נגישות
review 41

גיליון 41 – תזונה וספורט – ינואר 2014

פרספקטיבה על חלבונים ואימוני כוח, יאיר להב

דיאטן קליני וספורט, איש חינוך גופני, המרכז הבינתחומי לתזונה פעילות גופנית ובדיקות, ת"א

ספורטאים ומתאמנים צורכים דיאטת עתירת חלבונים בעיקר כדי לשפר תהליכי אנבוליזם: לגרום לסינתזת חלבון, הסתגלות שרירים למאמץ גופני ועלייה במסת השרירים. נושא החלבון על כל צדדיו – כמות ביום, סוג החלבון, עיתוי צריכתו, כמות בכל ארוחה, וסוגיות בריאותיות הנלוות לכך, מעסיקות את קהילת אנשי המדע, מאמנים וספורטאים בכל רמה. מתודולוגיית מחקרים חדשה, הבנת תהליכים מולקולאריים, ומכשור חדיש מאפשרים לנו לבדוק אמיתות ממצאים ומידע, שהצטבר בשנים האחרונות. נכון לעכשיו שלוש הסוגיות שלעיל מציגות זווית ראיה ונקודת ראות המאפשרת הנחיות שונות מאלו שנתנו עד כה. 

חלבונים מהווים ציר תזונתי, המעסיק את כלל העוסקים בפעילות גופנית הדורשת כוח ומסת שרירים – חובבנים ותחרותיים כאחד. חרף היסטוריה ענפה של תחום זה עוד מימי יוון העתיקה, הרי שתכנון אימון ותזונה מסודרים התפתח רק בשנים האחרונות, ורובו לא נשען על מחקר מוצק ומבוסס עקב מתודולוגיית מחקר בעייתית. בשנים האחרונות עם חידושי המחקר והבנה מעמיקה בביולוגיה מולקולארית נבנית אסטרטגיה תזונתית אופטימאלית על מנת לאפשר גדילה והתאוששות שרירים.

אנשי מחקר ומקצוע, כמו גם ספורטאים ומתאמנים, חוקרים ודנים בכמות חלבון, סוג חלבון, עיתוי צריכתו, והיחסים הרצויים בין חלבון ופחמימות, כל זאת כדי לגרום לסינתזת חלבון, הסתגלות שרירים למאמץ גופני ועלייה במסת השרירים.

ויסות סינתזת חלבון שריר ((MPS על ידי תזונה

פעילות גופנית ותזונה עומדים בבסיס שינוי ושימור מסת שרירים אצל מבוגרים. האפקט האנבולי נוצר עם עיכולן, קליטתן ואינקופרציה של חומצות אמינו על ידי רקמת השרירים, זאת על מנת לפצות על איבוד חומצות אמינו בתהליכי גלוקונאוגינזה בכבד או חמצונן בצום או במאמץ. בבריאות תקינה מתקיים מעגל בו פירוק חומצות אמינו בעיתות צום לבין בניה לאחר אכילה (1).

במחקרים הראשונים נמצא, כי האפקט האנאבולי של ארוחה המשלבת חלבונים ופחמימות, מושפע בעיקרו מחומצות אמינו חיוניות (EAA), כאשר יחס מינון תגובה מכסימלי מתרחש עם צריכת 10 גרם ,EAA השווים לכ-20 גרם חלבון. שיא סינתזת החלבון בשריר (MPS) מגיע כעבור כשעתיים, ומעבר לכך הגדלת זמינות ח. אמינו אינה משפרת תהליכי סינתזה ובניה, כמתואר באיור 1 (4-2).

יחסי הגומלין בין תזונה ואימון חשובים להסתגלות ותגובת השרירים, לדוגמה לאחר אימון ובהעדר EAA, תתרחש עליה בMPS –, אך לאחר מספר שעות וביחס לפירוק חלבון שרירים (MPB) ייווצר מאזן חלבון שלילי בשרירים (5). מכאן ניתן להבין, כי ללא נוכחות ח. אמינו לא תתרחש אדפטציה של השרירים לגירוי אנאבולי. נוכחות ח. אמינו בסיום אימון מעצימה ומאריכה את התגובה האנאבולית של השריר (בהשוואה למתן ח. אמינו ללא אימון), עיקרו של דבר – לאימון יכולת לדחות את נקודת השיא, בה מתרחשת סינתזה מכסימלית של חלבון (איור 1).

סיגנל תאי וויסות MPS

אחד מהנושאים הנחקרים כיום הוא מכניזם ברמה המולקולארית, שמעודד ומווסת MPS. אימון גופני מעודד מכניזם של שעתוק, אקטיבציה של רצפטורים ומתווכים, המעודדים תרגום ופוספורילציה, אשר יחדיו מבקרים שחלוף חלבון והתבטאות גנים בתא.

ה-mTOR  הוא קומפלקס חלבוני המשמש מפתח לסינתזת חלבונים המעודדים שעתוק ותרגום דוגמת – 1EBP4 (binding protein-E4), p70S6K1 (ribosomal protein S6 kinase), eIF4G/A/B (initiation factors 4 G/A/B (eukaryotic, אלו פקטורים וריבוזומים האחראים על תחילת תהליכי שעתוק ותרגום המעודדים סינתזת חלבון.

הגירוי לסינתזת חלבון נובע משעתוק וסנתזת קומפלקס חלבוני mTOR, קומפלקס זה מגרה תרגום  mRNA. הגירוי לסינתזה נוצר ממאמץ שרירי בעצימות גבוהה משך כ-40 שניות (התנגדות של 60-80% מהיכולת המכסימאלית) התנגדות זו יוצרת עקה מטבולית הגורמת להצטברות לקטט, פוספט, ויוני מימן, אלו  יוצרים סיגנל תאי המוביל ל- mTOR (6). במקביל ובנוסף חומצות אמינו הכרחיות ובראשן לאוצין משפעלות קינאזות, אשר מזרחנות פקטורי התארכות וריבוזומים המהווים נקודת מפתח ל- mTOR (6).

חלון ההזדמנויות התרחב, וחשיבותו אינה כפי שסברו תחילה. אכילה של חלבון והופעתן של חומצות אמינו בזרם הדם בין אם לפני או אחרי מאמץ – היא אשר משפיעה על סיגנלים אנבוליים. רקמת השריר "רגישה" לצריכת חלבון משך שעות מסיום האימון ועד לכ-24 שעות, על כן דחיית הארוחה בשעה או שעתיים ואף יותר, לא תפגע בתהליכים אנבוליים.

אימוני כוח – האם קיים עיתוי תזונתי וחלון הזדמנויות?

לאכילה בסיום אימון גופני חשיבות גבוהה בהתאוששות והסתגלות השרירים לאימון (7). תחילה עסקו רוב החוקרים בסינתזת גליקוגן אופטימאלית בסיום האימון, ובעיתוי הארוחות בסיום אימוני סבולת לב ריאה (8). בשנים האחרונות עיקר תשומת הלב הופנתה לעיתוי האכילה בסיום אימון כוח, והשפעתה על התאוששות ואנבוליזם. חשיבות עיתוי האכילה בסיום אימוני כוח לקבלת אפקט אנאבולי אופטימאלי מתייחסת לצריכת חלבון, למרות חשיבותן הברורה של ח. אמינו לתהליכים אנאבוליים, הרי עיתוי האכילה המדויק אינו מבוסס דיו כפי שסבורים רבים העוסקים בתחום (7).

מתודולוגיה – אקוטי מול כרוני

דיון מתודולוגי על צורת המחקר העוסקת בעיתוי התזונתי חשובה ומהותית להבנה והסקת מסקנות. ברמה העקרונית קיימים 2 סוגי מחקרים, האחד מחקר אקוטי מטבולי, הבודק שינויים הנובעים מאימון והתערבות תזונתית חד פעמית, והשני מחקר אורך הנמשך שבועות המתייחס "לתקופת אימון". השימוש במחקר אורך מתוכנן לתת מענה על הסתגלות השרירים לאימון כרוני, בהנחה כי שינוי מטבולי אקוטי יתורגם כעבור תקופה לסינתזת חלבון (9). על מנת לגרום לשינוי מורפולוגי ועלייה בכמות החלבון בשרירים, יש צורך ש MPS יעלה על MPB. תוצאות מחקרים מצביעות בברור כי בסיום אימון סינתזת החלבון עולה, אך ללא התערבות תזונתית מאזן החנקן יישאר שלילי. בנוסף מתן ח. אמינו בסיום האימון "יסיט את מתג" מאזן החנקן משלילי לחיובי (10-12). שינוי זה מתרחש הודות לסינתזת חלבון מוגברת, ולא להפחתת תהליכי קטבוליזם. לאור האמור לעיל קיימת חשיבות לאינטראקציה בין אימון והתזונה (13).

תפיסה מכרעת באיסוף נתונים העוסקים בעיתוי ארוחה ביחס לאימון וסינתזת חלבון, מתבססת על ההנחה, כי מדידת שינויים מטבוליים אקוטיים הנובעים מתזונה בסיום אימון, יכולה לנבא הסתגלות כרונית ממושכת. לכן מחקרים רבים הסיקו כי ניתן להקיש ולנבא כי ממצאי השעות הראשונות לאחר אימון, יעידו באופן ישיר על הסתגלות הגוף לאחר מספר שבועות (14-16).

אומנם למחקרים אקוטיים חשיבות רבה, אך ראוי לזכור כי בפועל הגדלת מסת שרירים והוספת כוח אינם מבוססים על תגובה מטבולית, אלא על הסתגלות כרונית הנובעת מאימונים האורכים שבועות חודשים ושנים. כאן עולה חשיבותם של מחקרים ארוכי טווח היכולים לתרגם בפועל את עיתוי האכילה ביחס לאימון. עם זאת ולמרות יתרונם המעשי של מחקרים ארוכי טווח, משתנים כמו מצב רוח, הרגלי שינה, עייפות, מרכיבי הדיאטה ואורח חיים, מקשים על עריכתם, ומכאן שמספרם קטן יחסית.

הולדת "חלון ההזדמנויות האנבולי"

לאכילה בסיום אימון כוח נודעת חשיבות גבוהה לתיקון נזקים וסינתזת חלבון, על מנת לשפר כוח מסת שריר והרכב גוף. קיימת הסכמה כללית כי צריכת חלבון כ – 45 דקות מסיום אימון הכוח, במסגרת חלון ההזדמנויות האנבולי, תמקסם תהליכים אנאבוליים (17-19). המלצה זו מבוססת על מחקרים אקוטיים-מטבולים ומחקרים ארוכי טווח. אך יש להדגיש כי מסקנות רוב המחקרים מבוססות על השוואה בין חלבונים לפחמימות או פלסבו, "דו קרב" לא הוגן מיסודו, שהרי מקובלת העובדה כי חלבון ובפרט חומצת האמינו לאוצין, הם בעלי השפעה אנבולית גבוהה מפחמימות או פלסבו. יתרה מזו מפתיע כי מספר מועט של מחקרים השווה בין עיתוי צריכת חלבון בסמוך לאימון לבין צריכת אותה כמות חלבון בעיתוי שונה מסיום האימון (21-24).

להב 1

אחד המחקרים הראשונים (24) המצוטט בסקירות רבות הוא מחקרו של Levenhagen משנת 2001 , במחקר זה קיבלו רוכבי אופניים בסיום רכיבתם, או 3 שעות לאחר הרכיבה, 10 גרם חלבון+ 8 גרם פחמימות + 3 גרם שומן, נמצא כי סינתזת החלבון בשריר הייתה גבוהה עד פי 3 אצל מקבלי החלבון מיד בסיום הרכיבה. תרגום הנתונים הצביע לכאורה על חשיבותו של "החלון האנבולי". אך מבט מעמיק על המחקר מעלה סימני שאלה רבים, האם אימון אירובי המעודד סינתזת חלבונים במיטוכונדריה ובסרקופלסמה הינו בר השוואה לאימון כוח המעודד סינתזת מיופיברילות בשריר התורמים לעליה בכוח ובשריר. במקביל פורסמו מחקרים נוספים המראים, כי לאכילה לפני אימון כוח השפעה טובה יותר או זהה לאכילה לאחר אימון כוח (25-27). באחד המחקרים הראשונים נבחרו ספורטאים אשר ביצעו תרגילי כוח. חלקם קיבלו 6 גרם ח. אמינו הכרחיות ו 35 גרם סוכרוז לפני האימון או בסיומו. נמצא כי סה"כ הMPS- היה גבוה יותר אצל מקבלי המשקה לפני האימון ביחס לאלו שצרכו אותו אחרי האימון (25), מחקר אחר, שבו נתנו למתאמנים 20 גרם חלבון מי גבינה לפני או אחרי אימון לא מצא הבדל ב- MPS (27). מממצאי מחקרים אחרים הראו כי אכילת חלבון גם מחוץ לחלון ההזדמנויות גרמה לתגובה אנאבולית זהה (28,29). לאור האמור לעיל ניתן לומר כי רקמת השריר הינה בעלת רגישות ויכולת תגובה החורגת מ"חלון ההזדמנויות האנבולי".

מחקרים ארוכי טווח

כאמור, תרגום מעשי לחשיבות עיתוי צריכת חלבון בסיום אימוני כוח יכולה להתבטא בפרק זמן של שבועות. מספר מחקרים בדקו את האפקט ארוך הטווח של צריכת חלבונים בסמוך לאימון כוח לעומת צריכתם מספר שעות לפני או אחרי האימון, נבדקה ההשפעה על מסת גוף רזה, וכוח שרירים. יתרונם של המחקרים הוא בהשוואת חלבון מול חלבון באותה כמות, כאשר חלק מהמשתתפים צרכו חלבון בצירוף שונה סמוך לאימון (לפני ואחרי), וחלקם צרכו חלבון מספר שעות לפני ומספר שעות אחרי. רוב המחקרים הראו כי בטווח של שבועות תגובת השרירים לעיתוי צריכת חלבון זהה.להלן ממצאי מספר מחקרים (30-36).

הקושי בממצאים ברורים נובע משוני מתודולוגי, לדוגמה במחקרם של Cribb  ו Hayes (32) שבו נצפה שינוי במסה וכוח, ניתן חלבון לפני האימון ובסיומו, כך שכלל לא ניתן להסיק כי ההתערבות התזונתית בסיום האימון גרמה לתוספת מסת שריר, יתכן כי עצם מתן חומצות אמינו לפני האימון גרם לשיפור התוצאות, כפי שנמצא במחקרים נוספים. כמו כן מתן קראטין בסיום האימון עשוי להיות בעל השפעה מיטיבה על מסת שרירים. במחקרו של Willoughby (35) לא הושוותה כמות החלבון היומית, וקבוצת המחקר קיבלה 40 גרם חלבון יותר ביחס לקבוצת הפלסבו, ובהחלט יתכן כי תוספת החלבון היומית גרמה לעליה במסת השריר ולא עיתוי הצריכה. ראויה לציון העובדה, כי ברוב המחקרים לא הושוותה כמות החלבון בין הקבוצות השונות. יתרה מכך סקירה בנושא מעלה את העובדה, כי יתכן ובמחקרים בהם נצפה שינוי בכוח או מסת גוף רזה, צריכת החלבון בסמוך לאימון גרמה לסה"כ צריכת חלבון גבוהה יותר ביממה ביחס לקבוצת הביקורת, עובדה בעלת השפעה על תהליכים אנאבוליים (39).

במחקרים אחרים (30, 31, 33, 34, 36) לא נמצא יתרון לעיתוי צריכת החלבון, ותוספת הכוח ומסת הגוף הרזה הייתה זהה בין אם צריכת החלבון הייתה בסמוך לאימון, או מספר שעות לאחר מכן. במקביל יש לציין כי כלל האנרגיה וסה"כ כמות החלבון היומי משתנים ממחקר למחקר, כמו כן בחלק מהמחקרים השתתפו מתאמנים מתחילים ואילו באחרים מתאמנים ותיקים, וככלל שחלוף החלבון אצל מאומנים נמוך מזה של מתחילים. כל זאת ועוד מקשה על הסקת מסקנה ברורה, אך ניתן לומר כי עצם קיומו של חלון ההזדמנויות האנבולי אינו ברור כלל (37-39).

להב 2

אופרה שונה – גליקוגן

מאמר זה לא עוסק בהשפעת עיתוי צריכת פחמימות על מילוי מאגרי הגליקוגן בסיום המאמץ, ועל ביצועים אירוביים. אך הממצאים מראים כי מהירות סינתזת הגליקוגן תלויה בצריכת פחמימות בסיום מאמץ, ולכך חשיבות גבוהה כאשר המאמץ הבא מתקיים שעות בודדות לאחר מכן, לדוגמה שחיינים המתאמנים פעמיים ביום בהפרש שעות מצומצם, או רכיבה ממושכת של רוכבי אופניים כ- 5-3 שעות מידי יום (40,41).

לסיכום

  • צריכת חלבון הינה בעלת השפעה על מסת שרירים, אך עיתוי הצריכה סביב האימון מורכב ממשתנים רבים כמו רמת המתאמנים, עצימות האימון, כמות החלבון היומית וסה"כ האנרגיה.
  • הממצאים האחרונים מצביעים על כך כי חלון ההזדמנויות התרחב, וחשיבותו אינה כפי שסברו תחילה. אכילה של חלבון והופעתן של חומצות אמינו בזרם הדם בין אם לפני או אחרי מאמץ – היא אשר משפיעה על סיגנלים אנבוליים.
  • יתכן כי בבוקר לאחר צום הלילה, קיימת חשיבות גבוהה יותר לצריכת חלבונים סביב האימון, בין אם לפני או אחרי.
  • רקמת השריר "רגישה" לצריכת חלבון משך שעות מסיום האימון ועד לכ-24 שעות, על כן דחיית הארוחה בשעה או שעתיים ואף יותר, לא תפגע בתהליכים אנבוליים.
  • מנקודת מבט פרקטית אכילה בסיום האימון נוחה ומומלצת כדי לתת מענה לתחושת רעב, ולצורך לספק למתאמן אנרגיה ומאקרונוטריינטים כחלק מהדרישה היומית.

האם נדרשת תוספת פחמימה לחלבון על מנת למקסם תגובה אנאבולית?

תזונה משמשת ככלי עזר בהתאוששות, בענפי סבולת צריכת פחמימות תורמת למילוי מאגרי גליקוגן, ולשיפור היכולת הגופנית באימונים, בעיקר אלו המתקיימים מספר שעות לאחר סיום המאמץ (שחיינים רוכבי אופניים וכו'). אך גם ספורטאים חובבנים ואתלטים בענפי כוח, המעוניינים להוסיף מסת שרירים ו/או להפחית אחוזי שומן, תוך שמירה על LBM (מסת גוף רזה) חלוקים בסוגיה האם תוספת פחמימות לחלבונים תשפר MPS ואנבוליזם, או האם ניתן להסתפק בחלבונים לבדם.

צריכת פחמימות וחלבונים גורמת להפרשת אינסולין גבוהה פי 4 לערך ביחס לצריכת חלבונים לבדם (42), כיוון שאינסולין בעל השפעה אנבולית, התפתחה לאחרונה היפותזה כי כדי להגדיל MPS בסיום אימון כוח, שילוב חלבון ופחמימות בעלי אינדקס גליקמי גבוה יגביר הפרשת אינסולין, ובכך ישפר תגובה אנאבולית. במחקרם של Biolo  וחבריו (43) נבדקה השפעת היפראינסולינמיה על סינתזת חלבון ופירוקו, ונמצא כי עליה ברמת אינסולין לא שיפרה סנתזת חלבון לאחר אימון כוח. במחקר נוסף אשר בדק האם שילוב של פחמימות וחלבון מזרז סינתזת חלבון, ניתנו למשתתפים בסיום אימון כ-21 גרם חלבון קזאין (0.3 גרם חלבון/ ק"ג משקל גוף) בשילוב ובהתאמה: קבוצה א' 0 גרם פחמימה     (PRO), קבוצה ב' 0.15 גרם פחמימה/ ק"ג משקל גוף (LCHO+P), וקבוצה ג'  0.6 גרם פחמימות/ ק"ג משקל גוף (P+HCHO) השוות לכ-42 גרם סוכר. נמצא כי קצב סינתזת החלבון היה זהה בקרב הקבוצות, וכי תוספת פחמימה לא זרזה MPS ביחס לחלבון לבדו (42).

ממצאי מחקרים נוספים מחזקים זאת. נמצא כי עליה ברמת האינסולין מעבר ל- 10-15 μυ/ml אינה מזרזת סינתזת חלבון (44), עליה לרמה זו מושגת באמצעות צריכת חלבון לבדו, ובנוכחות ליאוצין. במחקרו של Koopman נמצא כי תוספת פחמימה לא זרזה MPS ביחס לחלבון לבדו. מסקנה דומה מציג Vollf RR  בכותבו כי קצב סינתזת החלבון גדל במידה מועטה בנוכחות אינסולין עקב השפעתו על הקטנת קצב פירוק החלבון, אך לא עקב הגדלת סינתזת החלבון (46,45).

פחמימות ואימון כוח

חשיבות צריכת פחמימות על מנת לסנתז מחדש גליקוגן בסיום אימון כוח, נובעת מהעובדה כי ביצוע סט אחד של 10 חזרות במשקל מכסימלי יגרום לדילול מאגרי גליקוגן בכ-12%, ביצוע 3 סטים יפחית כ-25% מתכולת הגליקוגן השרירי (47), לכן קיימת חשיבות לצריכת פחמימות כאשר אותה קבוצת שרירים מקבלת גירוי פעמיים ביום, דוגמת מרימי משקולות אשר אימוניהם כוללים תרגילים המערבים אותה קבוצת שרירים פעמיים ביום. לכן לאכילת פחמימות חשיבות לפני אימון כוח לאור העובדה כי למאגרי גליקוגן נמוכים בתחילת אימון כוח השפעה שלילית על יכולת המאמץ, עובדה אשר יש בה כדי לפגוע בתהליך האנאבולי המבוסס על רמת גירוי גבוהה (48).

סיכום ופרספקטיבה

  • מספר המחקרים המראה כי תוספת פחמימות לחלבון משפרת סינתזת חלבון אינו רב, אך אלו הקיימים אינם מראים יתרון לשילוב בין השניים.
  • מובן שאין מניעה לשלב פחמימות וחלבונים, כדי למקסם סינתזת גליקוגן כהכנה לאימון הקרוב בטווח של שעות.
  • מנקודת מבט פרקטית ממצאי המחקרים אינם תומכים בצריכת פחמימות בסיום אימון כוח על מנת להגביר סינתזת חלבון בשרירים.
  • תפקידן של הפחמימות בסיום אימון כוח הוא לתרום לאספקת אנרגיה אליה נדרש המתאמן ביום יום.
  • חסרים מחקרים כרוניים על למנת לתרגם את הממצאים האקוטיים לתמונה רחבה.

 

כמה גרם חלבון צריך ויכול לנצל הגוף בסיום אימון כוח ?

האפקט האנאבולי בסיום אימון התנגדות מושפע מצריכת חלבון. אחת הדעות הרווחות בקרב אנשי הכושר היא כי קיימת כמות מסוימת של חלבון אשר הגוף יכול לעכל ולנצל בסיום ארוחה, כדי לסנתז חלבון ולבנות שרירים. תפיסה זו הולידה המלצה בדבר הצורך לאכול 6 ארוחות בנות כ- 30-20 גרם חלבון כל אחת (50, 49).

התצפיות הבסיסיות הובילו לתפיסה כי התגובה האנבולית מתרחשת כל עוד יש עליה ברמת חומצות האמינו בפלזמה אשר גורמות לסינתזת חלבון, עד לנקודה בה העלאת ריכוזן בדם לא מזרזת סינתזת חלבון. אך נמצא כי כאשר סינתזת החלבון מגיעה לקצב מקסימלי, ריכוז ח. האמינו בנוזל הבין תאי עולה, מעבר לריכוז שהתקיים לאחר האכילה, זאת כיוון שקצב הסינתזה המכסימאלי הגיע לשיאו. אבל נקודה זו אינה מעידה על מקסימום סינתזה, כיוון שהתגובה האנאבולית תמשך תוך ניצול מאגר חומצות האמינו בנוזל הבין תאי.

האם קיימת תגובה אנבולית מקסימאלית לחלבון בארוחה אחת ?

ההנחה כי קיים גבול עליון לשימוש בחלבון למטרות סינתזה, מבוססת על מחקרים אשר מצאו כי הקצב המכסימאלי של סינתזת חלבון בשריר מתרחש בצריכה של כ- 30-20 גרם חלבון (51).

בדיקה תגובה אנבולית של ארוחה כתגובה לאימון גופני יכולה להתבצע במספר אופנים, האחת הזרקת חומצות אמינו מסומנות וצריכת חלבון במזון הכולל חומצות אמינו מסומנות, ובדיקת סינתזה ואינקופרציה של חומצות אמינו. כאשר השינוי הגדול בניצול חומצות אמינו מעבר לניצול הבזאלי, מיוחס לרקמת השריר. הכמות שעוברת סינתזה בשריר בפרק זמן נתון, מאפשרת חישוב של החלק היחסי המשתתף בתהליך (Fractional synthetic rate – FSR). התוספת נטו של חלבון לשריר או התגובה האנבולית, מחושבים כהפרש בין ה-FSR ל- FBR (פירוק חלבון שריר-FBR). אפשרות נוספת ופחות מדויקת לחישוב סינתזת ופירוק חלבון שריר, היא הכנסת צנתר לרגל או לזרוע ומדידת כניסתן בעורק ויציאתן בווריד של חומצות האמינו, לאוצין ופנילאלנין, ובנוסף לקיחת ביופסיה מהשריר (52).

לאחר עיכול חלבון חלק מחומצות האמינו נאצרות ב- SPANCHNIC AREA, באברי הקרביים (splanchnic organs) – כבד לבלב טחול מעי, אצירתם מתקיימת בעיקר במעי שיכול לתפקד כמאגר חלבונים לבילי וארעי, המסוגל לאחסן חומצות אמינו זמנית, ולשחררן על פי הצורך לזרם הדם. לכן בדיקה אקוטית של מטבוליזם שריר אינה מדויקת ותציג תת-הערכה לתגובה האנאבולית משך זמן (53).

ממצאי מחקרים

ב- 2009 פורסם מחקר (50) ראשון מסוגו, אשר בדק את יחס מינון תגובה לצריכת חלבון לאחר אימון כוח. החוקרים בדקו את סינתזת החלבון ברמה התאית על ידי רמות פוספורילציה של ריבוזום S6 – קינאז ופקטורי אתחול שעתוק. הנחקרים הגיעו 5 פעמים למעבדה, ובסיום אימון כוח קיבלו חלבון ביצה בכמות שונה, 0 גרם, 5 גרם, 10 גרם, 20 גרם, או 40 גרם חלבון. ממצאי המחקר הראו כי כמות של 20 גרם חלבון מספיקה לגרום לזרחון מקסימלי של חלבוני סיגנל המראים אקטיבציה של תרגום ושעתוק. מעבר לכך לא מתרחשת עליה ב,MPS- וחומצת האמינו לאוצין מחומצנת- עדות לעודף חלבון. ההסתכלות על הממצאים מעלה מספר סוגיות, ראשית האם 12 סטים לקבוצת שרירי הרגליים מיצגים אימון כוח? באימון כוח שגרתי מבוצעים כ-25 סטים ולרוב לקבוצות שרירים שונות, שנית משקלם הממוצע של הנחקרים היה כ- 65 ק"ג בשונה ממתאמנים שמשקלם 100-90+ ק"ג, שלישית מסקנתם "אנו מעריכים כי ניתן לצרוך 5-6 ארוחות ביום המכילות כ- 20 גרם חלבון" מעמידה את תרגומם של הממצאים באור תמוה, שהרי רוב הסקירות והמחקרים דנים על צריכת חלבון בת כ-2 גרם/ 1 ק"ג משקל גוף, קרי אדם השוקל כ- 100 ק"ג ועוסק באימוני כוח זקוק לכ- 200-170 גרם חלבון. ואילו אכילה של 5-6 ארוחות בנות 20 גרם חלבון ביום תסתכם ב- 100-120 גרם חלבון.

במקביל נעשו מחקרים אחרים אשר בדקו את ההשפעה ארוכת הטווח של צריכת חלבון בארוחה אחת, לעומת פיזור החלבון על פני מספר ארוחות ביום. באחד המחקרים (54) משך 6 שבועות, באוכלוסייה מבוגרת המצויה במצב סרקופניה וסיכון, נבדקה השפעת דיאטה המכילה 1.31גרם חלבון /ק"ג משקל גוף על מסת גוף רזה וממשקל גוף. קבוצה אחת קיבלה 4 ארוחות ביום, ואילו קבוצה שנייה קיבלה 72% מכלל החלבון בארוחה אחת, הממצאים הוכיחו כי מתן רוב החלבון בארוחה אחת שיפר מסת גוף רזה ומדדים קליניים. ממצאים אלו עולים בקנה אחד עם מחקרים נוספים אשר הראו כי לצמצום מספר הארוחות ומתן חלבון ב"פעימה" אחת, יתרון או לפחות היעדר פגיעה בשרירים ביחס לפיזור הארוחות.

במחקר אחר (55) נבדקו משתתפים בגילאי 50-40, חלקם קיבלו את כמות האנרגיה היומית והחלבון ב-3 ארוחות מסודרות, ואילו חלקם האחר צרך את כלל האנרגיה היומית והחלבון בארוחה אחת, הממצאים הראו כי לא חל שינוי במסת הגוף הרזה וחלה ירידה קטנה במשקלם של אנשי הארוחה האחת. במחקרם של Maarten וחבריו (56) נבדקו שתי קבוצות בגילאי 30-20, האחת צרכה מספר ארוחות ביום, לעומת קבוצה שנייה אשר אחת ליומיים צמה 20 שעות, ובארוחה אחת צרכה את כל תכולת הקלוריות והחלבון. כעבור שבועיים נבדקו משתנים כמסת גוף רזה ומסת שומן, ונמצא כי לא חל שינוי בהרכב הגוף בקרב הקבוצות.

על מנת לקבל פרספקטיבה רחבה יותר נעשו מספר מחקרים על ספורטאים, שבדקו את השפעת צום הרמאדאן וצריכת כלל הקלוריות בארוחה אחת, על השינויים בהרכב הגוף והמשקל לפני הצום ובסיומו, הממצאים מצביעים על שמירת מסת גוף רזה ומשקל אצל חלק מהמשתתפים או על שינויים מינוריים בהרכב הגוף אצל אחרים. ממצאים אלו מעמידים בסימן שאלה את ההנחה כי ביכולתו של הגוף לסנתז כמות מסוימת של חלבון בארוחה אחת, ומעבר לכך לא יעשה שימוש בחלבון למטרות סינתזה (57).

 כאמור קיים קושי לתרגם ממצאים אקוטיים לתוצאות ארוכות טווח, ולעיתים ממצאי מחקרים אקוטיים מניחים המלצות יישומיות לאוכלוסיה העוסקת בפ"ג (50, 58). במחקר ראשון מסוגו (58) נבדקו 3 צורות אכילה של 80 גרם חלבון משך 12 שעות, על סמנים שונים בשריר המעידים על סינתזת חלבון. 24 בחורים בעלי מסת גוף ומשקל זהים ביצעו תרגיל כוח לשרירי הירך, קבוצה א קיבלה 40 גרם חלבון בסיום האימון, ו40 גרם חלבון 6 שעות אחרי, קבוצה ב קיבלה 4 מנות בנות 20 גרם חלבון כל 3 שעות, קבוצה ג קיבלה 8 מנות בנות 10 גרם חלבון כל 1.5 שעה. זרחון חלבונים ושאר הסיגנלים היו גבוהים יותר אצל מקבלי 2 מנות חלבון של 40 גרם ביחס לקבוצות האחרות, אך בשונה FSR אשר נמדד על ידי רמות פנילאלנין בשריר הראה יתרון לצריכת 4 מנות חלבון בנות 20 גרם. מסקנת החוקרים הייתה כי עדיפה צורת האכלה של 4 מנות חלבון על פני 8 קטנות או 2 גדולות. במחקר נוסף (59) צרכו נחקרים במשקל של כ- 80 ק"ג, לאחר אימון כוח חלבון מי גבינה בכמות של 0, 10, 20, ו-40 גרם, נמצא כי חמצון פנילאלנין עלה לאחר 20 גרם, עדות לכך כי ניצול אקוטי של חלבון עומד על כ- 20 גרם בסיום אימון כוח. האם ממצאים אלו יכולים לנבא תוצאות כעבור 6-8 שבועות ? האם משקל שונה של ספורטאים או מסת גוף רזה גבוהה יותר ישנו את תגובת השרירים? על כך אין תשובות ברורות כעת. אך כאמור ממצאי חלק מהמחקרים ארוכי טווח לא תומכים בזאת (54-56). כמו כן באוכלוסיה מבוגרת נמצא כי  מקסימום MPS מתרחש בכמות של כ- 40 גרם חלבון (60, 61).

ראוי לציון כי רוב המחקרים נבדק יחס מינון תגובה בין כמויות משתנות של חלבון מי גבינה, חלבון המכיל כמות גדולה של ליאוצין, ובעל יכולת ספיגה מהירה. על מנת לבדוק תגובת שרירים לאוכל רגיל נערך מחקר (62) בו נתנו לאנשים בסיום אימון כוח מנת בשר בעלת משקל ותכולת חלבון שונים בהתאמה, 0 גרם בשר/ 0 גרם חלבון, 57 גרם בשר/ 12 גרם חלבון,  113גרם בשר / 24 גרם חלבון, ו- 170 גרם בשר/ 36 גרם חלבון. ממצאי המחקר הראו כי מנת בשר בעלת 36 גרם חלבון גרמה לסנתזת חלבון אופטימאלית ביחס למנות האחרות. המחקר יכול לתת תמונה נוספת על מזון רגיל והשפעתו על ספיגת חלבון וסינתזה בסיום ארוחה רגילה.

סיכום ופרספקטיבה

  • ·         מחקרים אקוטיים מוצאים כי מעל 20-25  גרם חלבון, חלק מחומצות האמינו עוברות חמצון, לכן המלצה מעשית בסיום אימון לצרוך כמות זו, כתלות ברמת הספורטאי משקלו, וסוג האימון.
  • מנגנון הספיגה וסינתזת החלבונים המתוארים לעיל, מסבירים מדוע אין גבול "מעשי" לתגובה אנאבולית לאחר ארוחה אחת.
  • חלק מהממצאים מראים כי מנת חלבון אחת גדולה יכולה לגרום לתגובה אנאבולית העולה על חלוקת כמות חלבון לארוחות קטנות, או לפחות השווה לה.
  • היישום הפרקטי מאפשר צריכת חלבון מוגברת בבוקר או צהריים או בערב, על פי נוחיותו של האדם, ועל פי רמת הספורטאי.

לעיתים מנת חלבון אחת גדולה יכולה לגרום לתגובה אנאבולית העולה או שווה לחלוקת כמות חלבון לארוחות קטנות. היישום הפרקטי מאפשר צריכת חלבון מוגברת בבוקר או צהריים או בערב, על פי נוחיותו של האדם, ועל פי רמת הספורטאי.

לסיכום

ספורטאים ומתאמנים צורכים דיאטת עתירת חלבונים בעיקר כדי לשפר תהליכי אנבוליזםנושא החלבון על כל צדדיו – כמות ביום, סוג החלבון, עיתוי צריכתו, כמות בכל ארוחה, וסוגיות בריאותיות הנלוות לכך, מעסיקות את קהילת אנשי המדע, מאמנים וספורטאים בכל רמה. מתודולוגיית מחקרים חדשה, הבנת תהליכים מולקולאריים, ומכשור חדיש מאפשרים לנו לבדוק אמיתות ממצאים ומידע, שהצטבר בשנים האחרונות. נכון לעכשיו שלוש הסוגיות שלעיל מציגות זווית ראיה ונקודת ראות המאפשרת הנחיות שונות מאלו שנתנו עד כה.

References

 

 

1-     Wackerhage H, Rennie MJ (2006). How nutrition and exercise maintain the human musculoskeletal mass. J ant 208, 451-458.

2-     Cuthbertson D, Smith K, Babraj J, Leese G, Waddell T, Atherton P, Wackerhage H, Taylor PM, Rennie MJ (2005). Anabolic signaling deficits underlie amino acid resistance of wasting, aging muscle. FASEB J. 19(3):422-4.

 

3-     Daniel R Moore, Meghann J Robinson, Jessica L Fry, Jason E Tang, Elisa I Glover, Sarah B Wilkinson, Todd Prior, Mark A Tarnopolsky, and Stuart M Phillips(2009). Ingested protein dose response of muscle and albumin protein synthesis after resistance exercise in young men. Am J Clin Nutr.Jan;89(1):161-8

 

4-     Atherton PJ, Etheridge T, Watt PW, Wilkinson D, Selby A, Rankin D, Smith K, Rennie MJ(2010). Muscle full effect after oral protein: time-dependent concordance and discordance between human muscle protein synthesis and mTORC1 signaling. Am J Clin Nutr. Nov;92(5):1080-8

 

5-     Biolo G, Maggi SP, Williams BD, Tipton KD, Wolfe RR (1995). Increased rates of muscle protein turnover and amino acid transport after resistance exercise in humans. Am J Physiol. Mar;268:E514-20

 

6-     Schoenfeld BJ (2013). Is there a minimum intensity threshold for resistance training-induced hypertrophic adaptations? Sports Med. Dec;43(12):1279-88

 

7-     Phillips SM, Van Loon LJ (2011). Dietary protein for athletes: from requirements to optimum adaptation. J Sports Sci. 29 Suppl 1:S29-38

8-     Millard-Stafford M, Childers WL, Conger SA, Kampfer AJ, Rahnert JA (2008). Recovery nutrition: timing and composition after endurance exercise. Curr Sports Med Rep.7(4):193-201

 

 

9-     Hawley JA, Tipton KD, Millard-Stafford ML(2006). Promoting training adaptations through nutritional interventions. J Sports Sci. 24(7):709-21. Review

10-  Biolo G, Tipton KD, Klein S, Wolfe RR (1997). An abundant supply of amino acids enhances the metabolic effect of exercise on muscle protein. Am J Physiol. 273(1 Pt 1):E122-9

11-  Phillips SM, Tipton KD, Aarsland A, Wolf SE, Wolfe RR (1997). Mixed muscle protein synthesis and breakdown after resistance exercise in humans. Am J Physiol. 273(1 Pt 1):E99-107

12-  Rasmussen BB, Tipton KD, Miller SL, Wolf SE, Wolfe RR (2000). An oral essential amino acid-carbohydrate supplement enhances muscle protein anabolism after resistance exercise. J Appl Physiol. 88(2):386-92

13-  Tipton KD, Witard OC (2007). Protein requirements and recommendations for athletes: relevance of ivory tower arguments for practical recommendations. Clin Sports Med. 26(1):17-36. Review

 

14-  Tipton KD, Borsheim E, Wolf SE, Sanford AP, Wolfe RR (2003). Acute response of net muscle protein balance reflects 24-h balance after exercise and amino acid ingestion. Am J Physiol Endocrinol Metab. 284(1):E76-89

 

15-  Wilkinson SB, Tarnopolsky MA, Macdonald MJ, Macdonald JR, Armstrong D, Phillips SM (2007). Consumption of fluid skim milk promotes greater muscle protein accretion after resistance exercise than does consumption of an isonitrogenous and isoenergetic soy-protein beverage. Am J Clin Nutr.85(4):1031-40

 

16-  Rasmussen BB, Tipton KD, Miller SL, Wolf SE, Wolfe RR (2000). An oral essential amino acid-carbohydrate supplement enhances muscle protein anabolism after resistance exercise. J Appl Physiol.88(2):386-92

 

 

17-  Ivy J, Portman R (2007). Nutrition Timing. Basic Health publication: CA

 

18-  Lemon PW, Berardi JM, Noreen EE (2002). The role of protein and amino acid supplements in the athlete's diet: does type or timing of ingestion matter? Curr Sports Med Rep. 1(4):214-21. Review

 

19-  Little JP, Phillips SM (2009).  Resistance exercise and nutrition to counteract muscle wasting. Appl Physiol Nutr Metab.34(5):817-28

 

20-  Andersen LL, Tufekovic G, Zebis MK, Crameri RM, Verlaan G, Kjaer M, Suetta C, Magnusson P, Aagaard P (2005). The effect of resistance training combined with timed ingestion of protein on muscle fiber size and muscle strength. Metabolism. 54(2):151-6

 

21-  Cribb PJ, Williams AD, Stathis CG, Carey MF, Hayes A (2007). Effects of whey isolate, creatine, and resistance training on muscle hypertrophy. Med Sci Sports Exerc. 39(2):298-307

 

22-  Hartman JW, Tang JE, Wilkinson SB, Tarnopolsky MA, Lawrence RL, Fullerton AV, Phillips SM (2007). Consumption of fat-free fluid milk after resistance exercise promotes greater lean mass accretion than does consumption of soy or carbohydrate in young, novice, male weightlifters. Am J Clin Nutr. 86 (2):373-81

 

23-  Hulmi JJ, Kovanen V, Selänne H, Kraemer WJ, Häkkinen K, Mero AA (2009). Acute and long-term effects of resistance exercise with or without protein ingestion on muscle hypertrophy and gene expression. Amino Acids.37(2): 297-308

 

24-  Levenhagen DK, Gresham JD, Carlson MG, Maron DJ, Borel MJ, Flakoll PJ (2001).