Низкий гликемический индекс углеводов, принимаемых перед нагрузкой, не дает преимущество в беге на выносливость

Источники углеводов с низким ГИ полезны для выносливости благодаря сохранению мышечного гликогена

Для длительных упражнений на выносливость углеводы являются одним из основных источников энергии [1, 2]. Углеводы различаются по своему гликемическому индексу (ГИ), то есть классифицируются на основе их постпрандиальных реакций на глюкозу [3]. Источники пищи с более низким ГИ демонстрируют более низкие постпрандиальные концентрации глюкозы, а также сниженный инсулиновый ответ [4]. Кроме того, известно, что инсулин является основным супрессором окисления жиров при употреблении углеводов [5], поэтому наблюдалось повышение скорости окисления жиров после приема пищи с низким гликемическим индексом перед физической нагрузкой [6].

Следовательно, было высказано предположение, что источники углеводов с низким ГИ полезны для выносливости благодаря сохранению мышечного гликогена, устойчивой доступности углеводов и поддержанию эугликемии. [4, 6,7,8], которые, как было показано, предотвращают центральную усталость [9].

Исследование изомальтулозы

Одним из недавно исследованных источников углеводов с низким ГИ является изомальтулоза, которая представляет собой дисахарид, состоящий из α-1,6-связанной глюкозы и фруктозы. Скорость ее гидролиза и абсорбции по сравнению с сахарозой значительно снижается (до 85%) [10] за счет α-1,6-гликозидной связи, однако полная абсорбция все еще достижима [11]. А вот результаты, касающиеся изменения использования субстрата во время физической нагрузки после приема изомальтулозы, остаются неоднозначными. В некоторых исследованиях сообщалось об усилении окисления жиров и снижении окисления углеводов, по крайней мере, в какой-то момент во время циклических испытаний (150 мин при 50% Wmax [12] или 90 мин при 60% VO2peak [13] ), в то время как другие не показали никакой разницы в коротком пробном исследовании у лиц с сахарным диабетом I типа (СД1) [14].

Влияние приема изомальтулозы на концентрацию глюкозы и гормонов в крови в состоянии покоя хорошо изучено, однако в условиях физических нагрузок, особенно у здоровых бегунов, знания об этих эффектах более ограничены. Ранее было показано, что пероральное введение изомальтулозы приводит к снижению постпрандиальной концентрации глюкозы и инсулина в крови у здоровых пациентов и пациентов с сахарным диабетом 2 типа (СД2) [11, 15,16,17]. Во время физической нагрузки было показано, что концентрация инсулина ниже после приема изомальтулозы в течение 150-минутного велосипедного испытания [18] или не отличается в течение 60-минутного велосипедного испытания [19] по сравнению с сахарозой или мальтодекстрином соответственно.

Ассоциации секреции глюкозы крови, инсулина и глюкозозависимого инсулинотропного полипептида (ГИП) после приема изомальтулозы изучались в условиях покоя [16, 20]. Однако эта кинетика еще исследована в условиях физических упражнений. Снижение секреции инсулина и ГИП во время физической нагрузки было бы полезно для поддержания постоянной концентрации глюкозы в крови и предотвращения гиперинсулинемии. Следовательно, эти возможные эффекты могут также объяснить различия, наблюдаемые в измененном использовании субстрата (жирные кислоты или глюкоза) и улучшении производительности при длительных тренировках на выносливость при сравнении энергетических субстратов изомальтулозы и сахарозы.

Показатели выносливости после приема изомальтулозы

Однако, также только несколько исследований физических упражнений были сосредоточены на показателях выносливости и использовании субстрата после приема изомальтулозы как у здоровых людей, так и у людей с СД1. Результаты оказались неубедительными, возможно, потому, что ранее было показано, что гликемический индекс или нагрузка не влияют на показатели выносливости или метаболические реакции, когда условия были равнозначны для количества углеводов и энергии [21]. Тем не менее, при сопоставлении с потреблением углеводов в одном исследовании было обнаружено улучшение результатов в циклической нагрузке в течение 90 мин при 70% VO2max после приема изомальтулозы [13], в то время как другие не обнаружили никакой разницы в циклических и футбольных специфических упражнениях [14, 19, 22] или даже в снижении производительности езды на велосипеде [12]. Кроме того, в силу медленного усвоения в тонком кишечнике, изомальтулоза вызывала желудочно-кишечный дискомфорт при попадании в организм в течение 2 ч. езды на велосипеде на 60% [12], однако другие исследования дали противоречивые результаты, когда принималось не более 50 гр внутрь перед нагрузкой в велоспорте [19] или футболе [22]. Эти противоречивые результаты могут быть частично объяснены различиями во времени и количестве перорального введения, а также типом и интенсивностью физических упражнений и тренировочным статусом участников.

В совокупности эти данные показывают, что исследования, оценивающие влияние приема изомальтулозы на метаболические, гормональные и эксплуатационные эффекты во время длительного бега у здоровых тренированных людей, отсутствуют. Однако, в частности, субмаксимальные беговые упражнения могут индуцировать более высокое поглощение кислорода и, вероятно, более высокие затраты энергии по сравнению с велоспортом [23,24,25] и, следовательно, могут отличаться в использовании мышечными клетками того или иного субстрата(жиров или углеводов). Таким образом, прием изомальтулозы может быть особенно полезен для бега, требующего выносливости. Кроме того, желудочно-кишечная толерантность может отличаться при беге по сравнению с ездой на велосипеде, поскольку бегуны, как правило, более склонны испытывать симптомы желудочно-кишечного дискомфорта по сравнению с велосипедистами [26].

Оценка влияния изомальтулозы на пролонгированные беговые упражнения

Целью недавно опубликованного в журнале Международного общества спортивного питания исследования как раз и была оценка влияния изомальтулозы на пролонгированные беговые упражнения.[27] Точнее основная цель состояла в изучении влияния приема изомальтулозы в сравнении с глюкозой и мальтодекстрином на метаболические и гормональные реакции, оцениваемые по скорости окисления жиров и углеводов, уровню глюкозы в крови и концентрации гормонов инсулина и ГИП в сыворотке крови. В качестве вторичных целей авторы оценили, как эти возможные метаболические и гормональные изменения могут повлиять на производительность бега на беговой дорожке и желудочно-кишечный дискомфорт.

Двадцать один мужчина-бегун на выносливость выполнил 70-минутное испытание с постоянной нагрузкой при 70% максимальной скорости бега (Vmax), а затем тест на время до истощения (TTE) при 85% Vmax после приема внутрь либо 50 гр изомальтулозы, либо мальтодекстрина, либо глюкозы. Скорости окисления жиров и углеводов рассчитывали по спироэргометрическим данным. Образцы венозной крови для измерения ГИП и инсулина брали до, после пробы с постоянной нагрузкой и после теста на истощение. Образцы капиллярной крови для определения концентрации глюкозы и субъективного ощущения желудочно-кишечного дискомфорта собирали каждые 10 мин во время испытания с постоянной нагрузкой.

Результаты исследований

В анализе скорости окисления жиров и углеводов различий между состояниями не наблюдалось. Прием изомальтулозы приводил к снижению исходных постпрандиальных концентраций глюкозы в крови по сравнению с мальтодекстрином. Аналогично, концентрация инсулина и ГИП также была ниже после приема изомальтулозы по сравнению с мальтодекстрином и глюкозы. Кроме того, колебания глюкозы были ниже после приема изомальтулозы по сравнению с мальтодекстрином и глюкозы. Однако во время и после тренировки не наблюдалось различий между состояниями по глюкозе, инсулину и ГИП. Не было обнаружено различий между состояниями при тесте на истощение или желудочно-кишечном дискомфорте.

Выводы ученых

Прием изомальтулозы приводил к снижению исходных постпрандиальных концентраций глюкозы, инсулина и ГИП по сравнению с мальтодекстрином и глюкозой. Следовательно, колебания уровня глюкозы в крови были ниже во время бега на беговой дорожке после приема изомальтулозы, в то время как никаких различий между состояниями не наблюдалось для скорости окисления углеводов и жира, производительности бега на беговой дорожке и желудочно-кишечного дискомфорта. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы дать конкретные рекомендации по дополнению изомальтулозы в условиях физической производительности и здоровья.

Источники

1. Kerksick CM, Arent S, Schoenfeld BJ, Stout JR, Campbell B, Wilborn CD, et al. International society of sports nutrition position stand: Nutrient timing. J Int Soc Sports Nutr. 2017;14:33.
2. Ormsbee MJ, Bach CW, Baur DA. Pre-exercise nutrition: the role of macronutrients, modified starches and supplements on metabolism and endurance performance. Nutrients. 2014;6(5):1782–808.
3. Jenkins DJA, Wolever TMS, Taylor RH, Barker H, Fielden H, Baldwin JM, et al. Glycemic index of foods: a physiological basis for carbohydrate exchange. Am J Clin Nutr. 1981;34(3):362–6.
4. Wong SHS, Sun FH, Chen YJ, Li C, Zhang YJ, Huang WYJ. Effect of pre-exercise carbohydrate diets with high vs low glycemic index on exercise performance: a meta-analysis. Nutr Rev. 2017;75(5):327–38.
5. Dimitriadis G, Mitron P, Lambadiari V, Maratou E, Raptis SA. Insulin effects in muscle and adipose tissue. Diabetes Res Clin Pract. 2011;93(1):52–9.
6. O’Reilly J, Wong SHS, Chen Y. Glycaemic index, glycaemic load and exercise performance. Sport Med. 2010;40(1):27–39.
7. Wee SL, Williams C, Tsintzas K, Boobis L. Ingestion of a high-glycemic index meal increases muscle glycogen storage at rest but augments its utilization during subsequent exercise. J Appl Physiol. 2005;99(2):707–14.
8. Wu C-L, Nicholas C, Williams C, Took A, Hardy L. The influence of high-carbohydrate meals with different glycaemic indices on substrate utilisation during subsequent exercise. Br J Nutr. 2003;90(6):1049–56.
9. Karelis AD, Smith JEW, Passe DH, Pronnet F. Carbohydrate administration and exercise performance: what are the potential mechanisms involved? Sport Med. 2010;40(9):747–63.
10. Lina BAR, Jonker D, Kozianowski G. Isomaltulose (Palatinose®): a review of biological and toxicological studies. Food Chem Toxicol. 2002;40(10):1375–81.
11. Holub I, Gostner A, Theis S, Nosek L, Kudlich T, Melcher R, et al. Novel findings on the metabolic effects of the low glycaemic carbohydrate isomaltulose (Palatinose™). Br J Nutr. 2010;103:1730–7.
12. Oosthuyse T, Carstens M, Millen AME. Ingesting isomaltulose versus fructose-maltodextrin during prolonged moderate-heavy exercise increases fat oxidation but impairs gastrointestinal comfort and cycling performance. Int J Sport Nutr Exerc Metab. 2015;25(5):427–38.
13. König D, Zdzieblik D, Holz A, Theis S, Gollhofer A. Substrate utilization and cycling performance following palatinose™ ingestion: A randomized, double-blind, controlled trial. Nutrients. 2016;8(7):390.
14. Bracken RM, Page R, Gray B, Kilduff LP, West DJ, Stephens JW, et al. Isomaltulose improves glycemia and maintains run performance in type 1 diabetes. Med Sci Sports Exerc. 2012;44(5):800–8.
15. Ang M, Linn T. Comparison of the effects of slowly and rapidly absorbed carbohydrates on postprandial glucose metabolism in type 2 diabetes mellitus patients: a randomized trial. Am J Clin Nutr. 2014;100(4):1059–68.
16. Maeda A, Miyagawa JI, Miuchi M, Nagai E, Konishi K, Matsuo T, et al. Effects of the naturally-occurring disaccharides, palatinose and sucrose, on incretin secretion in healthy non-obese subjects. J Diabetes Investig. 2013;4(3):281–6.
17. Kawai K, Okuda Y, Yamashita K. Changes in blood glucose and insulin after an Oral Palatinose Administration in Normal Subjects. Endocrinol Jpn. 1985;32:933–6.
18. Achten J, Jentjens RL, Brouns F, Jeukendrup AE. Exogenous oxidation of isomaltulose is lower than that of sucrose during exercise in men. J Nutr. 2007;137(5):1143–8.
19. Miyashita M, Hamada Y, Fujihira K, Namura S, Sakazaki M, Miyasaka K, et al. The effects of isomaltulose ingestion on gastric parameters and cycling performance in young men. J Exerc Sci Fit. 2019;17(3):101–7.
20. Keyhani-Nejad F, Barbosa Yanez RL, Kemper M, Schueler R, Pivovarova-Ramich O, Rudovich N, et al. Endogenously released GIP reduces and GLP-1 increases hepatic insulin extraction. Peptides. 2020;125:170231.
21. Thomas DT, Erdman KA, Burke LM. Position of the academy of nutrition and dietetics, dietitians of Canada, and the American College of Sports Medicine: nutrition and athletic performance. J Acad Nutr Diet. 2016;116(3):501–28.
22. Stevenson EJ, Watson A, Theis S, Holz A, Harper LD, Russell M. A comparison of isomaltulose versus maltodextrin ingestion during soccer-specific exercise. Eur J Appl Physiol. 2017;117(11):2321–33.
23. Millet GP, Vleck VE, Bentley DJ. Physiological differences between cycling and running: lessons from triathletes. Sport Med. 2009;39(3):179–206.
24. Zeni AI, Huffman MD, Clifford PS. Energy expenditure with indoor exercise machines. J Am Med Assoc. 1996;275(18):1424–7.
25. Kravitz L, Robergs RA, Heyward VH, Wagner DR, Powers K. Exercise mode and gender comparisons of energy expenditure at self- selected intensities. Med Sci Sports Exerc. 1997;29(8):1028–35.
26. De Oliveira EP, Burini RC. The impact of physical exercise on the gastrointestinal tract. Curr Opin Clin Nutr Metab Care. 2009;12(5):533–8.
27. Hannah L. Notbohm, Joshua F. Feuerbacher. Metabolic, hormonal and performance effects of isomaltulose ingestion before prolonged aerobic exercise: a double-blind, randomised, cross-over trial.
28. Journal of the International Society of Sports Nutrition volume18, Article number: 38 (2021).