисты рекомендуют активным людям получать до 35% энергии из жиров при условии, что насыщенные жиры обеспечивают не более 10% всей энергии.

Источник питательных веществ тоже имеет значение. Для синтеза мышц полезно есть белки, богатые лейцином. Натуральные продукты для роста мышц полезнее, чем отдельные их компоненты, особенно после тренировки с отягощением: цельное молоко лучше обезжиренного, а яйца полезнее яичных белков.

В общем, необходимость излишков энергии и польза белковых добавок сомнения не вызывают, но источники дополнительной энергии предстоит уточнить, а заодно выяснить, можно ли без вреда для здоровья потреблять более 2,5 г белка/кг/день.

Дополнительная энергия — когда заряжаться?

Когда и сколько раз есть — важный вопрос. Прием добавок до, во время и после тренировки влияет на ее результат. Есть данные о том, что прием углеводов полезен до и/или во время силовой тренировки, другие работы эти результаты не подтверждают. Считается, что оптимальное количество углеводов, приятых до и во время тренировочной сессии, варьирует от 4 до 7 г/кг/день, а когда именно их принимать, еще не вполне ясно.

Известно, что белковые добавки, принятые в интервале менее трех часов до или после тренировки с отягощением, способствуют наращиванию мышц. Возможно, полезным окажется и другой режим, когда белки поглощают не в узком временном интервале, а «размазывают» их потребление по всему периоду бодрствования. Действительно, по некоторым данным, белковые добавки (0,3 г/кг), потребляемые каждые 3 — 5 часов в период бодрствования, усиливают синтез мышечных белков, хотя справедливость этого утверждения для спортсменов, тренирующихся с отягощением, нужно еще проверить. Во всяком случае, увеличение числа белковых трапез с четырех до шести до начала сезона не повлияло на прирост тощей массы тела у регбистов. Очевидно, существует временной порог, после которого ускорение синтеза белка прекращается даже при наличии свободных аминокислот — он составляет примерно полтора часа после приема пищи. Если же еда сочетается с силовой тренировкой (70 — 90% 1МП, 6 — 8 повторений, или 20 — 40% 1МП, выполняемых до отказа) период увеличенного белкового синтеза может длиться сутки и более.

Хотя скелетная мускулатура вряд ли вырастет в результате частых приемов пищи, 5—6 небольших трапез в день считают полезными, возможно, потому что желудочно-кишечный тракт лучше усваивает частые и мелкие порции еды, чем несколько крупных. Обычный режим питания спортсменов состоит из трех основных трапез и нескольких перекусов, на которые приходится примерно четверть общей суточной энергии. Подобно значительной части населения, спортсмены получают бóльшую часть энергии во второй половине дня. Пока нет ясности, как такой дисбаланс влияет на здоровье атлетов.

По предварительным данным, если питаться более равномерно в течение дня, это улучшит результаты тренировок с отягощением. Прием креатин моногидрата, содержащего углеводно-белковые добавки, непосредственно перед и сразу после тренировки обеспечивает лучшую адаптацию, чем когда добавку принимают вне связи с тренировкой. Однако пока нельзя отнести этот эффект исключительно на счет времени приема.

Время трапезы важно и для спортсменов, озабоченных набором веса, поскольку существует связь между поздними трапезами и ожирением. Ее причиной может быть метаболическая дисфункция, которую отложенная трапеза вызывает даже у людей с нормальным весом, или поведенческий механизм контроля аппетита. Ночные трапезы не насыщают, и человек больше съедает в течение дня. Поэтому атлетам, которым не нужно набирать вес, лучше сместить энергетическую нагрузку на первую половину дня, а тем, которым нужно, и тем, кто активно тренируется вечером, — на вторую. И, действительно, прирост силы и мышечной массы после вечерней тренировки с отягощением увеличивается, если до отхода ко сну атлет съедает не одну, а две белковые добавки. Дневное распределение трапез может варьировать в зависимости от обстоятельств и требует дальнейшего изучения.

Логично сообразовывать потребление энергии с тренировочной нагрузкой, однако спортсмены не всегда это делают. Вопрос в том, нужно ли обеспечивать избыток энергии только в дни тренировок или в течение всей недели. В небольшом исследовании спортсменам обеспечивали положительный энергетический баланс только в дни тренировок, и мышечная масса росла в течение 48 часов после тренировочной сессии. Очевидно, положительный энергетический баланс также сохраняется 24 — 48 часов после тренировки. Возможно, создание положительного энергетического баланса во всякий день поможет гипертрофии скелетных мышц. Но более эффективной может оказаться стратегия прерывистого потребления избыточной энергии. Этот вопрос требует дальнейшего изучения.

Управление сытостью

Если наращивать общее потребление энергии, просто увеличивая количество пищи, это приведет к преждевременному насыщению, и человек не сможет получить необходимое количество калорий. Поэтому нужно есть специальную, энергетически плотную еду. Напитки, например, насыщают меньше, чем твердые продукты, и потому с большей вероятностью обеспечивают положительный энергетический баланс. Напитки полезны и после упражнений, когда есть не хочется, а восстановить затраченную энергию надо. Не забывайте про овощи: плотность энергии в них низка, однако они полезны для здоровья. Учитывая насыщающий эффект белка, порции богатой протеином пищи должны быть умеренными (1,6 г/кг). Такая доза помогает оптимизировать синтез мышечных белков; если съедать больше, прирост мышц существенно не увеличится.

Задачи на будущее

Их довольно много. Предстоит исследовать индивидуальные особенности адаптации к избытку энергии, уточнить, откуда эта энергия берется, как распределяется в течение дня и влияет на состав тела. Анализ имеющейся литературы не дает ответа на все вопросы, но некоторые из них авторы обзора все же постарались прояснить.

Нужно ли при расчете избытка энергии учитывать предполагаемую способность мышц к гипертрофии?

У молодых спортсменов потенциал мышц к росту выше, чем у их более опытных. Поэтому избыток энергии необходимо корректировать с учетом мышечного потенциала роста, что подтверждает исследование небольшой группы норвежских спортсменов. Однако, если избыток энергии облегчает физиологический ответ на тренировку с отягощением и усиливает ее эффект, избытком энергии стоит обеспечивать и опытных спортсменов, по крайней мере в тех случаях, когда мышечная гипертрофия и силы важнее краткосрочного прироста жировой массы.

Эндогенные или экзогенные источники энергии обеспечивают мышечную гипертрофию? Какие факторы на это влияют?

Способность мышц к росту в ответ на тренировки с отягощением при дефиците энергии показывают, что энергию для гипертрофии можно получить из внутренних источников, но это более вероятно для физически не подготовленных людей с лишним весом. Таким образом, решая вопрос о дополнительной энергии, нужно иметь в виду тренированность спортсмена и его текущий энергетический статус.

Обеспечит ли оптимальное распределение трапез в течение дня и между днями преимущественный рост мышечной массы по сравнению с жировой?

По предварительным данным, существенный хронический энергетический дефицит в течение дня может вызвать у спортсменов метаболические и эндокринные нарушения (замедляет метаболизм, у женщин снижает уровень эстрадиола и повышает уровень кортизола, у мужчин повышает уровень кортизола и уменьшает соотношение тестостерон/кортизол). О выгоде согласованного потребления и расхода энергии известно меньше. Тренировки с отягощением проходят эффективнее при большем потреблении энергии непосредственно до и после тренировки. Вопрос о том, надо ли принимать дополнительные энергетические добавки каждый день или только в дни тренировок, требует дальнейшего исследования.

Заключение

Чтобы тренировки с отягощением вызывали гипертрофию скелетных мышц, специалисты по спортивному питанию рекомендуют поглощать энергию с избытком. Они полагают, что вся эта энергия будет затрачена на рост мышечной ткани. К сожалению, избыток энергии тратится не только на гипертрофию мышц, но и аккумулируется в жировой ткани. Только оценив все последствия, можно лучше понять, какое количество энергии обеспечит оптимальную скорость мышечной гипертрофии при минимальном увеличении массы жира. Пока атлетам предлагают начинать с 1500 — 2000 кДж добавочной энергии в день и внимательно следить за изменениями в составе тела и функциональными возможностями, чтобы потом скорректировать диетическое вмешательство. Выполняя эти требования, можно правильно подобрать план питания, оптимальный для мышечной гипертрофии.