A sav-bázis hatásai a sportban

Mi az a hidrogénion, savasság, pH? A testmozgás olyan anyagcsere-változásokhoz vezet, amelyek befolyásolják a sav-bázis egyensúlyt a vázizmokban és más szövetekben. A savasodás és lúgosodás teljesítményre gyakorolt pozitív és negatív hatását már az 1930-as években felismerték a kutatók.

 

De mik is azok a savak, bázisok, amiket olyan gyakran emlegetnek és mi az egyensúlyi állapot és hogy jön mindez a sporthoz? Ennek magyarázatához és könnyebb megértéséhez némi szakzsargonra lesz szükség - de nyugi, semmi durvaság.

Az ion egy olyan atom vagy molekula, ami elektromos töltéssel rendelkezik. A biológiai rendszerekben az egyik legegyszerűbb, de legfontosabb ion a hidrogénion (H+), ami az elektron elvesztésével az atom hidrogénből keletkezik. A hidrogénionokat felszabadító molekulákat nevezik savaknak, avagy úgy is mondhatnánk, hogy savak a proton leadására képes anyagok, míg a hidrogénionnal könnyen egyesülő anyagok a bázisok, azaz a proton felvételére képes anyagok.

A fiziológiában a hidrogénion koncentrációt a testfolyadékban pH-ban fejezik ki, aminek az értéke az optimális homeosztázis fenntartása esetén az artériás vérben 7,40 ±,02.

A hidrogénion-koncentráció megváltoztatja a pH-t, a savasságot és egyúttal megváltoztathatja az enzimek által szabályozott anyagcsere-reakciók sebességét. Ez számos más normál testfunkciót módosíthat, mint például a pufferrendszerek, a vese, tüdő, bél, vagy a szív- és érrendszer, izomzat működése.

Ezért a sav-bázis egyensúly elsősorban a hidrogénion-koncentráció szabályozásával foglalkozik.

A hidrogénion-koncentráció növekedésével a pH csökken, és a vér savassága nő, ami acidózisnak nevezett állapotot eredményez. Ezzel szemben a hidrogénion-koncentráció csökkenésével a pH növekszik, és az oldat lúgosabbá (alkalotikusabbá) válik. Ezt az állapotot alkalózisnak nevezik.

Sajnos számos betegség okozhat sav-bázis zavarokat a szervezetben. Metabolikus acidózist (a sav mennyiségének növekedése) okozhat a hosszútávú éhezés, a cukorbetegség, míg metabolikus alkalózist (a savak szervezetből való elvesztése) válthat ki a súlyos hányás, vagy olyan betegségek, mint például a veseelégtelenség.

Jó-jó de, hogy jön ez a sporthoz?

 

 

 

Savasodás edzés során

A 20-30 másodpercet meghaladó, maximálishoz közelítő intenzitással végzett aktivitás - pl. futás, kerékpározás - során a szervezet fő energiaforrását az anaerob glikolízis biztosítja, de ezzel együtt nő a tejsav- és hidrogénion felhalmozódás is, ami korlátozó tényezője a sportteljesítménynek.

Mai napig sok vita folyik az edzés közbeni hidrogénion-termelés elsődleges helyeiről. Mindazonáltal egyértelmű, hogy a nagy intenzitású edzés az izom és a vér pH-értékének jelentős csökkenését eredményezi.

A jelenlegi bizonyítékok azt mutatják, hogy az izom pH-értékének edzés által kiváltott csökkenése több tényezőnek köszönhető, ezek közül a három legfontosabb tényező:

1. Edzés által kiváltott szén-dioxid- és szénsavtermelés a működő vázizmokban:

A fehérjék, szénhidrátok, zsírok oxidációja következtében létrejött széndioxid a vízzel reagálva szénsavat képez, ami hidrogénionra és bikarbonátra bomlik szét.

A széndioxid gáz és mivel a tüdővel eltávolítható, gyakran illékony savnak is nevezik. Mivel edzés közben a CO2 metabolikus termelése fokozódik, ezáltal „illékony sav” terhelést okoz a szervezetben.

2. Edzés által kiváltott tejsavtermelés a dolgozó izomban.

Az izomban felszabaduló tejsav az izom pH-jának csökkenését okozza.

3. Edzés által kiváltott ATP lebomlás a dolgozó izmokban

Az izomösszehúzódás során az ATP energiává történő lebomlása H+ ionok felszabadulását eredményezi

A savasodás hatása

A nagy intenzitású edzés komoly kihívást jelenthet a hidrogénion-szabályozó rendszerek számára a hidrogénion-termelés miatt, és mint említettük, a hidrogénionok korlátozhatják a teljesítményt bizonyos típusú intenzív tevékenységek során.

Egyrészt úgy, hogy a hidrogénion-koncentráció növekedése csökkenti az izomsejtek ATP-termelési képességét azáltal, hogy gátolja az ATP anaerob (glikolízis) és aerob termelésében részt vevő kulcsfontosságú enzimeket.

Másrészt az alacsony pH-szint rontja a kereszthidakban az aktin-miozin közötti kapcsolat erősségét, azáltal, hogy alacsony pH esetén nő az alacsony kötésű kereszthidak százalékos aránya, szemben az erősen kötőkével, ami csökken. Továbbá, ha az izomzat oxigénhiányos állapotban van, az alacsony pH miatt a troponin fehérje is sérül (a hidrogénionok versengenek a kalciumionokkal a troponin kötőhelyeiért), aminek egyenes következménye az összehúzódás képességének (tehát a kontrakció, erőkifejtés mértékének) a csökkentése.

Sav-bázis egyensúlyt támogató rendszerek

Sose felejtsük el, hogy nem minden fekete vagy fehér főként, ha a szervezetünkről van szó. A testünk mindenre reagál, így van ez a pH drasztikus növekedésének vagy csökkenésének megakadályozásával is, hiszen a szervezet rendelkezik olyan kontrollrendszerekkel, amik a testfolyadékok hidrogénion-koncentrációját szabályozzák. Ezek az úgynevezett pufferrendszerek.

A, Sejten belüli pufferrendszerek

Az izomrostok két különböző módon védhetnek a hidrogénionok felhalmozódása és a sejt pH-csökkenése ellen: (1) intracelluláris pufferek és (2) hidrogénion transzporterek révén.

1. Az első védelmi vonal magában az izomrostban található. Az intracelluláris folyadékukban 4 fő osztály van:

• bikarbonát >> hasznos puffer az edzés során
• foszfátok >> hasznos puffer az edzés kezdetén
• sejtfehérjék és hisztidin peptidek >> hidrogénionnal gyenge savat eredményez

2. A másik védelmi vonalat maga a hidrogénionoknak az izomrostokból az intersticiális térbe történő szállítása is szabályozza (a nátrium-hidrogén-cserélő és a monokarboxát transzporterek révén) ezeket a hidrogénionokat azután az extracelluláris folyadék és a vér pufferrendszere puffereli.

A vizsgálatok azt mutatják, hogy az intracelluláris (sejten belüli) pufferkapacitás nagyobb a gyors izomrostokban, mint a lassú izomrostokban.
Sőt számos tanulmány kimutatta, hogy a nagy intenzitású edzés javítja az izompuffer kapacitását mind a nem edzett, mind az edzett egyéneknél.

B, Sejten kívüli pufferrendszerek

A vér három fő pufferrendszert tartalmaz:

1. fehérjéket >> intenzív edzés során pufferelő hasznossága korlátozott
2. hemoglobint >> nyugalmi körülmények között fő puffer
3. bikarbonátot >> a legfontosabb pufferrendszer a szervezetben, éppen ezért számos tanulmányt végeztek arra vonatkozóan, hogy a bikarbonát fogyasztása bizonyos gyakorlatok esetén pozitív irányba befolyásolja a teljesítményt.

C, Táplálékkiegészítők

Mivel a táplálkozás az egyik olyan tényező, amely befolyásolhatja a szervezet sav-bázis egyensúlyát, így számos tanulmány vizsgálta a különböző táplálékkiegészítőket is, melyek a pufferkapacitás növelésével segítenének javítani a sportteljesítményt, így több lehetséges ilyen kiegészítőt találtak például:

1. Nátrium-hidrogén-karbonátot (szódabikarbóna) >> 2-8%-os teljesítménynövelést mértek
2. Nátrium-citrátot
3. Béta-alanint >> izompuffer kapacitás 3-5%-os növekedését mérték
4. Nátrium-foszfátot

Láthattad, hogy a bikarbonát sejten belüli és kívüli pufferrendszerben is megtalálható, így a kutatások sok reményt is fűztek hozzá, hogy sejten belül és kívül is képes lenne késleltetni a fáradást, a pufferkapacitás kitolásával. Az alkalmazott dózisok 0,3-0,5 g/ttkg vagy 5 g naponta kétszer, 5 napon át, illetve verseny előtt 60-120 perccel, hogy legyen ideje felszívódni.

De kombinálták kreatinnal is, (20 g/nap, kreatin 6 napig, majd a 7. napon, 120 perccel a verseny előtt 0,3 g/ttkg bikarbonát)

Nem tartozik a legnépszerűbb teljesítményfokozó módszerek közé, mivel a nátrium-hidrogén-karbonát (és a nátrium-citrát is) olyan dózisban történő lenyelése, amely a vérpuffer-kapacitás javításához szükséges, gyakran gyomor-bélrendszeri problémákat okoz, beleértve a hasmenést és a hányást.

Ígéretesnek tűnik azonban a bikarbonát és béta-alanin kombinálása. A béta-alanin fontos előanyaga a karnozin szintézisének a vázizomzatban. A karnozin egy dipeptid, ami megköti a hidrogénionokat, ezzel csökkentve a az izomfáradást. A karnozin húsok fogyasztásával juttatható be a szervezetbe, de csak korlátozottan jut el az izomsejtekig. Napi 40-60 mg/ttkg béta-alanin 4 héten át, kiegészítéssel, 60-80%-ban emelhető az izmok karnozinkoncentrációja. Mellékhatása is kevesebb, mint a szódabikarbónának, fogyasztását követően 1-2 órában bőrpír, bőrszurkálás érezhető.

D, Légzés

A légzőrendszer hozzájárul a sav-bázis egyensúly fenntartásához edzés közben, hiszen a széndioxid illékony-savnak számít és mivel a CO2 gáz, így a tüdővel eltávolítható, ezért a légzőrendszer a vér szénsav- és pH-értékének fontos szabályozója.

 

 

 

E, Vesék

Edzés közben nem ők viszik a prímet, mivel több órába telik, amíg a vesék hatékonyan reagálnak a vér hidrogénion-szintjének növekedésére. De fontos szerepet játszanak a sav-bázis egyensúly hosszú távú szabályozásában, hiszen a bikarbonát csökkentése vagy növelése révén szabályozzák a pH-t.

Hogyan szabályozza a szervezet a sav-bázis egyensúlyt edzés közben?

Az edzés során termelődő hidrogénionok mennyisége függ az:

1. az edzés intenzitásától,
2. az érintett izomtömeg nagyságától és
3. az edzés időtartamától.

A fokozatosan növekvő terhelési teszt utolsó szakaszaiban vagy a maximumhoz közeli, rövid időtartamú edzés során mind az izom, mind a vér pH-ja csökken, elsősorban az izom hidrogénion-termelésének növekedése miatt.

Az izom és a vér pH-ja hasonló tendenciákat követ az ilyen típusú gyakorlatok során, de az izom pH-ja mindig 0,4-0,6 pH-egységgel alacsonyabb, mint a vér pH-ja. Ez azért van így, mert az izom hidrogénion-koncentrációja magasabb, mint a véré, hiszen az izmok pufferkapacitása kisebb, mint a véré.

A sav-bázis egyensúly szabályozása edzés közben fontos, mivel a nagy intenzitású edzés (azaz a laktátküszöb feletti munkavégzés) során az összehúzódó izomzat jelentős mennyiségű hidrogéniont termel.

Az edzés által kiváltott acidózis elleni védekezés első vonala az izomrostokban (azaz a bikarbonát-, foszfát- és fehérjepufferekben) található. Mivel azonban az izomrostok pufferkapacitása korlátozott, további pufferrendszerekre van szükség, hogy megvédjék a testet az edzés által kiváltott acidózistól.

Ebben a tekintetben a második védelmi vonalat az edzés közbeni pH-eltolódások ellen a vérpufferrendszerek (azaz a bikarbonát-, foszfát- és fehérjepufferek) jelentik.

Fontos, hogy az intenzív edzés során, a tüdő, a megnövekedett „szén-dioxid kifújásával” segít a szénsav eltávolításában. Ez a légzési kompenzáció az edzés által kiváltott acidózisban fontos szerepet játszik az intenzív edzés során bekövetkező pH-változás elleni védekezés második vonalába.

Milyen hatással van az étrend a sav-bázis egyensúlyra edzés közben?

Az étrend összetétele befolyásolhatja a szisztémás pH-értéket és a sav-bázis szabályozást, ami viszont befolyásolhatja az edzés teljesítményét. Az izom savas környezete rontja a teljesítményt és hozzájárul a fáradtsághoz; ezért a sporttáplálkozás jelenlegi trendjei fontosnak tartják a szervezet lúgosságának maximalizálását ergogén segédeszközökkel és étrendi stratégiákkal.

Tanulmányok, amelyek a magas és alacsony étrendi savterhelés hatását vizsgálták a sportteljesítményre, általában megállapították, hogy az alacsony savterhelés növelte a plazma pH-ját, de nem javította következetesen az edzési teljesítményt maximális vagy szubmaximális edzésintenzitás mellett.

Bár a kutatások nem támasztják alá határozottan az alacsony étrendi savterhelésből származó teljesítmény-előnyöket, a lúgosabb étrend jótékony hatással lehet az általános egészségre, mivel az étrend által kiváltott acidózis a szív- és érrendszeri betegségek és a csontbetegségek nagyobb kockázatával jár együtt.

 

 

*Források:
Scott K. Powers, Edward T. Howley: Exercise Physiology: Theory and Application to Fitness and Performance,
Tihanyi András: Teljesítményfokozó sporttáplálkozás
pubmed: Catherine Applegate, Mackenzie Mueller, Krystle E Zuniga: Influence of Dietary Acid Load on Exercise Performance