Роль жирных кислот в повышении аэробной работоспособности спортсменов: обзор и перспективы исследования

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Процесс окисления жирных кислот (ЖК) является вторым по значимости, после утилизации углеводов, источником энергии в организме человека и активно используется преимущественно для аэробного энергообеспечения скелетных и сердечной мышц. В обзоре представлены современные данные о влиянии физической нагрузки (ФН) разной интенсивности на показатели липидного обмена, профиль ЖК крови и скорость их окисления. Метаболизм ЖК в большей степени определяется интенсивностью ФН, а также характером питания спортсменов. Мобилизация и окисление ЖК возрастает с увеличением длительности и мощности нагрузки, а также в условиях низкой температуры окружающей среды, когда липиды используются как в целях энергообеспечения, так и терморегуляции. К наиболее лабильным, по отношению к ФН, относят насыщенные и эссенциальные ЖК. Перспективным направлением для дальнейших исследований может стать изучение показателя скорости окисления жиров — как нового маркера аэробной работоспособности (АР), так как в литературе практически отсутствуют данные о вкладе разных классов ЖК в обеспечение АР, особенно у высококвалифицированных спортсменов. Кроме того, все еще нет четкого представления, каким образом лимитируется и регулируется окисление ЖК в скелетных мышцах при нагрузках высокой интенсивности, недостаточно освещены механизмы транспорта и утилизации разных классов ЖК в зависимости от характера питания и уровня тренированности организма. Такие данные позволят проводить более информативный мониторинг функционального состояния спортсменов и выстраивать тренировочный процесс адекватно аэробным нагрузкам.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. Ю. Людинина

Институт физиологии ФИЦ Коми НЦ УрО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: salu_06@inbox.ru
Россия, Республика Коми, Сыктывкар

Е. А. Бушманова

Институт физиологии ФИЦ Коми НЦ УрО РАН

Email: salu_06@inbox.ru
Россия, Республика Коми, Сыктывкар

Е. Р. Бойко

Институт физиологии ФИЦ Коми НЦ УрО РАН

Email: salu_06@inbox.ru
Россия, Республика Коми, Сыктывкар

Список литературы

  1. Heikki R. Handbook of Sports Medicine and Science Cross Country Skiing. KIHUa Research Institute for Olympic Sports. Finland, 2003. 210 p.
  2. Попов Д.В., Виноградова О.Л., Григорьев А.И. Аэробная работоспособность человека. М.: Наука, 2013. 99 с.
  3. Sandbakk O., Holmberg H.C. A Reappraisal of Success Factors for Olympic Cross-Country Skiing // Int. J. Sports Physiol. Perform. 2014. V. 9. № 1. Р. 117.
  4. Helge J.W., Wu B.J., Willer M. et al. Training affects muscle phospholipid fatty acid composition in humans // J. Appl. Physiol. 2001. V. 90. № 2. Р. 670.
  5. Spriet L.L., Watt M.J. Regulatory mechanisms in the interaction between carbohydrate and lipid oxidation during exercise // Acta Physiol. Scand. 2003. V. 178. № 4. Р. 443.
  6. Randell R.K., Rollo I., Roberts T.J. et al. Maximal Fat Oxidation Rates in an Athletic Population // Med. Sci. Sports Exerc. 2017. V. 49. № 1. P. 133.
  7. Hall A.U., Edin F., Pedersen A., Madsen K. Whole-body fat oxidation increases more by prior exercise than overnight fasting in elite endurance athletes // Appl. Physiol. Nutr. Metab. 2016. V. 41. № 4. P. 430.
  8. Bergstrom J., Hermansen L., Hultman E., Saltin B. Diet, muscle glycogen and physical performance // Acta Physiol. Scand. 1967. V. 71. № 2. Р. 140.
  9. Hermansen L., Hultman E., Saltin B. Muscle glycogen during prolonged severe exercise // Acta Physiol. Scand. 1967. V. 71. № 2. Р. 129.
  10. Ørtenblad N., Westerblad H., Nielsen J. Muscle glycogen stores and fatigue // J. Physiol. 2013. V. 591. № 18. Р. 4405.
  11. Noland R.C. Exercise and Regulation of Lipid Metabolism // Prog. Mol. Biol. Transl. Sci. 2015. V. 135. Р. 39.
  12. Maunder E., Daniel J., Kilding A.E. Contextualising Maximal Fat Oxidation During Exercise: Determinants and Normative Values // Front. Physiol. 2018. V. 9. P. 599.
  13. Purdom T., Kravitz L., Dokladny K., Mermier C. Understanding the factors that effect maximal fat oxidation // J. Int. Soc. Sports Nutr. 2018. V. 15. P. 3.
  14. Lyudinina A.Y., Bushmanova E.A., Varlamova N.G., Bojko E.R. Dietary and plasma blood α-linolenic acid as modulator of fat oxidation and predictor of aerobic performance // J. Int. Soc. Sports Nutr. 2020. V. 17. № 1. P. 57.
  15. Rømer T., Thunestvedt Hansen M., Frandsen J. et al. The relationship between peak fat oxidation and prolonged double-poling endurance exercise performance // Scand. J. Med. Sci. Sports. 2020. V. 30. № 11. Р. 2044.
  16. Tarnopolsky M.A., Rennie C.D., Robertshaw H.A. et al. Influence of endurance exercise training and sex on intramyocellular lipid and mitochondrial ultrastructure, substrate use, and mitochondrial enzyme activity // Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 2007. V. 292. № 3. P. R1271.
  17. Lyudinina A.Yu., Ivankova G.E., Bojko E.R. Priority use of medium-chain fatty acids during high-intensity exercise in cross-country skiers // J. Int. Soc. Sports Nutr. 2018. V. 15. № 1. P. 57.
  18. Физиолого-биохимические механизмы обеспечения спортивной деятельности зимних циклических видов спорта / Отв. ред. Бойко Е.Р. Сыктывкар: ООО “Коми республиканская типография”, 2019. 256 с.
  19. Dreyer H.C., Fujita S., Cadenas J.G. et al. Resistance exercise increases AMPK activity and reduces 4E-BP1 phosphorylation and protein synthesis in human skeletal muscle // J. Physiol. 2006. V. 576 (Pt. 2). Р. 613.
  20. Ruderman N.B., Park H., Kaushik V.K. AMPK as a metabolic switch in rat muscle, liver and adipose tissue after exercise // Acta Physiol. Scand. 2003. V. 178. № 4. Р. 435.
  21. Andersson A., Sjodin A., Hedman A. et al. Fatty acid profile of skeletal muscle phospholipids in trained and untrained young men // Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 2000. V. 279. № 4. Р. E744.
  22. Gagnon D.D., Rintamäki H., Gagnon S.S. et al. Cold exposure enhances fat utilization but not non-esterified fatty acids, glycerol or catecholamines availability during submaximal walking and running // Front. Physiol. 2013. V. 4. P. 99.
  23. Людинина А.Ю. Сравнительный анализ профиля жирных кислот в рационе питания и плазме крови спортсменов и студентов // Физиология человека. 2022. Т. 48. № 5. С. 82.
  24. Lippi G., Schena F., Salvagno G.L. et al. Comparison of the lipid profile and lipoprotein(a) between sedentary and highly trained subjects // Clin. Chem. Lab. Med. 2006. V. 44. № 3. Р. 322.
  25. Mougios V., Ring S., Petridou A., Nikolaidis M.G. Duration of coffee- and exercise-induced changes in the fatty acid profile of human serum // J. Appl. Physiol. 2003. V. 94. № 2. Р. 476.
  26. Kiens В., Helge W.J. Adaptation to a High Fat Diet / Nutrition in Sport // Ed. Maughan R.M. Blackwell Science Ltd, 2000. 202 р.
  27. Stellingwerff T., Boon H., Jonkers R.A. et al. Significant intramyocellular lipid use during prolonged cycling in endurance-trained males as assessed by three different methodologies // Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 2007. V. 292. № 6. Р. E1715.
  28. Stelzer I., Kropfi J.M., Fuchs R. et al. Ultra-endurance exercise induces stress and inflammation and affects circulating cell function // Scand. J. Med. Sci. Sport. 2015. V. 25. № 5. P. e442.
  29. Karl J.P., Margolis L.M., Carrigan C.T. et al. Military training elicits marked increases in plasma metabolomic signatures of energy metabolism, lipolysis, fatty acid oxidation, and ketogenesis // Physiol. Rep. 2017. V. 5. № 17. P. e13407.
  30. Arab L. Biomarkers of Fat and Fatty Acid Intake // J. Nutr. 2003. V. 113. Suppl. 3(3). Р. 925S.
  31. Hodson L., Skeaff C.M., Fielding B.A. Fatty acid composition of adipose tissue and blood in humans and its use as a biomarker of dietary intake // Prog. Lipid Res. 2008. V. 47. № 5. P. 348.
  32. Calder P.C., Waitzberg D.L., Klek S., Martindale R.G. Lipids in Parenteral Nutrition: Biological Aspects // J. Parenter. Enteral Nutr. 2020. V. 44. Suppl. 1. Р. S21.
  33. Simopoulos A.P. The omega-6/omega-3 fatty acid ratio, genetic variation, and cardiovascular disease // Asia Pac. J. Clin. Nutr. 2008. V. 17. Suppl. 1. Р. 131.
  34. Marangonia F., Colomboa C., Martielloa A. et al. The fatty acid profiles in a drop of blood from a fingertip correlate with physiological, dietary and lifestyle parameters in volunteers // Prostaglandins Leukot. Essent. Fatty Acids. 2007. V. 76. № 2. P. 87.
  35. Carey R.A., Montag D. Exploring the relationship between gut microbiota and exercise: short-chain fatty acids and their role in metabolism // BMJ Open Sport Exerc. Med. 2021. V. 7. № 2. P. e000930.
  36. Mickleborough T.D. Omega-3 Polyunsaturated Fatty Acids in Physical Performance Optimization // Int. J. Sport Nutr. Exerc. Metab. 2013. V. 23. № 1. Р. 83.
  37. Zebrovska A., Mizia-Stec K., Mizia M. et al. Omega-3 fatty acids supplementation improves endothelial function and maximal oxygen uptake in endurance-trained athletes // Eur. J. Sport Sci. 2015. V. 15. № 4. Р. 305.
  38. Philpott J.D., Witard O.C., Galloway S.D.R. Applications of omega-3 polyunsaturated fatty acid supplementation for sport performance // Res. Sports Med. 2019. V. 27. № 2. Р. 219.
  39. Абрамова Т.Ф., Никитина Т.М., Кочеткова Н.И. Лабильные компоненты массы тела – критерии общей физической подготовленности и контроля текущей и долговременной адаптации к тренировочным нагрузкам. Методические рекомендации. М.: ООО "Скайпринт", 2013. 132 с.
  40. Da Boit M., Hunter A.M., Gray S.R. Fit with good fat? The role of n-3 polyunsaturated fatty acids on exercise performance // Metabolism. 2017. V. 66. Р. 45.
  41. Peric R., Meucci M., Bourdon P.C., Nikolovski Z. Does the aerobic threshold correlate with the maximal fat oxidation rate in short stage treadmill tests? // J. Sports Med. Phys. Fitness. 2018. V. 58. № 10. Р. 1412.
  42. Amaro-Gahete F.J., Sanchez-Delgado G., Jurado-Fasoli L. et al. Assessment of maximal fat oxidation during exercise: A systematic review // Scand. J. Med. Sci. Sports. 2019. V. 29. № 7. Р. 910.
  43. Holloszy J.O. Biochemical adaptations in muscle. Effects of exercise on mitochondrial oxygen uptake and respiratory enzyme activity in skeletal muscle // J. Biol. Chem. 1967. V. 242. № 9. Р. 2278.
  44. Glancy B., Hartnell L.M., Malide D. et al. Mitochondrial reticulum for cellular energy distribution in muscle // Nature. 2015. V. 523. № 7562. Р. 617.
  45. San-Millán I., Brooks G.A. Assessment of Metabolic Flexibility by Means of Measuring Blood Lactate, Fat, and Carbohydrate Oxidation Responses to Exercise in Professional Endurance Athletes and Less-Fit Individuals // Sports Med. 2018. V. 48. № 2. P. 467.
  46. Людинина А.Ю., Бушманова Е.А., Логинова Т.П. и др. Скорость окисления жиров у лыжников-гонщиков в состоянии покоя и при физической нагрузке "до отказа" // Спортивная медицина: наука и практика. 2018. Т. 8. № 3. С. 13.
  47. Ekblom B. Applied physiology of soccer // Sports Med. 1986. V. 3. № 1. Р. 50.
  48. Kim Y.B., Shulman G.I., Kahn B.B. Fatty acid infusion selectively impairs insulin action on Aktl and protein kinase С lambda/zeta but not on glycogen synthase kinase-3 // J. Biol. Chem. 2002. V. 277. № 36. Р. 32915.
  49. Venables M.C., Achten J., Jeukendrup A.E. Determinants of fat oxidation during exercise in healthy men and women: a cross-sectional study // J. Appl. Physiol. 2005. V. 98. № 1. Р. 160.
  50. Achten J., Jeukendrup A.E. Maximal fat oxidation during exercise in trained men // Int. J. Sports Med. 2003. V. 24. № 8. P. 603.
  51. Jeppesen J., Kiens B. Regulation and limitations to fatty acid oxidation during exercise // J. Physiol. 2012. V. 590. № 5. P.1059.
  52. Solomon T.P., Sistrun S.N., Krishnan R.K. et al. Exercise and diet enhance fat oxidation and reduce insulin resistance in older obese adults // J. Appl. Physiol. 2008. V. 104. № 5. Р. 13.
  53. Ipavec-Levasseur S., Croci I., Choquette S. et al. Effect of 1-H moderate-intensity aerobic exerciseon intramyocellular lipids in obese men before and after a lifestyle intervention // Appl. Physiol. Nutr. Metab. 2015. V. 40. № 12. Р. 1262.
  54. Людинина А.Ю., Бушманова Е.А., Гарнов И.О. и др. Перспективные маркеры физической и аэробной работоспособности атлетов циклических видов спорта / Сборник материалов тезисов XVI Международной научной конференции по вопросам состояния и перспективам развития медицины в спорте высших достижений "СпортМед-2021". М.: ООО "Российская ассоциация по спортивной медицине и реабилитации больных и инвалидов" (РАСМИРБИ), 2021. С. 76.
  55. Saunders P.U., Telford R.D., Pyne D.B. et al. Improved running economy in elite runners after 20 days of simulated moderate-altitude exposure // J. Appl. Physiol. 2004. V. 96. № 3. Р. 931.
  56. McGlory C., Galloway S.D., Hamilton D.L. et al. Temporal changes in human skeletal muscle and blood lipid composition with fish oil supplementation // Prostaglandins Leukot. Essent. Fatty Acids. 2014. V. 90. № 6. Р. 199.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Роль эссенциальных n-3 полиненасыщенных жирных кислот в оптимизации физической работоспособности. ДГК — докозагексаеновая кислота, ЭПК — эйкозапентаеновая кислота, СРБ — С-реактивный белок, TNFα — фактор некроза опухоли α.

Скачать (350KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Иллюстрация окисления жира в зависимости от интенсивности физической нагрузки во время велоэргометрического тестирования (Oxycon Pro). СОЖ — скорость окисления жиров, FATmax — мощность нагрузки (в Вт), при которой наблюдается СОЖмакс (максимальная скорость окисления жиров).

Скачать (63KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Концепция кроссовера (адаптировано из [13]). Относительный (в %) вклад жиров уменьшается по мере возрастания интенсивности нагрузки с соответствующим увеличением относительного (в %) вклада углеводов. Точка пересечения описывает момент, когда окисление углеводов преобладает над окислением жиров. СОЖмакс — максимальное окисление жиров, МПК — максимальное потребление кислорода.

Скачать (99KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Расход микронутриентов при физической нагрузке. Обозначения см. рис. 3.

Скачать (105KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024