[:de]Es ist bekannt, dass die Fähigkeit der Skelettmuskulatur, den Energieaustausch aufrechtzuerhalten und mechanische Arbeit zu leisten, mit der sportlichen Leistung in einer Vielzahl von Sportarten zusammenhängt. Aus diesem Grund steht eine erhöhte ATP-Umsatzrate (die Energiewährung unseres Körpers) bei kurzzeitigen und hochintensiven Belastungen im Zusammenhang mit dem glykolytischen Stoffwechsel und der Zunahme von Wasserstoffionen (H+), was zu einer Muskelazidose und einer Leistungseinbuße führt.
Eine durch körperliche Anstrengung verursachte metabolische Azidose ist durch eine höhere Produktion von H+ gekennzeichnet, die die Eliminationsrate übersteigt, wodurch die Erzeugung von Energiesubstrat über glykolytische Wege verringert wird. Dies geschieht durch die Reduzierung der Aktivität wichtiger Enzyme wie der Glykogenphosphorylase und der Phosphofructokinase.
H+ konkurrieren auch mit Kalziumionen um die Bindungsstelle am Troponin, was die Kontraktionsfähigkeit der Skelettmuskulatur direkt beeinträchtigt. Während andere bioenergetische Prozesse wie die oxidative Phosphorylierung und die Phosphokreatin-Resynthese bei niedrigem pH-Wert ebenfalls beeinträchtigt sein können. Daher führt ein Abfall des Muskel-pH-Werts zu einer Unfähigkeit, die gewünschte oder erforderliche Leistung zu erbringen, mit einem anschließenden Verlust der Trainingsleistung.
Deshalb verfügt unser Körper über mehrere endogene Systeme zur Kontrolle der pH-Homöostase; dieses Gleichgewicht wird durch intrazelluläre und extrazelluläre Puffer aufrechterhalten, die H+ aufnehmen oder freisetzen können, um drastische pH-Änderungen zu vermeiden.
Im Muskel sind physikochemische Puffer wie organische und anorganische Phosphate, Bikarbonatanionen und Dipeptide wie Carnosin (Histidin + Beta-Alanin) die Hauptmediatoren der pH-Homöostase. Das Hauptproblem besteht darin, dass diese Puffer unter physiologischen Bedingungen extrem effizient sind, jedoch können sie bei hochintensivem Training durch überschüssiges H+ beeinträchtigt werden.
Ziel dieses Beitrags ist es, bestimmte Überlegungen zum Einsatz extrazellulärer Pufferstoffe zu beleuchten und festzulegen, um die Azidose während des Trainings umzukehren oder zu verringern, damit die Leistung unserer Sportler auf bioenergetischer Ebene nicht beeinträchtigt wird.
Als Pufferstoffe, die als Nahrungsergänzungsmittel und ergogene Hilfsmittel verwendet werden, sind Natriumbicarbonat (NB), Natriumcitrat (NC), Natriumlaktat (NL) und Kalziumlaktat (KL) zu nennen; die unabhängigen Mechanismen jeder Substanz werden hier nicht diskutiert, jedoch werden alle Substanzen mit demselben Ziel eingenommen: die extrazelluläre Bicarbonatkonzentration zu erhöhen, was den Ausfluss von H+ extrazellulär erhöht, was zum Säure-Basen-Gleichgewicht während des Trainings beiträgt, was zu einer Leistungssteigerung führen kann.
Die Fähigkeit, zirkulierendes Bicarbonat zu erhöhen, um die Trainingskapazität und Leistung zu verbessern, wurde umfassend untersucht. Es ist anerkannt, dass der effektivste extrazelluläre Puffer NB ist, mit zahlreichen narrativen Übersichten und Metaanalysen, die seine Wirksamkeit belegen. Während nur begrenzte Daten zu den restlichen Substanzen (NC, NL, KL) vorliegen.
Die Realität ist, dass es eine weit verbreitete Kontroverse bezüglich der Ergebnisse der Studien gibt, zusammen mit einer Diskrepanz in der Größe der Leistungsverbesserung durch die Verwendung dieser Art von Substanz. Daher ist es wichtig, die Faktoren zu bestimmen, die zur Reaktion einer Person auf diese Nahrungsergänzungsmittel beitragen können.
Theoretisch würde jede Zunahme an Bikarbonat zu einer entsprechenden Zunahme der Pufferkapazität führen; obwohl wir feststellen, dass der minimale Anstieg, der zur Erzielung von Leistungssteigerungen erforderlich ist, derzeit unbekannt ist. Carr et al. haben vorgeschlagen, dass ein Anstieg von +5 mmol/L über dem Ausgangswert erforderlich ist, um einen potenziellen ergogenen Nutzen bei der Trainingsleistung zu erzielen, während ein Anstieg von +6 mmol/L zu bestimmten ergogenen Vorteilen sowie einer Zunahme der Nebenwirkungen führt. Trotzdem hat bisher keine Studie den minimalen Anstieg, der für Leistungsverbesserungen notwendig ist, oder individuelle Anstiege, die mit der Leistungsänderung verbunden sind, direkt untersucht.
Saunders et al. untersuchten, ob es eine Korrelation zwischen Blutwerten (Bikarbonat, pH-Wert) und Trainingskapazität gab. Überraschenderweise fanden wir keine Beziehung zwischen der Größe der Veränderung des zirkulierenden Bikarbonats (oder einer anderen Messgröße) und den nachfolgenden Veränderungen der Trainingskapazität.
Jones et al. stellten fest, dass nicht alle Personen mit einer Dosis von 0,1 g/kg die Konzentration von 5 mmol/L erreichten, was erklären könnte, warum diese Dosis zur Leistungsverbesserung unwirksam zu sein scheint. Eine Dosis von 0,2 g/kg war jedoch wirksam, um diese Schwelle bei fast allen Personen zu erreichen, obwohl die Konzentration 60 Minuten nach der Einnahme (<5 mmol/L) bei einigen Personen sank. Dies könnte teilweise erklären, warum eine Dosis von 0,2 g/kg bei einigen Athleten, aber nicht bei allen, wirksam zu sein scheint.
Eine Dosis von 0,3 g/kg SB ist die am häufigsten in der Literatur verwendete und scheint aus der Arbeit von McNaughton et al. zu stammen, die zeigten, dass sie im Vergleich zu den niedrigsten und höchsten Dosen am effektivsten ist. Obwohl je nach Studie sogar Konzentrationen zwischen 5 mmol-6 mmol/L nicht ausreichten, um die Leistung zu verbessern (ABBILDUNG 1).
ABB.1 Erhöhungen des Blutbikarbonats vom Ausgangswert nach akuter Supplementation mit Natriumbikarbonat (SB), geordnet nach der Größe der Veränderung. Die Datenpunkte geben an, ob die Trainingsleistung durch die Supplementation verbessert wurde (dunkle Kreise) oder nicht (helle Kreise).
Dies liegt an zusätzlichen Faktoren, die diese Variation erklären können, einschließlich der Übungsmodelle, die die Akkumulation von H+, den Genotyp, die damit verbundenen Nebenwirkungen und die individuelle Variation der Reaktion auf die Supplementierung bestimmen.
Ein weiterer Faktor von entscheidender Bedeutung ist der Trainingszustand der Probanden, denn wenn es sich um trainierte Probanden handelt, können wir korrekt beurteilen, ob die Vorteile der Supplementation selbst zuzuordnen sind, da ihre Leistungen viel standardisierter und ähnlicher sind, innerhalb desselben Athleten.
Wenige Studien haben die Wirkung einer wiederholten Supplementation bei denselben Personen unter Verwendung desselben Übungsprotokolls untersucht. Interessanterweise verbesserte sich nur eine Person bei vier Gelegenheiten und neun weitere bei mindestens einer, was darauf hindeutet, dass die Leistung nicht nur von der Blutkonzentration dieser Substanz abhängt.
Eine kürzliche Reihe von Untersuchungen zur akuten Supplementierung mit SB legt nahe, dass ein einheitliches „TIMING oder Einnahmezeitpunkt“ wahrscheinlich nicht für alle Personen optimal ist.
Personen müssen ihre Entscheidung zur Supplementierung auf der Grundlage ihrer eigenen Trainingsanforderungen und der Wahrscheinlichkeit einer wertvollen Verbesserung treffen (diese Aufgaben haben wahrscheinlich mehr Vorteile oder potenzielle Vorteile, da es sich um kontinuierliche hochintensive Übungen handelt, wie z.B. 4 km Radfahren, 100 und 200 m Schwimmen und 2.000 m Rudern, oder hochintensive intermittierende Aktivitäten, wie sie bei Mannschaftssportarten (z.B. Fußball, Hockey, Basketball, Crossfit etc.) ausgeführt werden).
Ein weiterer Faktor, der relevant sein könnte, ist der Genotyp:
Die H+, die sich während hochintensiver Übungen im Muskel ansammeln, werden überwiegend mit MCT1 und MCT4 durch den gemeinsamen Transport mit Laktat im Verhältnis 1:1 eliminiert. Das Natrium-/Wasserstofftransportsystem (NHE) kann ebenfalls zu diesem Prozess beitragen. Es ist weithin anerkannt, dass der Anstieg von Bikarbonat im Blut die Aktivität dieser Transporter erhöht, was den Abfluss von H+ aus dem Muskel erhöht und die Muskelazidose reduziert. Überraschenderweise hat bisher keine Studie den Effekt einer erhöhten zirkulierenden Bikarbonatkonzentration durch Supplementierung auf die Aktivität dieser Transporter beim Menschen direkt gemessen. Es ist derzeit unklar, ob die Beziehung zwischen der Bikarbonaterhöhung und der Aktivität dieser Transporter intrinsisch verbunden ist.
Wir wissen auch, wie der Laktattransport bei Athleten erhöht ist. Dies ist sinnvoll, da gezeigt wurde, dass Trainingsinterventionen die Häufigkeit und Aktivität von MCT-Transportern erhöhen. Darüber hinaus wurde die Laktattransportkapazität (und anschließend der H+-Transport) mit der Menge an Typ-I-Muskelfasern in Verbindung gebracht. MCT1 und MCT4 werden in der menschlichen Skelettmuskulatur exprimiert, wobei MCT1 häufiger in Typ-I-Fasern und MCT4 in Typ-II-Fasern vorkommt. Polymorphismen in MCT-Transportern können auch die Reaktion einer Person auf die Supplementierung beeinflussen.
Hinsichtlich der assoziierten Nebenwirkungen (eines der Hauptprobleme der BS-Supplementation) ist das Auftreten von gastrointestinalen Beschwerden mit diesen Nahrungsergänzungsmitteln häufig, Magenschmerzen, Blähungen, Übelkeit, Erbrechen und Durchfall etc.
Dies hat offensichtliche Auswirkungen für Sportler, die eine Supplementierung während des Wettkampfs in Betracht ziehen, und trägt wahrscheinlich dazu bei, dass die Häufigkeit der Supplementierung mit solchen Mitteln gering ist.
Nach der Einnahme von SB dissoziiert es im Magen zu Natrium (Na+) und Bikarbonat, von denen viele schnell mit H+ neutralisiert werden, wodurch Kohlendioxid [CO2] entsteht. Die CO2-Produktion im Magen kann Magenbeschwerden mit den oben beschriebenen Symptomen verursachen. Die Autoren berichten, dass dies typisch ist bei Mengen über 0,3 g/kg, ohne gleichzeitige Erhöhung des Ertrags.
Daher ist klar, dass die Minimierung der mit der SB-Supplementierung verbundenen Beschwerden die Wahrscheinlichkeit einer positiven Reaktion, sowohl individuell als auch in Gruppen, erhöhen könnte. Eine potenzielle Lösung besteht darin, BS in magensaftresistenten Kapseln einzunehmen, um die Neutralisierung im Magen und die damit verbundenen Nebenwirkungen zu vermeiden. Der Zeitpunkt der Einnahme von Nahrungsergänzungsmitteln kann ein entscheidender modifizierbarer Faktor sein, der die Wahrscheinlichkeit eines ergogenen Effekts erhöhen oder verringern kann, nicht nur aufgrund des Anstiegs des zirkulierenden Bikarbonats, sondern auch aufgrund der damit verbundenen Nebenwirkungen. Da Nahrungsergänzungsmittel üblicherweise zu einem standardisierten Zeitpunkt eingenommen werden, oft 60 Minuten vor Beginn des Trainings, wie im Fall von BS, deutet dies darauf hin, dass die meisten Studien Athleten möglicherweise gezwungen haben, zu einem Zeitpunkt zu trainieren, an dem sie ausreichend Beschwerden hatten, um ihre Leistung negativ zu beeinflussen. Daher würde die Einführung eines individuellen Bikarbonat-Supplementierungsprotokolls wahrscheinlich das Training verhindern, wenn die damit verbundenen Nebenwirkungen am intensivsten sind.
OPTIMIERUNG DER ERGÄNZUNG
Zusammengenommen deuten die Daten darauf hin, dass die Synchronisierung der individuellen Supplementierung mit diesen Wirkstoffen die beste Möglichkeit bietet, einen ergogenen Effekt zu erzielen, indem der Zeitpunkt des Trainings mit der maximalen Bikarbonatkonzentration nach der gewählten Dosis übereinstimmt. Tatsächlich ist die Dosis des Supplements ein weiterer hochgradig modifizierbarer Faktor, der angepasst werden könnte, um die Supplementierung zu optimieren.
Eine Erhöhung der SB-Dosen über 0,3 g/kg führt zu einer Zunahme der Inzidenz von GI-Beschwerden, während 0,1 g/kg unzureichend zu sein scheint, um Leistungsverbesserungen zu bewirken. Obwohl 0,3 g/kg lange Zeit als optimale Dosis angesehen wurde. Auf der Ebene der praktischen Empfehlung sollten Athleten, die diese Substanzen supplementieren möchten, diese außerhalb des Wettkampfs testen, um zu sehen, wie sie bei ihnen wirken, und ihre individuellen Supplementierungsstrategien an ihre Bedürfnisse und persönlichen Reaktionen anpassen und optimieren.
Fazit
In Bezug auf die ergogenen Wirkungen dieser Substanzen können verschiedene Faktoren ihre ergogenen Wirkungen beeinflussen, darunter der Zeitpunkt und die Dosis der Nahrungsergänzungsmittel, die absoluten Veränderungen des zirkulierenden Bikarbonats, die ausgeführte Trainingsaufgabe, die MCT-Aktivität, der Trainingszustand und die damit verbundenen Nebenwirkungen (ABBILDUNG 2). Schließlich sind weitere Informationen zu jedem Nahrungsergänzungsmittel unabhängig voneinander und zu seiner Interaktion mit dem Individuum, dem Genotyp und der Umgebung erforderlich.
Abb. 2 Zusammenfassung der Faktoren, die die Reaktion auf die Supplementierung mit Natriumbikarbonat, Natriumcitrat sowie Calcium- und Natriumlaktat beeinflussen können.
Die Dosis (I) und der Einnahmezeitpunkt (II) beeinflussen sowohl die Erhöhung des zirkulierenden Bikarbonats (III) als auch die damit verbundenen gastrointestinalen Nebenwirkungen (IV). Der Trainingszustand (V) und der Genotyp (VI) sowie die Möglichkeiten einer positiven ergogenen Reaktion sind auch von der Dauer und Intensität der ausgeführten Übungsaufgabe (VII) abhängig.[:]
