Роль гликогена в организме

Наверное, ни один из макроэлементов так не важен в питании спортсмена, как гликоген или сложные углеводы, когда речь заходит об энергетических тратах организма при активных занятиях физическими нагрузками.

В этой статье речь зайдет о самом важном элементе, который позволяет легко набирать мышечную массу, корректировать калорийность питания, что очень важно, когда атлет находиться на «массе», или на «сушке» мышц.

Гликоген – это полисахарид, образованный остатками глюкозы, общей химической формулой (C₆H₁₀O₅)_n. Иногда его называют сложным углеводом или животным крахмалов, излишки которых накапливаются в цитоплазме клеток печени и мышц.

Таким образом, излишки глюкозы, которые путешествуют по кровеносному руслу откладывается в форме гликогена в виде гранул. И если мы начинаем выполнять упражнения, например, в тренажерном зале, происходят энергетические траты, уровень глюкозы начинает снижаться, но отложенный гликоген с помощью специальных ферментов (гликогенфосфорилазы) расщепляется в мышцах и печени (процесс называется гликогенолиз), и поднимает уровень глюкозы в крови до нормального уровня, обеспечивая организм энергией.

Из книги для высших учебных заведений Физиология человека» А.С. Солодков, Е.Б. Сологуб, мы знаем, что взрослый человек имеет порядка 300-400 грамм запасенного гликогена в мышцах и печени. Для культуриста имеет значение лишь тот гликоген, который откладывается в мускулатуре.

Биологическая роль гликогена в организме?

Как мы уже выше говорили, гликоген, это форма хранения излишек углеводов в организме, которые образованны из остатков глюкозы в гликогеновые гранулы.

Основная биологическая роль гликогена – восстановить уровень глюкозы до нормальных значений (эугликемию), то есть метабилизироваться в кровь при недостатке глюкозы, таким образом снабдить организм драгоценной энергией.

На 1 грамм углеводов, приходится 4 ккал, в свою очередь на один грамм триглицеридов – 9 ккал, поэтому по емкости гликоген уступает жирам.

Для поддержания энергетических функций всего организма, используется гликоген запасённой исключительно в клетках печени (гепатоцитах), именно поэтому сделана в начале статьи оговорка, что мышечный гликоген имеет значение только в спорте, то есть при выполнении физических упражнений, только запасенные углеводы в печени превращаются в глюкозу, гликоген в мышечной массе не используются для поддержания уровня сахара в организме, он используются для выполнения упражнений.

Согласно научным данным (источник Артур К. Гайтон, Джон Э. Холл. Медицинская физиология / под ред. В. И. Кобрин), «печенночный» гликоген может составлять 5-6% от массы самой печении (порядка 100-200 грамм для взрослого человека), соответственно при увеличенном синтезе гликогена в печени.

Гликоген не только обнаружен в печени, мышечной ткани, но также присутствует в небольших количествах почках, нервной ткани (глиальных клетках) и даже в лейкацитах.

Несмотря на то, что углеводы по своей природе является универсальным источником энергии, из которых организм получает глюкозу, жиры и белки так же могут быть использованы в качестве питательного источника, жирные кислоты расщепляются на триглицериды, а белки на аминокислоты, в первом случае процесс называется липолиз, во втором глюконеогенез, в условиях длительного голодания используются в основном заменимые аминокислоты для биосинтеза глюкозы.

Еще одним интересным свойством для похудения обладает гликоген – связывание воды. Ученые определили, что на 1 грамм гликогена (резервной глюкозы) приходиться порядка 2,7 грамм воды. То есть данное свойство гликогена можно наглядно использовать в быстрых диетах для похудения, можно сказать паразитировать на нем, ведь от того, что вы похудели на резком отказе от сахара, уйдет не жир, а вода, связанная с гликогеном, только представьте если 1 грамм гликогена связывает 2,7 грамма воды, значит 400 грамм животного крахмала = 1 кг воды примерно, это свойство гликогена объясняет повышенную потливость во время интенсивных упражнений, и конечно резкий сброс веса при отказе от углеводов.

Когда спортсмен возвращается к своему привычному рациону питания, с обычным количеством углеводов, вес очень быстро возвращается, так как по факту экспресс безуглеводные диеты снизили вес не за счет сжигания жира, а за счет вывода жидкости.

Почему гликоген основной поставщик энергии для организма?

Первоначально белки, жиры и углеводы из нашей пищи расщепляются на более мелкие молекулы. Белки разделяются на аминокислоты, жиры — на триглицериды, а углеводы — на простой сахар, называемый глюкозой.

При определенных обстоятельствах, когда уровень глюкозы очень снижен (например, в период голодовки) организм может превращать глицерин (образующий при расщеплении жирных кислот) и белки в углеводы, то есть в глюкозу, процесс называется глюконеогенез, причем первые идут в расход аминокислоты, именно поэтому, отказ от еды не избавляет человека от жировых отложений, основная масса при голодовке уходит за счет разрушения мышц.

Глюконеогенез не основной путь снабжения человека глюкозой, точнее даже он малоэффективный в этом плане, так как количество сахара глюкозы очень мало на выходе, хватает лишь на поддержания жизненно важных функций, и именно поэтому гликоген является основным энергетическим поставщиком для органов и тканей организма.

Если в организме присутствует более 4 грамм циркулирующей по крови глюкозы, это может привезти к различным заболеваниям, которые вызваны повреждением кровеносных сосудов, в первую очередь инсульт, инфаркт, диабет, атеросклероз, так вот для предотвращения такого опасного для организма состояния излишки глюкозы аккумулируются в виде гранул гликогена в клетках печени и мышечной ткани, которые при необходимости (сниженном уровне сахара в крови) могут быть преобразованы обратно в глюкозу.

Превращения гликогена в глюкозу

Мышечный гликоген превращается в глюкозу для местного применения, при этом запасы его весьма скромны относительно печени, так в мышцах содержится порядка 1% гликогена по отношению ко всей мышечной массе, однако суммарный вес относительно гликогена в печени (в гепатоцитах) чаще всего превышает.

Таким образом, под воздействием нервной системы, гормонами происходит регуляция метаболизма гликогена: при недостатке в организме глюкозы, под действием фермента происходит расщепление гликогена.

Если углубиться в этом вопрос, то под действием адреналина происходит синтез глюкозы из гликогена, который связывается со своим рецептором и активизирует работу фермента аденилатциклазу, для синтеза циклического аденозинмонофосфата (АМФ), который запускает множество биохимических реакций, приводящих к активации фермента гликогенфосфорилазы, отвечающей за самую последнюю стадию процесса гликогено́лиза (расщепления гликогена до глюкозы в основном мускулах и печени).

В печени стимулирование расщепления гликогена до глюкозы происходит при участии одного из гормонов поджелудочной железы – глюкагона, который выделяет альфа-клетки при долгом отсутствии поступлении пищи, а также инсулина и адреналина, а в мышцах при участии инсулина и адреналина.

Функции гликогена в организме

Основная функция гликогена энергетическая-регуляторная, то есть снабжения органов и тканей энергией при определенных обстоятельствах. Печеночный гликоген используется непосредственно для поддержаний всех функций в организме и питания головного мозга, а мышечный гликоген обеспечивает выполнения упражнений в тренажерном зале, то есть для физической активности.

В качестве наглядного примера, как используется гликоген в силовых упражнениях, представьте себя как вы выполняете жим штанги лежа на скамье, в данном упражнении в качестве основных задействованных мышечных групп будут большие грудные, трицепсы и передние дельты, стабилизаторы – широчайшие и бицепсы, то есть гликоген хранящийся в этих мышечных группах в виде гранул будет превращен в глюкозу (процесс называется гликогенолиз), которая непосредственно будет использована для обеспечения мышечных сокращений/стабилизации.

Нормальная концентрация глюкозы в крови составляет от 80 до 120 мг/дл, которая обеспечивается за счет гликогена печени. Причем отказ от сахара, так называемые безуглеводные диеты, могут привести к плачевным последствиям, во-первых, не только для здоровья опасна всеми известная гипергликемия (высокий сахар в крови), но и низкий сахар, который провоцирует гипогликемию.

Сердечный гликоген так же имеет очень важное энергетическое значение для нормального функционирования сердечно-сосудистой системы, поэтому, когда в рационе питания очень мало или вовсе нет углеводистых продуктов сердце может работать неправильно.

Для чего нужен гликоген в спорте?

Гликоген (запасенные углеводы) используется в качестве универсального источника энергии при выполнении аэробных и анаэробных упражнений, соответственно по реакции анаэробного и аэробного гликолиза (кому интересно почитать про энергию мышечного сокращения переходите сюда), причем чем интенсивнее и тяжелее вы тренируетесь, тем больше вклад вносит в энергообеспечение мышечной деятельности гликоген, креатин, и меньше жиры.

В организме все ограниченно, и конечно излишки углеводов в мышечной ткани тоже имеют свои лимиты, таким образом когда запасы гликогена исчерпываться человек начинает чувствовать усталость, быструю утомляемость, как следствие, появляются симптомы перетренированности, которые приводят к всплеску кортизола, естественно действующий отрицательно на рост мышечной массы и на продукцию тестостерона.

Выполняя силовые упражнения в диапазоне 8-12 повторений, большой вклад в снабжения мышц энергией вносит мышечный гликоген, на 2-4 повторения креатин (на первые 10 сек. работы). Соответственно, если вы не пополнили гликогеновые запасы перед тренировкой, вы очень быстро будите уставать, выполняя упражнения.

Для восполнения запасов гликогена многие тренера, спортивные врачи рекомендуют употребить за 1,5-2 часа пищу богатую углеводами, особенно если вы знаете что вас ждет энергетически очень затратная тренировка и вы желаете максимально сохранить мышечную массу (актуально для многих бодибилдеров).

Как восполнить уровень гликогена?

Многие западные специалисты считают гликоген – основным поставщиком энергии для мышечной деятельности (например, в книге Brukner P., Khan K. Clinical sports medicine. — New York: McGraw-Hill Professional, 2008). Так, в результате тренировочного процесса сильно истощаются запасы гликогена в мышечной ткани и печени, все это естественным образом сказывается отрицательно на подготовку атлетов, поэтому необходимо вовремя и правильно восполнять сниженный уровень запасенных углеводов.

Для восполнения энергетических затрат, спортсмен должен выбирать продукты питания, которые содержат высокое количество углеводов, при этом смещенного типа, сложные/простые, излишки глюкозы в крови пойдут на восстановления уровня гликогена.

Старайтесь выбирать продукты богатые не только сложными и простыми углеводами, но и так же витаминами и минералами, при отсутствии вредных добавок (усилителей вкуса и аромата, консервантов: Е620, Е621, Е627, Е951, Е210, Е211, Е216, Е270 и ряд других, сделаем отдельную статью на эту тему). Хорошо для таких целей подходят зерновые культуры, рис, бананы, макароны, орехи, фрукты и овощи.

В процентном соотношении на углеводы в меню должно в день приходиться порядка 60-70%. Соответственно если вы склоны к набору лишнего веса, то потребляйте преимущественно сложные углеводы.

Источники содержания гликогена

Перечислим основные продукты, в которых содержится больше всего углеводов, то есть веществ, при избытки которых в организме будет откладываться гликоген:

• Обычный сахар
• Мед
• Шоколад
• Финики
• Пряники
• Изюм
• Мармелад
• Повидло яблочное
• Бананы
• Арбуз
• Инжир
• Хурма

Перечень состоит из быстрых углеводов (с высоким гликемическим индексом), то есть, данные продукты быстро повысят уровень глюкозы в крови, а значит и уровень гликогена в случае их избытка. Данные продукты мы не рекомендуем употреблять, точнее в очень ограниченном виде употреблять людям страдающим ожирением — после того, как депо гликогеновое будет заполнено, излишки углеводов пойдут в жир. Соответственно, чем больше у человека мышц («энергетических баков»), тем меньше волнений, что излишки углеводов пойдут не в гликоген, а в жир.

А теперь представляем вам список продуктов со сложными углеводами, которые расщепляются медленно, а значит и повышают уровень сахара в крови так же медленно, и у вас будет время потратить энергию, то есть данные продукты крайне рекомендованы употреблять людям с лишним весом, или как «микс» простых и сложных углеводов для мезо и эндоморфов.

• Йогурт
• Хлеб цельно зерновой, грубого помола
• Обезжиренный творог
• Овсянка
• Гречка, пшеница
• Картофель
• Макароны твердых сортов
• Морковка
• Помидоры
• Кукуруза вверенная
• Зелёный горошек
• Чернослив
• Груша
• Гранат
• Черешня
• Нут
• Фасоль
• Фисташки
• Миндаль

При выборе продуктов, как энергетических источников восполнения гликогена, как вы уже, наверное, догадались, надо исходить из своего типа телосложения, соответственно, если вы эндоморф (располневший), то вам не следует употреблять простые углеводы, либо очень ограничивать их, если вы от природы худощавый, с быстрым обменом веществ, которому сложно набирать массу, то есть выраженный эктоморф, то вам следует употреблять быстрые углеводы, без боязни потолстеть, но данное правило уместно если вы регулярно тренируетесь в тренажерном зале, тратите много ккал.

Сложные углеводы не вызывают всплеск инсулина, так как медленно перевариваются, превращаются в глюкозу, насыщая равномерно и плавно организм энергией, так же в подавляющем большинстве случаев медленные углеводы содержат много полезных веществ, таких как витамином, минералов, клетчатку, пектин, что нельзя сказать про простые или быстрые углеводы. Именно поэтому, мы всем рекомендуем для восполнения гликогена использовать в своем меню преимущественно сложные углеводы.