13
правок
Спорт-вики — википедия научного бодибилдинга
Изменения
Новая страница: «Бета-Аланин в спортивной медицине А.Дмитриев, А.Калинчев В последние годы в мире возрос…»
Бета-Аланин в спортивной медицине
А.Дмитриев, А.Калинчев
В последние годы в мире возрос интерес к бета-Аланину (β-Аланин, β-Alanine, БА) как биологически активной аминокислоте, применяемой в качестве фармаконутриента с целью повышения физической готовности как спортсменов, так и обычных лиц, занимающихся физкультурой или подверженных повышенным физическим нагрузкам. В период с 2007 по 2015 год выполнено большое количество исследований у разных категорий лиц: профессиональных спортсменов, военных, обычных тренированных и нетренированных лиц, - для определения эффективности БА, дозировок и схем использования. На основании этих работ сформулированы рекомендации для однократного (острого) и курсового применения БА, сочетания с другими макро-, микро- и фармаконутриентами. В то же время, в отечественной литературе крайне мало работ, посвященных данному вопросу, что затрудняет практическое применение БА. Данный обзор предназначен для восполнения пробела в этом плане и создания основы для будущих российских рекомендаций.
Структура и физико-химические свойства β-Аланина (БА)
Beta-Alanine (Бета-Аланин)
dl-Alpha-Alanine (dl-Альфа-Аланин)
Бета-Аланин (3-аминопропионовая кислота; бета-аминопропионовая кислота; 3-Aminopropionic acid; Beta-Aminopropionic acid) имеет молекулярный вес 89,1 г/моль, чрезвычайно высокую растворимость в воде 545 г/л (при 25оС). Растворимость в воде L-Аланина (альфа-Аланина) при той же температуре - 166 г/л.
Альфа- и бета- Аланин – изомеры, имеют одинаковую формулу С3Н7NO2, но молекулярная структура у них разная. У альфа-Аланина группа NO2 прикреплена к центральному углеродному атому, в то время как у бета-Аланина – к концевому углеродному атому. Это обусловливает различные химические свойства. В частности, температура плавления альфа-Аланина – 314оС, бета-Аланина – 196оС.
Экзогенное введение β-Аланина и метаболические процессы в организме
Фармакокинетика. В работе R.C.Harris и соавторов (2006) на 28 здоровых молодых мужчинах (возраст 33,5±9,9 года; вес 80,2±17,1 кг) исследовалась динамика концентрации БА в плазме крови после перорального его введения в нескольких вариантах. Исследование 1. Однократное введение БА (n=6): A) БА в виде дипептида с гистидином (эквивалентно 40 мг/кг веса тела) в курином бульоне; B) 10 мг/кг веса тела, C) 20 мг/кг веса тела и D) 40 мг/кг веса тела в виде препарата Карнозин (CarnoSyn, NAI, USA, бета-Аланин-L-Гистидин). Исследование 2. Двухнедельное введение БА (n=6) в дозе 10 мг/кг веса тела 3 раза в день (три приема БА с 9.00 утра с интервалом 3 часа). Исследование 3. Четырехнедельное введение БА или Карнозина (n=16) 4 раза в день по 800 мг БА или плацебо для оценки влияния хронического введения БА на биохимические и гематологические показатели крови.
Рис.1. Динамика изменения (по оси абсцисс – время в час) концентрации β-Аланина (БА) в плазме крови человека (по оси ординат – мкмол/л) после однократного перорального введения в дозах 10 (белые кружки), 20 (черные треугольники) и 40 (белые ромбы) мг/кг. (по R.C.Harris и соавт., 2006). Остальные объяснения в тексте.
В исследовании 1 с однократным введением различных доз БА выявлено, что доза 40 мг/кг БА вызывает побочные эффекты в виде покраснения и покалывания, которые развиваются через 20 мин после перорального применения и продолжаются в течение 1 часа, после чего бесследно исчезают. Эти проявления возникают первично на ушах, лбе, коже черепа, и распространяются далее на нос, руки, спину и ягодицы. Аналогичные, но гораздо менее интенсивные и кратковременные проявления, отмечены и в дозе 20 мг/кг веса тела, и достаточно редко – в дозе 10 мг/кг (ориентировочная фиксированная средняя доза 800 мг на прием). Пики концентраций БА (рис.1) для всех исследуемых доз наблюдались в интервале 30-40 минут, при этом максимальная концентрация БА в плазме отмечалась в дозе 40 мг/кг (833,5±42,8 мкмол/л на 40-ой минуте), что в 2,2 раза превышает максимальную концентрацию в дозе 20 мг/кг. Эффект дозы 10 мг/кг был очень мал. Затем концентрация БА в плазме быстро снижается в течение часа в дозе 20 мг/кг, и 1,5-2 часов – в дозе 40 мг/кг. Время полужизни (Т1/2) для всех введенных доз составляет около 25 минут. Результаты показали, что имеются существенные различия в абсорбции и динамике содержания БА в плазме между пероральным введением БА в чистом виде или в растворе куриного бульона (рис.2).
Рис.2. Динамика изменения (по оси абсцисс – время в час) концентрации β-Аланина (БА) в плазме крови человека (по оси ординат – мкмол/л) после однократного перорального введения БА в чистом виде в дозе 40 мг/кг (белые ромбы), и в такой же дозе в составе куриного бульона (черные квадраты). (по R.C.Harris и соавт., 2006). Остальные объяснения в тексте.
Из графиков видно, что куриный бульон замедляет всасывание БА, снижает пик его концентрации в плазме крови, но пролонгирует время повышения концентрации. Так, пик концентрации в плазме при введении БА в составе куриного бульона примерно в два раза ниже, чем при введении БА в чистом виде (427,9±66,1 мкмол/л на 90-ой минуте, и 833,5±42,8 мкмол/л на 40-ой минуте, соответственно).
В исследовании 1 оценивалась также потеря введенного перорально БА с мочой в зависимости от дозы. Потери составили 0,6±0,09%, 1,5±0,4% и 3,6±0,5% для доз 10, 20 и 40 мг/кг, соответственно.
Рис.3. Динамика изменения (по оси абсцисс – время в час) концентрации β-Аланина (БА) в плазме крови человека (по оси ординат – мкмол/л) после трехкратного перорального введения БА (с интервалом в три часа) в дозе 10 мг/кг в первый (черные треугольники) и в 15-й день (белые ромбы). (по R.C.Harris и соавт., 2006). Остальные объяснения в тексте.
В исследовании 2 с двухнедельным введением БА в дозе 10 мг/кг веса тела 3 раза в день (три приема БА с 9.00 утра с равными интервалами в 3 часа) и примерной разовой дозой 800 мг выявлено (рис.3), что концентрация БА в плазме после каждого приема препарата успевала вернуться к исходным значениям (через 3 часа) перед следующим приемом. Побочные эффекты, характерные для более высоких доз и, частично, для данной дозы при первом применении, при повторных приемах уже не проявлялись. Пик концентрации БА в плазме после приема дозы 10 мг/кг составлял такую же величину, что и в исследовании 1.
В исследовании 3 с 4-х недельным введением БА (4 раза в день по 800 мг, т.е. примерно 10 мг/кг веса) не выявлено каких-либо изменений биохимических и гематологических показателей в плазме крови, а также проявлений побочных эффектов. Параллельно в течение 4-х недель приема препарата происходило нарастание содержания карнозина в мышечной ткани с исходных 22,7±1,1 ммол/кг/дм до 33,4±4,0 ммол/кг/дм к концу 4-ой недели (в среднем +47%). Это расценивается в качестве положительного эффекта в плане регуляции рН мышечных клеток, обеспечения нормального перехода мышц из состояния отдыха в рабочее (тренировочное) состояние, и наоборот, а также снижения лактата.
В связи с выявленным снижением выраженности и частоты побочных эффектов БА при замедлении всасывания в кишечнике, были созданы ретардные формы с постепенным высвобождением БА (таблетки, порошки). Изучению фармакокинетики и связанных побочных эффектов одной из таких форм БА в виде таблеток (slow-release - SR) c постепенным выделением БА посвящена работа J.Decombaz и соавторов (2012). В рандомизированном одиночном-слепом исследовании на 11 здоровых добровольцах сравнивались основные фармакокинетические параметры однократного утреннего введения обычного водного раствора БА и ретардных таблеток в дозе 1,6 г (табл.1).
Таблица 1. Сравнительный фармакокинетический анализ однократного болюсного введения двух пероральных форм БА (быстрое и медленное высвобождение активного вещества)
Примечания: Сmax (мкмол/л) – максимальная (пик) концентрация БА в плазме крови; Тmax (мин) – время достижения максимальной концентрации в плазме крови; AUC (мкмол/л/час) – площадь под кривой концентрация/время; Ka (мин) – константа скорости абсорбции; Tlog (мин) – время первого появления БА в плазме; Т1/2 (мин) – время полужизни БА. TABa – таблетки с замедленным высвобождением БА; REFb – водный раствор БА сравнения (референтный). По J.Decombaz и соавт. (2012).
Как видно из таблицы 1, величина пика концентрации (Сmax) при приеме ретардных таблеток была примерно в три раза ниже, чем в случае водного раствора, а время его достижения (Тmax) – в два раза дольше (1 час против 0,5 часа). В то же время не выявлено различий в площадях под кривыми «концентрация/время», снижались потери БА с мочой (202 против 663 мкмол, Р<0,0001) и повышалось удержание БА в организме (98.9% против 96.3%, Р<0.001). Побочные эффекты, описанные ранее как покраснение и покалывание в определенных участках кожи, и соответствующие по времени максимуму концентрации БА в плазме крови, были значительно менее выражены при приеме ретардных таблеток (Р<0,001), а по частоте возникновения приближались к эффекту плацебо. Таким образом, применение ретардных форм, обеспечивающих замедленное высвобождение БА в кишечнике, позволяет избежать побочных эффектов неретардированных форм БА при сохранении величины основного показателя (для хронического применения вещества) – площади под кривой «концентрация-время». Эти факторы обеспечивают, по крайней мере для тех спортсменов, которые болезненно реагируют на покраснение кожи и парестезии при применении повышенных доз БА, несомненные преимущества SR-форм.
Метаболизм. Особенности метаболизма БА обусловлены его химической структурой. На рисунке 4 представлено сходство БА с некоторыми другими аминокислотами и процесс образования карнозина в скелетных мышцах.
Рис.4. Сходство химической структуры БА, Глицина и ГАМК (вверху) и биохомический процесс образования Карнозина в скелетных мышцах (внизу). По J.Caruso и соавт., 2012.
БА – непротеиногенная аминокислота (не участвует в синтезе белков) и продуцируется в самом организме в процессе распада пиримидинов, декарбоксилирования кишечной микрофлорой L-аспартата и трансаминирования при взаимодействии 3-оксопропаната и L-аспартата (K.E.Tiedje и соавт., 2010). Синтез БА происходит в печени в процессе необратимой деградации тимина, цитозина и урацила. После синтеза БА транспортируется в мышечные клетки, проникает в сарколемму за счет натрий и хлор-зависимой транспортной системы, которая может быть универсальной для сходных по химической структуре аминокислот (рис.4). Аналогичный процесс происходит и в ЦНС, где БА играет роль нейропередатчика и нейромодулятора, имеет идентифицированные места связывания с рецепторами ГАМК, NMDA и глицина в гиппокампе и некоторых других структурах, участвующих в формировании когнитивных функций.
Внутри возбудимых клеток БА может формировать дипептидную связь с гистидином в процессе АТФ-зависимой реакции и действия фермента карнозин-синтетазы, образуя карнозин (рис.4). Синтез карнозина регулируется величиной поступления БА внутрь мышечных волокон (W.Derave и соавт., 2010), уровнем активности карнозин-синтетазы и, в отсутствие достаточного поступления БА с пищей, печеночным синтезом БА и его транспортом в скелетные мышцы (R.C.Harris и соавт., 2012). Нормальный уровень внутриклеточного карнозина 20-30 ммол/кг-1 сухого веса тела, у мужчин он выше, чем у женщин, с возрастом понижается в среднем на 47% к 70 годам по сравнению с 20-летними лицами. Существует прямая корреляционная связь возрастного снижение БА и тестостерона. Карнозин, как и БА, выполняет множество функций: снижение окисления липидов и протеинов; повышение АТФ-азной активности; регуляция функции макрофагов; защита клеточных мембран; образование хелатов двухвалентных катионов и др., в том числе, связанных с процессом старения. Важным аспектом является участие в нейрогенной регуляции, особенно, в процессах памяти.
Фармакодинамика (механизм действия). Карнозин (β-Аланил-L-Гистидин) – естественный дипептид организма, образующийся, как уже отмечалось выше, в результате соединения бета-Аланина и Гистидина при помощи карнозин-синтетазы. Депо карнозина находится в скелетных мышцах. Распад этого соединения происходит под влиянием фермента карнозиназы, которая локализуется в сыворотке крови и ряде тканей, но отсутствует в мышечной ткани (С.Sale и соавт., 2010). Поэтому пероральное введение карнозина – неэффективный метод повышения содержания уровня внутримышечного карнозина, т.к. поступающий через кишечник карнозин в конечном счете полностью метаболизируется перед попаданием в мышцы (M.L.Gardner и соавт., 1991). Роль Карнозина как внутриклеточного протонного буфера впервые была выявлена еще в 1953 году в СССР С.Е.Севериным (S.E.Severin и соавт., 1953), который показал, что отсутствие карнозина приводит к быстрому развитию усталости и ацидоза. По показателю логарифма константы диссоциации (pKa) равному 6.83 и высокой концентрации в мышцах карнозин представляется более эффективным буфером, чем два других физико-химических буфера - бикарбонат (pKa 6.3) или неорганический фосфат (pKa 7.2), при превышении физиологического диапазона рН. Предварительные данные показывают, что вклад карнозина в буферизационную способность мышц составляет от 7 до 40%. Данные о способности пищевых добавок БА увеличивать внутримышечную концентрацию карнозина и снижать посттренировочную редукцию рН (ацидоз, вызванный физической нагрузкой), подтверждают концепцию о значительной роли карнозина в буферных системах мышечной ткани.
Потенциальная физиологическая роль карнозина не ограничивается функцией протонного буфера. В процессе повышенных физических нагрузок образуется большое количество реактивных кислородных радикалов, которые вносят существенный вклад в развитие утомляемости и мышечных повреждений. Карнозин препятствует действию этих субстанций, выступая в роли антиоксиданта (G.I.Klebanov и соавт., 1998), а также связывая в виде хелатных соединений ионы таких металлов как медь и железо.
Эффекты пищевых добавок БА на функциональное состояние и показатели физической готовности здоровых лиц
Исследования у мужчин. J.R.Hoffman и соавторы (2008) исследовали влияние 30-дневного приема пищевых добавок БА в дозе 4,8 г/день на физическую готовность и эндокринные сдвиги у 8 хорошо тренированных мужчин. Протокол однократного теста состоял из 6 циклов по 12 приседаний с 1,5 минутными интервалами отдыха между циклами и выполнялся до и после курса применения БА. Перед и после проведения теста (сразу, через 15 и 30 минут после окончания теста) в крови испытуемых регистрировались такие показатели как концентрация гормона роста, тестостерона и кортизола. В группе с БА после 4-х недель приема по сравнению с группой плацебо отмечены следующие положительные сдвиги: 22 % увеличение количества выполняемых приседаний, повышение мощности движений (на 20-25%) (p < 0,05). Концентрация гормона роста и кортизола повышалась в обеих группах, без изменения концентрации тестостерона. Результаты показывают, что БА при 4-х недельном приеме значительно повышает мышечную выносливость в процессе тренировок у хорошо физически подготовленных лиц, но не влияет на эндокринный ответ организма на физическую нагрузку.. Авторы делают заключение, что доза БА 4.8 г/день в течение 30 дней повышает объем выполняемой работы и мощность мышечных усилий без изменения нормального гормонального ответа на физическую нагрузку.
T.Jordan и соавторы (2010) провели первое исследование влияния пищевых добавок БА на начальное накопление лактата крови (OBLA) в процессе нарастающего по интенсивности бега на тренажере (бегущая дорожка). В этом рандомизированном двойном-слепом плацебо-контролируемом исследовании приняли участие 17 физически подготовленных мужчин (возраст 24.9±4.7 года, рост 180.6±8.9 см, вес 79.25± 9.0 кг). Тест проводился до и после 28-дневного приема БА в дозе 6 г/день, в качество плацебо использовалась аналогичная доза мальтодекстрина. Регистрировались следующие показатели: ЧСС, % максимального уровня увеличения ЧСС, %VO2макс и концентрация лактата крови. За время исследования в группе БА отмечено достоверное увеличение массы тела в среднем на 0,4 кг, без изменений данного показателя в группе плацебо. На основании изменений регистрируемых показателей до и после приема БА на фоне физических нагрузок, авторы делают заключение, что БА в дозе 6 г/сут увеличивает переносимость физических нагрузок и снижает первичное накопление лактата в крови, однако редуцирует показатель VO2 макс (характеризует способность поглощать и усваивать кислород воздуха).
C.Sale и соавторы (2011) исследовали эффект совместного применения БА в дозе 6,4 г/день и натрия бикарбоната в течение 4-х недель по тесту физической нагрузки на велотренажере у 20 мужчин (возраст 25±5 лет, рост 179 ± 6 см, вес 80.0±10.3 кг) по сравнению с плацебо. До начала теста, сразу после него и через 5 минут оценивались: показатели максимальной мощности; время работы до истощения; общий объем выполненной работы; рН, лактат и бикарбонат крови. БА повышал показатели работоспособности в среднем на 6,5-16,2% (P ≤ 0,01). Комбинированное введение БА и бикарбоната натрия снижает посттренировочное накопление лактата крови. Результаты показали, что БА улучшает показатели физической готовности и биохимию крови в тесте на велотренажере. Авторы делают заключение, что пищевая добавка БА в дозе 6.4 г/день снижает утомляемость и повышает физическую готовность по тесту на велотренажере.
В работе I.P.Kendrick и соавторов (2009) у 7 мужчин-студентов осуществляли ежедневный прием БА в дозе 6,4 г/день в течение 4-х недель. Эффект БА сравнивался с плацебо (n=7). Испытуемые проводили изокинетическую тренировку правой ноги (Т), в то время как левая нога (UT) не участвовала в тренировках и использовалась в качестве контроля. Каждая тренировочная сессия состояла из 10 подходов по 10 сгибаний под углом 90 гр. и полным распрямлением до 180 гр. (изокинетический динамометр Kin-Com) с 1-минутным отдыхом между подходами. Проводилась мышечная биопсия (vastus lateralis) до начала приема БА и после окончания приема для отдельного исследования разных типов мышечных волокон. Кроме того, определялась концентрация внутримышечного карнозина. Увеличение содержания карнозина отмечено как в ноге, подверженной тренировкам, так и в интактной, однако в первом случае оно было примерно в 1,5 раза выше. Данное явление касалось всех типов волокон без значимых различий между ними. В случае плацебо не отмечено изменений в концентрации карнозина в мышцах ни той, ни другой ноги. Авторы заключают, что биодоступность БА – главный фактор регуляции синтеза карнозина в мышцах.
Исследования у женщин. J.R.Stout и соавторы (2007) изучили влияние 28-дневного приема БА на физическую работоспособность 22 женщин (возраст 27,4±6,1 года) на уровень порога утомления (fatigue threshold - PWCFT – рассчитывается на основе амплитуды ЭМГ латеральной мышцы бедра по методу H.A.deVries и соавторов 1987), вентиляционный порог (VT), максимальное потребление кислорода (VO2MAX), и время работы до отказа (ТТЕ). Участники были рандомизированы на две группы: БА и плацебо. Применялся велоэргометрический тест до и после курса применения исследуемых веществ. В результате применения БА отмечалось достоверное (Р<0.05) увеличение VT, PWCFT и TTE на 13,9%, 12,6% и 2,5%, соответственно. В группе плацебо изменений не обнаружено. Ни в одной группе показатель VO2макс не изменялся. Результаты подтверждают способность БА замедлять развитие утомляемости и увеличивать время переносимости высоких физических нагрузок (выносливость) в тесте велоэргометрии. Однако, БА не повышает максимальную аэробную мощность, оцениваемую по изменениям VO2макс. Авторы делают заключение, что БА улучшает субмаксимальную физическую готовность и выносливость у молодых женщин, которое может объясняться повышением буферизационной способности мышечной ткани за счет накопления карнозина. Таким образом, БА при приеме в течение 28 дней у женщин способствует меньшей утомляемости и большей работоспособности на пике утомления, но снижает потребление кислорода.
Сравнительная оценка эффективности БА у тренированных и нетренированных лиц (в рамках одного исследования)
V.de Salles Painelli и соавторы (2014) в Бразилии провели исследование у 40 молодых мужчин, разделенных на две равные по численности группы (тренированные и нетренированные), которые получали пищевые добавки БА в дозе 6,4 г/день (две желатиновые капсулы по 800 мг 4 раза в день) в течение 4-х недель, либо плацебо (декстроза в эквивалентной дозе). В каждую капсулу добавлялось 100 мг карбоксиметилцеллюлозы для замедления всасывания БА в кишечнике и снижения парестезий. В процессе исследования регистрировалось большинство антропометрических данных, а протокол тестирующей физической нагрузки включал 4 подхода по 30 сек. работы на велотренажере (модифицированный вариант Wingate-теста) с эргометрией. Общий объем выполняемой работы под влиянием БА увеличивался как в группе нетренированных, так и тренированных испытуемых, но достоверно снижался в группе с плацебо у нетренированных лиц, и не изменялся в группе с плацебо у тренированных (рис.5). БА также повышал средние показатели мощности в 4-ом подходе у нетренированных лиц, и в большинстве подходов – у тренированных лиц. В группах с плацебо изменений мощности не отмечено. Таким образом, БА – эффективная пищевая добавка для улучшения показателей готовности при выполнении повторяющихся кратковременных упражнений как у тренированных, так и у нетренированных лиц.
Рис.5. Влияние приема пищевых добавок БА (ВА) в дозе 6,4 г/день в течение 4-х недель и плацебо (PL) на общий объем выполненной работы на велотренажере (TWD, по оси ординат). А – сравнение изменений в группе БА и плацебо в целом; В – сравнение изменений в отдельных группах: NTPL – нетренированные лица на фоне плацебо, TPL – тренированные лица на фоне плацебо, NTBA – нетренированные лица на фоне БА, TBA – тренированные лица на фоне БА. По V.de Salles Painelli и соавт. (2014). Остальные объяснения в тексте.
Применение пищевых добавок БА в различных видах спорта
Велосипедный спорт (C.A.Hill и соавт., 2007). БА (CarnoSyn) назначался перорально 13 лицам в течение 4 недель, а 8 из них – в течение 10 недель. Биопсия мышечной ткани производилась до назначения БА, через 4 и 10 недель после приема БА. Испытуемые проходили тест на велотренажере для определения общего объема выполненной работы (total work done – TWD) при максимальной мощности (Wmax). 12 испытуемых получали плацебо. Выявлено, что БА значительно и достоверно повышает содержание карнозина в мышцах (+58.8% и +80.1% после 4-х и 10-и недель приема БА, соответственно). Это возрастание было одинаковым в процентном отношении во всех типах мышечных волокон, хотя исходные показатели концентрации карнозина были в 1,7 раза выше в волокнах типа IIa. В контрольной группе не отмечено изменений. Концентрация таурина не изменялась. Параллельно БА увеличивал общий объем выполненной работы по мере возрастания длительности приема аминокислоты: +13% на 4-ой неделе, и еще +3,2% дополнительно – на 10-й неделе. В контрольной группе также не выявлено изменений. Авторы связывают повышение работоспособности в тесте на велотренажере под влиянием БА с возрастанием концентрации внутримышечного карнозина.
Борьба и футбол. (B.D.Kern, T.L.Robinson, 2011). Цель данного двойного-слепого плацебо-контролируемого исследования заключалась в оценке эффективности пищевых добавок БА как потенциального эргогенного вещества в тестах анаэробной мощности (высокоинтенсивные кратковременые упражнения, повторяющийся спринт) после 8 недель приема БА. В исследовани приняли участие 22 борца (возраст 19.9 ± 1.9 года) и 15 футболистов (18.6 ± 1.5 года), каждый из которых получал 4 г/день БА или плацебо. У испытуемых до и после приема БА фиксировались следующие показатели: время выполнения теста бега на 300 ярдов отрезками по 25 ярдов с возвратом (timed 300-yd shuttle – один из беговых тестов оценки состояния сердечно-сосудистой системы, требующий высокой анаэробной выносливости); время удержания на перекладине в положении подтягивания (90° flexed-arm hang (FAH), композиция тела и лактат крови после бегового теста. У футболистов отмечено укорочение времени выполнения бегового теста на 1,1 сек по сравнению с плацебо (0,4 сек) и удлинение времени удержания по тесту FAH (3,0 сек против 0,39 сек в плацебо-группе). У борцов на первый план вышло увеличение ТМТ (тощей массы тела) – +0,5 кг против снижения на 0,4 кг в плацебо-группе. У футболистов также отмечено повышение ТМТ: на 1 кг в группе с БА и на 0,5 кг – в плацебо-группе. Авторы делают вывод о положительном влиянии БА в дозе 4 г/день на физическую готовность борцов и футболистов за счет повышения анаэробной мощности.
J.R.Hoffman и соавторы (2008) исследовали эффект 30-дневного приема БА в дозе 4,5 г/день у игроков футбольной команды в отношении показателей анаэробной готовности. Испытуемые были рандомизированы в две группы: БА и плацебо (мальтодекстрин 4,5 г/день). Прием добавок начинался за 3 недели до предсезонных тренировочных сборов и продолжался еще 9 дней после их начала. Оценка физической готовности включала 60-секундный «Wingate anaerobic power test» и возвратный бег на 200 ярдов с 2-х минутным отдыхом между спринтами. Показатели этих тестов оценивались в первый день сборов. БА не влиял на обучаемость испытуемых в процессе повторения упражнений, но снижал утомляемость по показателю анаэробной мощности в Wingate-тесте. БА повышал объем выполняемой работы по тесту жима лежа и другим тестам в процессе тренировочной сессии (P = 0,09). Кроме того, БА снижал субъективное чувство усталости (данные специальных анкет-опросников). Авторы делают заключение, что прием БА у хорошо тренированных спортсменов в дозе 4.5 г/день в течение 30 дней не влияет на обучаемость при повторяющихся упражнениях, однако достоверно увеличивает объем выполняемой работы при жиме лежа и проявляет общую тенденцию к росту показателей пропорционально времени приема препарата. БА также снижает развитие усталости.
Гребной спорт. (A.Baguet и соавт., 2010). Исходной предпосылкой данной работы явилось установленное ранее в исследованиях у нетренированных лиц повышение содержания карнозина в мышечной ткани и улучшение анаэробной тренировочной физической готовности. Цель работы состояла в установлении взаимосвязи между повышением мышечного карнозина и улучшением физической готовности после приема БА у элитных гребцов. В исследовании приняло участие 18 элитных бельгийских гребцов, которые в течение 7 недель принимали БА (5 г/день) или плацебо. Методом магнитно-резонансной спектроскопии определялось содержание карнозина в двух мышцах (soleus и gastrocnemius medialis) до и после курса приема БА и плацебо. Физическая готовность оценивалась по результатам выполнения 2 км эргометрического теста. Исходные показатели содержания карнозина в мышцах имели строгую положительную корреляцию со скоростью прохождения дистанции в диапазоне 100, 500 и 2000 м. На фоне курсового приема БА содержание карнозина возрастало на 45,3% в камбаловидной мышце и на 28,2% - в икроножной. Время прохождения дистанции в группе с БА было короче на 4,3 с по сравнению с плацебо-группой. Повышение концентрации карнозина положительно коррелировало с улучшением физической готовности. Авторы делают заключение, что уровень мышечного карнозина – новая детерминанта готовности гребцов, а курсовое назначение БА в дозе 5 г/день в течение 49 дней достоверно повышает эту готовность на протяжении всей дистанции в 2 км в прямой связи с возрастанием уровня карнозина.
Плавание. W.Chung и соавторы (2012) из Австралии выполнили специальное исследование в группах элитных пловцов (23 мужчины и 18 женщин, возраст 21.7 ± 2.8 года), которые в течение 10 недель получали пищевую добавку БА (4 недели нагрузочную дозу 4,8 г/день, далее поддерживающую дозу 3,2 г/день) или плацебо. Рассчитывался логарифм времени тренировочной готовности до и после курса приема БА (до и после национальных и международных соревнований). Стандартный тренировочный тест включал спринтерскую дистанцию (4х50м). Анализ крови включал оценку рН, концентрацию бикарбоната и лактата. Не выявлено значимых эффектов БА в отношении показателей крови. Вместе с тем, динамика изменений физической готовности, определяемая по времени выполнения плавательного теста, существенно зависела от срока приема БА (рис.6).
Рис.6. Изменение времени прохождения короткой дистанции элитными австралийскими пловцами (в% по оси ординат) до (week 0) и после курсового приема БА (сплошная линия) и плацебо (пунктирная линия) через 4 недели (week 4) и 10 недель (week 10). До 4-ой недели доза БА составляла 4,8 г/день (нагрузочная доза), после 4-ой и до 10 недели – 3,2 г/день (поддерживающая доза). Остальные объяснения в тексте. По W.Chung и соавт. (2012)
Как видно из графиков, до 4-ой недели включительно отмечается снижение среднего времени прохождения дистанции на фоне ежедневной дозы БА 4,8 г/день. Однако далее переход на поддерживающую дозу 3,2 г/день приводит к полному устранению положительных сдвигов в концу курсового приема БА. Авторы делают заключение, что прием БА в дозе 4.8 г/день в течение 4-х недель умеренно повышает физическую готовность у элитных женщин-пловцов, но при дальнейшем снижении дозы до 3,2 г/день в течение 6-и недель эти положительные сдвиги уходят. Выявленные закономерности требуют: 1) учета времени курсового назначения дозы 4,8 г/день (не более 4-х недель до старта); 2) продолжения исследования данной дозы без снижения в сроки более 4-х недель; 3) исследования комбинаций БА (в частности с креатином) в тех же условиях.
Сочетание БА с другими фармаконутриентами
Для получения устойчивого положительного эффекта в отношении физической готовности БА чаще всего комбинируют с Креатином.
J.R.Hoffman и соавторы (2006) исследовали эффект применения креатина отдельно и в комбинации с БА в отношении силы, мощности, состава тела и эндокринной системы в условиях 10-недельной тренировочной программы у футболистов. 33 игрока (мужчины) были рандомизированы в три равные по численности и основным антропометрическим данным группы: 1) плацебо (ПЛ); 2) креатин (К) и 3) креатин+БА (КБА). В процессе каждой тестировочной сессии оценивались сила (максимум отжиманий в положении лежа и «упор присев»), мощность (Wingate-тест анаэробной мощности, 20-прыжковый тест) и состав тела. В перерывах между тестами проводился анализ крови на содержание тестостерона, кортизола, гормона роста, IGF-1 глобулин-связанных половых гормонов. В группе КБА отмечались большие изменения в тощей массе тела (ТМТ) и жировой массе (P < 0.05) по сравнению с группами К и ПЛ. В группах КБА и К достоверно повышались показатели силы по сравнению с плацебо-группой. В целом значимых отличий между группами по эндокринным изменениям не выявлено, за исключением повышения концентрации тестостерона в группе с креатином. Авторы делают заключение об эффективности как креатина, так и его сочетания с БА в отношении мышечной силы, а также преимуществе комбинации креатина и БА в плане роста тощей массы тела и нормализации жировой ткани.
J.R.Stout и соавторы (2006) изучили влияние 28-дневного курсового приема БА и креатина моногидрата (КМ) на возникновение нейромышечной усталости с помощью оценки физической работоспособности по тесту порога нейромышечной усталости (PWCFT) у нетренированных мужчин 51 участник-доброволец (возраст 24,5±5.3 года) этого двойного-слепого плацебо-контролируемого исследования был рандомизирован на 4 группы: 1) плацебо (ПЛ; 34 г декстрозы; n=13); 2) КМ (5.25 г КМ + 34 г декстрозы; n=12), 3) БА (1.6 г БА + 34 г декстрозы; n=12); 4) БА + КМ (КМБА; 5.25 г КМ + 1.6 г БА + 34 г декстрозы; n=14). Эти пищевые добавки давались 4 раза в день в течение 6 дней, затем два раза в день в течение 22 дней. До и после приема добавок испытуемые проходили длительный тест велоэргометрии до того момента, пока данные электромиографии не фиксировали наличие в мышцах (vastus lateralis) порога нейромышечной усталости (PWCFT). Эти показатели были значительно выше в группах БА и КМБА по сравнению с плацебо (Р<0.05). Эти данные показывают, что БА может отдалять время наступления нейромышечной усталости.
R.F.Zoeller и соавторы (2007) исследовали эффекты БА в отдельности и в комбинации с Креатином при 4-х недельном приеме в отношении аэробной физической готовности (выносливость). В двойном-слепом плацебо-контролируемом исследовании приняло участие 55 мужчин (возраст 24,5±5,3 года), которые были рандомизированы в 4 группы: 1) плацебо (ПЛ, n=13); 2) креатин (К, n = 12); 3) бета-аланин (БА, n=14); 4) БА + К (БАК, n=16). До и после приема пищевых добавок участники выполняли велоэргометрический тест для определения показателей потребления кислорода, времени развития усталости. Авторы делают заключение, что комбинация БА и креатина может потенциально увеличивать выносливость, но наблюдавшиеся изменения не носят выраженного характера.
Таким образом, большинство имеющихся доказательств подтверждают эффективность сочетанного применения БА и Креатина у мужчин для повышения физической готовности. Рекомендованные дозы для комбинации: 4-6 г БА и 6-10 г Креатина при тех же сроках и режимах назначения, что и БА.
В то же время, в более поздней работе (J.Y.Kresta и соавт., 2014) по исследованию сочетанного применения БА и Креатина у женщин в условиях как кратковременного, так и хронического применения комбинации, не выявлено дополнительных положительных эффектов по сравнению с раздельным применением этих пищевых добавок, а также существенного повышения уровней внутримышечного карнозина. С одной стороны, это может быть проявлением гендерных особенностей метаболизма пищевых добавок, с другой – отсутствием адаптации доз к массе тела участников. Это требует дальнейшего более детального и расширенного исследования данной комбинации у женщин.
Другим вариантом физиологически обоснованного комбинирования БА является сочетание с бикарбонатом натрия (БН). Как установлено, БН при однократном введении увеличивает уровень БН в плазме крови, рН и физическую готовность при выполнении интенсивных нагрузок (D.J.Peart и соавт., 2012), что вызвало интерес к комбинированию БН с БА (два варианта буфера). С.Sale и соавторы (2011) впервые исследовали эффект данной комбинации на физическую готовность и показали, что БА в отдельности улучшает показатели теста на велотренажере при 110 % максимальной мощности, а в комбинации с БН отмечается 70% дополнительный эффект. G.Tobias и соавторы (2013) изучили эффекты БА, БН и их комбинации при повторных упражнениях в Wingate-тесте, разделенных 3-х минутными паузами отдыха. Каждое из веществ в отдельности улучшал регистрируемые показатели, но суммарный эффект комбинации был немного выше. Несмотря на невысокую добавку позитивного эффекта при комбинировании, авторы смогли рассчитать ее величину, что указывает на некоторую синергичность действия БА и БН. В исследовании R.M.Hobson и соавторов (2013) по тесту гребли на 2 км показали, что БА и БН в отдельности улучшают регистрируемые показатели, но дополнительное однократное (острое) введение БН на фоне хронического приема БА оказывает небольшое дополнительное позитивное влияние по сравнению с БА в отдельности. В исследованиях у пловцов P.V.de Salles и соавторы (2013) выявили 71.8 % и 78.5 % дополнительный эффект на 100 и 200-метровом спринте при добавлении БН к БА. В некоторых других работах такой синергизм не был обнаружен.
Так, в серии исследований с дважды повторяюшимся 100-метровым спринтом у пловцов А.А.Mero и соавторы (2013) показали, что пищевые добавки БА в отдельности умеренно снижают падение показателей при выполнении второго спринта, но не изменяют показатели во время первого теста, в том числе и в сочетании с БН. K.J.Ducker и соавторы (2013) изучали эффективность БА и БН в контексте теста повторяющегося спринта, состоящего из нескольких (до 18) 20-метровых спринтов. Результаты показали, что БА улучшает физическую готовность лучше, чем плацебо, БА и комбинация БА и БН. B.Saunders и соавторы (2014) применили протокол исследования, в котором участники выполняли повторяющийся спринт-тест (пять попыток по 6 секунд спринта) до начала, в середине и после окончания футбольного матча в состоянии гипоксии. Результаты показали неэффективность ни БА, ни БН, ни их комбинации в этих условиях на физическую готовность участников. P.M.Bellinger и соавторы (2012) показали, что БН, но не БА, улучшает средние показатели мощности при 4-х минутном тесте на велотренаже. В то же время, 6 из 7 участников отмечали субъективное ощущение повышенной готовности при комбинировании БА и БН. Важно отметить, что протоколы исследований, использованные K.J.Ducker и соавторами (2013) и B.Saunders и соавторами (2014), включают очень короткие подходы (<7 с), в которых протонный буфер не является первичным фактором, определяющим физическую готовность.
Суммарно, литературные данные подтверждают средний по величине дополнительный эффект от комбинирования БА и БН в тех ситуациях, когда метаболический ацидоз проявляется в наибольшей степени и лимитирует физическую готовность. По данным исследований в таких ситуациях уровень дозирования для БА составляет 4.8-6.8 г/кг/день в течение, по крайней мере, 28 дней, а для БН - 0.3-0.5 г/кг однократно.
Сочетание БА с таурином на сегодняшний день не может быть научно обоснованно. Теоретически, эти два вещества в метаболических процессах являются антагонистами. Длительное применение БА в эксперименте ведет к существенному внутриклеточному дефициту таурина (55-77%) (R.Jr.Dawson и соавт., 2002; M.C.Pansani и соавт., 2012). Однако в исследованиях у человека не отмечено клинических признаков дефицита таурина (например, мышечных судорог). Тем не менее в коммерческих смесях для тренирующихся лиц они часто присутствуют вместе на основании положительных эффектов каждого вещества в отдельности и теоретически превентивного предотвращения дефицита таурина под влиянием высоких доз и длительного применения БА. Это направление комбинированного действия БА и таурина требует дальнейшего изучения.
Результаты научных исследований многокомпонентных смесей, включающих БА (содержат также креатин, кофеин, ВСАА, whey-протеин, другие аминокислоты и т.д.), дали весьма противоречивые результаты, которые, к тому же, не позволяют выделить роль того или иного компонента даже в случае положительного влияния на силу, выносливость и другие показатели физического состояния.
Обзоры и мета-анализ эффективности и безопасности добавок БА в спортивной медицине
G.G.Artioli и соавторы (2010) (обзор). В этом аналитическом исследовании представлены данные по метаболизму БА и карнозина при их экзогенном введении, полученные на тот момент, и обсуждается влияние пищевых добавок БА на физическую готовность. Постулируется, что внутримышечный ацидоз является одной из главных причин усталости при интенсивных тренировках, а карнозин играет значительную роль в регуляции мышечной рН. Синтез карнозина из БА и гистидина в мышечных клетках ограничивается величиной поступления БА внутрь клеток, т.е. биодоступностью последнего. Добавки БА увеличивают внутриклеточное содержание карнозина, повышая буферную способность клеток нивелировать ацидотические изменения в процессе физических нагрузок и , как результат, усиливая физическую готовность спортсменов и лиц, занимающихся улучшением своей физической формы. Положительные эффекты БА подтверждены для многократных и однократных физических нагрузок, длящихся более 60 секунд. Кроме того, БА замедляет развитие нейромышечной усталости. Хотя БА не повышает максимальную силу или VO2макс, некоторые аспекты, характеризующие выносливость, такие как анаэробный порог и время истощения, могут улучшаться. При применени дозы, превышающей 800 мг, могут наблюдаться парестезии, которые, однако, носят транзиторный характер, и связаны с величиной концентрации БА в плазме. Эти побочные эффекты могут быть нивелированы применением специальных форм с медленным высвобождением БА в кишечнике, или использованием специальных схем и комбинаций в процессе дозирования БА. Пищевые добавки БА безопасны как при однократном, так и достаточно длительном применении.
W. Derave и соавторы (2010) (обзор). Хроническое пероральное применение БА во всех вариантах без исключения повышает внутримышечную концентрацию карнозина, причем в зависимости от дозы и частоты назначения уровень карнозина может увеличиваться до 80%. Авторы обзора обращают внимание на тот факт, что улучшение физической готовности отмечается как у тренированных, так и у начинающих спортсменов и лиц, подверженных физическим нагрузкам. Это расширяет перечень целевых групп, которым могут быть рекомендованы пищевые добавки БА в качестве средств улучшения физической формы и повышения эффективности тренировок. Оценивая роль биохимических процессов, в которых участвует БА, авторы делают вывод о том, что БА, хотя и не участвует в классических АТФ-метаболических путях, играет важную роль как дипептид с гистидином в гомеостазе сократительных мышечных клеток. Это касается получения анаэробной энергии, снижения внутриклеточного ацидоза в скелетной мускулатуре, повышения устойчивости к повреждающему действию реактивных кислородных радикалов (антиоксидантная активность). Отличительной особенностью действия БА является выраженное увеличение концентрации карнозина в мышечных волокнах IIa типа (быстросокращающиеся волокна), хотя и в других типах волокон она нарастает при введении БА, но в меньшей степени. На основании ряда сравнительных исследований авторы обзора делают вывод, что содержание карнозина в мышцах меньше у женщин по сравнению с мужчинами, снижается с возрастом, зависит от диеты (концентрация карнозина ниже у вегетарианцев). Атлеты-спринтеры имеют значительно более высокую исходную концентрацию карнозина, что расценивается в качестве генетического фактора и критерия отбора будущих спортсменов. Авторы считают доказанной эффективность БА в целом ряде конкретных ситуаций при длительной подготовке спортсменов. В то же время, многие аспекты влияния БА на физическую готовность требуют дальнейшего изучения.
R.M.Hobson и соавторы (2012) (мета-анализ). В данный мета-анализ включено 15 опубликованных статей по результатам 57 оценок в 23 тестах физической готовности влияния 18 режимов пищевых добавок у 360 участников (174 – добавки БА, группа БА; 186 участников – группа плацебо – ПЛ) (табл.2)
Таблица 2. Опубликованные исследования (за период 2006-2011) применения пищевых добавок БА в спорте, включенные в мета-анализ R.M.Hobson и соавторов (2012)
Авторы исследования
Категория участников
Протокол теста
Дозирование БА
Суммарная доза БА (г)
Средняя величина эффекта
А.Baguet и соавт., 2010
Элитные гребцы БА=8, ПЛ=9
Гребля 2 км
5 г/день 49 дней
245
БА=0,261
ПЛ=-0,098
W.Derave и соавт., 2007
Мужчины-бегуны на 400 м. БА=8, ПЛ=7
Бег-спринт, изометрические упражнения на выносливость
2,4 г/день 4 дня, затем 3,6 г/день 4 дня, затем 4,8 г/день 20-27 дней
До 153,6
БА=0,369
ПЛ=0,284
С.А.Hill и соавт., 2007
Мужчины, восстановительный период. БА=13, ПЛ=12
Объем работы на велотре-нажере при 110% макс. мощности
4 г/день 7 дней, затем 4,8 г/день 7 дней, затем 5,6 г/день 7 дней, затем 6,4 г/день 7 дней
145,6 за 4 недели
414,4 за 10 недель
БА=0,850
ПЛ=0,043
БА=1,046
ПЛ=0,105
Т.Jordan и соавт., 2010
Мужчины, восстановительный период. БА=8, ПЛ=9
Бегущая дорожка, бег до отказа (изнеможения)
6 г/день 28 дней
168
БА=0,185
ПЛ=0,070
I.P.Kendrick и соавт., 2008
Мужчины-студенты
БА=13, ПЛ=13
Общая сила, величина изокинетической мощности, мышечная выносливость
6,4 г/день 70 дней
448
БА-0,691
ПЛ=0,654
B.D.Kern, T.L.Robinson, 2011
Мужчины-борцы и футболисты, БА=17, ПЛ=20
Спринтерский бег, мышечная выносливость
4 г/день 60 дней
224
БА-0,255
ПЛ=0,176
С.Sale и соавт., 2011
Мужчины, восстановительный период. БА=10, ПЛ=10
Объем работы на велотре-нажере при 110% макс. мощности
6,4 г/день 28 дней
179
БА-0,964
ПЛ=0,104
A.E.Smith и соавт., 2009a,b
3 недели
Мужчины, восстановительный период. БА=18, ПЛ=18
Объем работы на велотре-нажере при 110% макс. мощности VO2max
6 г/день 21 день
126
БА-0,600
ПЛ=0,607
A.E.Smith и соавт., 2009a,b
6 недель
Мужчины, восстановительный период. БА=18, ПЛ=18
Объем работы на велотре-нажере при 110% макс. мощности VO2max
6 г/день 21 день, затем 3 г/день 21 день
189
БА-1,067
ПЛ=1,180
J.R.Stout и соавт., 2006
Здоровые мужчины-добровольцы, БА=12, ПЛ=13
Циклический тест по возрастающей до отказа
6,4 г/день 6 дней, затем 3,2 г/день 22 дня
108,8
БА=0,489
ПЛ=-0,063
J.R.Stout и соавт., 2007
Здоровые женщины-добровольцы, БА=11, ПЛ=11
Циклический тест по возрастающей до отказа
3,2 г/день 7 дней, затем 6,4 г/день 21 день
156,8
БА=0,217
ПЛ=-0,023
J.R.Stout и соавт., 2008
Пожилые мужчины и женщины-добровольцы, БА=12, ПЛ=14
2-х мин циклы на тренажере с возрастающей нагрузкой
2,4 г/день 90 дней
216
БА=2,648
ПЛ=-0,007
K.M.Sweeney и соавт., 2010
Мужчины, восстановительный период. БА=9, ПЛ=10
2 подхода 5х5 с. Спринт на беговой дорожке
4 г/день 7 дней, затем 6 г/день 28 дней
196
БА=0,037
ПЛ=0,116
R.,VanThienen и соавт., 2009
Мужчины-велосипедисты, БА=9, ПЛ=8
Велотренажер тест до отказа
Имитация режима велогонки
2 г/день 14 дней, затем 3 г/день 14 дней, затем 4 г/день 28 дней
182
БА=0,292
ПЛ=0,060
A.A.Walter и соавт., 2010
3 недели
Женщины, восстановительный период. БА=14, ПЛ=19
Велотренажер тест до отказа
6 г/день 21 день
126
БА=0,953
ПЛ=0,537
A.A.Walter и соавт., 2010
6 недель
Женщины, восстановительный период. БА=14, ПЛ=19
Велотренажер тест до отказа
6 г/день 21 день, затем 3 г/день 21 день
189
БА=1,129
ПЛ=0,791
R.F.Zoeller и соавт., 2007
Здоровые мужчины-добровольцы, БА=12, ПЛ=13
Велотренажер тест до отказа
6,4 г/день 6 дней, затем 3,2 г/день 22 дня
108,8
БА=0,117
ПЛ=-0,152
Примечания: БА – бета-аланин; ПЛ – плацебо;
Добавки БА достоверно (P=0,002) по сравнению с ПЛ улучшали показатели мышечной выносливости при выполнении кратковременных тестовых упражнений, а также физической готовности, при этом эффективная суммарная курсовая доза БА составила 179 г. Не выявлено положительного влияния БА в тестах продолжительностью менее 60 с. Данный мета-анализ дал хорошую доказательную базу наличия у БА умеренного эргогенного эффекта, проявляющегося повышением на 2,85% мышечной выносливости под влиянием БА в процессе выполнения движений продолжительностью 60-240 с.
Пищевые добавки БА и физическая подготовка военнослужащих
В процессе интенсивных физических тренировок военных и повышения их боеготовности часто отмечается снижение физической формы. Применение специальных пищевых добавок с целью избежать подобных спадов физической формы – обычная практика в армиях многих стран. В частности, в США частота применения БАДов достигает 30-40% в зависимости от рода войск и характера выполняемых задач. Следует подчеркнуть, что в армейской подготовке военнослужащих западных стран, как и в спортивной подготовке спортсменов, проявляется четкая тенденция к смещению акцента с применения фармакологических средств на использование нутритивных методов повышения физической готовности. Так, ряд членов Медицинской Корпорации армии США высказал необходимость исследования нефармакологических (недопинговых) альтернатив снижения утомляемости военнослужащих в процессе тренировки выносливости и выполнения тактических задач (M.B.Russo и соавт., 2008).
Β-Аланин (БА) очень популярная добавка (J.R.Hoffman и соавт., 2015a,b), используемая для повышения мышечной силы и мощности у тренированных спортсменов. Однако, до настоящего времени отсутствовали исследования влияния БА на функциональную подготовку солдат, выполняющих специфические оперативные задачи. Проблема заключалась в том, что военные врачи при назначении БА руководствовались результатами исследований на спортсменах и экстраполировали их в отношении военных, без учета специфики стоящих перед ними задач, адаптации к специальным тренировочным программам. Считалось, что результаты, полученные в конкурентных видах спорта, автоматически можно переносить на армию без анализа влияния БА на выполнение тактических заданий.
Первая работа по специальной оценке эффективности БА у военнослужащих была опубликована только в 2014 году R.Ko и соавторами. В этом обзоре, сделанном по заказу Министерства обороны, анализируется безопасность и эффективность БА и его комбинаций с другими фармаконутриентами в процессе физической подготовки, снижения усталости, восстановления после упражнений у военнослужащих в целом на основе 13 баз данных. Чрезвычайная вариабельность исследованных групп лиц, доз БА, их комбинаций, отсутствие привязки к выполнению физических упражнений и многие другие факторы не позволили дать положительное заключение об эффективности БА.
Исследования, проведенные J.R.Hoffman и соавторами (2014, 2015 a,b) позволили более детально оценить эффективность БА при выполнении специфических военных заданий с повышенной физической нагрузкой, требующих решения тактических задач.
В исследовании 2014 года J.R.Hoffman и соавторы показали, что прием БА (6 г/день) в течение 4-х недель молодыми здоровыми солдатами элитного военного подразделения армии Израиля увеличивает мощность физических движений (прыжков), точность стрельбы и скорость поражения цели. Эти улучшения в подготовке выявляются после 4 недель высокоинтенсивных тренировок и однократного бега (4 км) на выносливость. В то же время не выявлено улучшений когнитивных функций под влиянием БА в условиях повышенных нагрузок и утомления. Авторы объясняют этот факт возможной неадекватностью используемого теста в данных условиях для оценки изменений когнитивных функций.
В последующих работах J.R.Hoffman и соавторы (2015a,b) на солдатах этого же элитного подразделения сил самообороны Израиля исследовали влияние ежедневного приема БА в дозе 6 г/день в течение 30 дней на содержание карнозина в мышцах и мозге методом магнитно-резонансной спектроскопии (МРС – MRS – диагностический метод исследования, основанный на использовании явления ядерного магнитного резонанса для получения биохимического профиля тканей). Оценивалась также физическая готовность и когнитивные функции, но уже с помощью другого теста, более адекватного специфике задач данного подразделения. Через 30 дней отмечено значительное увеличение содержания карнозина в мышцах (рис.7), совпадающее с изменениями, наблюдаемыми ранее у спортсменов (см.выше), но без изменения уровня карнозина в мозге.
Рис.7. Изменение содержания карнозина (ммоль) в скелетных мышцах (gastrocnemius) солдат элитного военного подразделения после 30 дней дней приема БА в дозе 6 г/день (темный столбик) или плацебо (светлый столбик)
Улучшение физической готовности носило выборочный характер и касалось, в основном, однократного кратковременного (в интервале 60-360 секунд) упражнения (переноска пострадавшего на 50 метров) (рис.8).
Рис.8. Изменение (∆, сек, по оси ординат) времени выполнения теста «переноска пострадавшего» на 50 метров у солдат элитного военного подразделения после 30 дней приема БА в дозе 6 г/день (темный столбик) или плацебо (светлый столбик)
С помощью нового теста удалось выявить достоверное улучшение когнитивных функций на фоне приема БА, что проявлялось не только повышением точности стрельбы, но и способностью сохранять фокусировку в условиях массированного огня. Этот факт расценен авторами как результат антистрессорного опосредованного действия БА.
БА как потенциальный протектор посттравматических стрессовых нарушений
По данным Американской Ассоциации Психиатров (2013) стресс, перенесенный вследствие травмы, в ряде случаев служит причиной значительных поведенческих изменений, включая боязнь высоких нагрузок, потерю концентрации, неадекватность реакций на события и др. Имеются основания предполагать, что повышение уровня карнозина в мозге оказывает антидепрессанто-подобное действие (S.Tomonaga и соавт., 2008). J.R.Hoffman и соавторами (2015c) выполнена экспериментальная работа, которая создает основу для еще одного направления применения БА в спортивной медицине – нутритивно-метаболической терапии (НМТ) и предотвращения развития посттравматического стресс-синдрома, ускорения процесса адаптации спортсменов после травм. В опытах на крысах 30-дневное пероральное введение БА в дозе 100 мг/кг значительно уменьшало поведенческие реакции, характерные для посттравматического состояния. Нормализация поведения сопровождалась повышением концентрации карнозина в гиппокампе.
Позиция Международного Общества спортивного питания (ISSN) по БА
Позиция МОСП (ISSN) по БА изложена в обзоре E.T.Trexler и соавторов (2015) и отражает накопленные доказательства по различным аспектам практического применения этой аминокислоты за последние 10 лет. Эта позиция является консенсусом, основанным на публикациях (включая отдельные статьи, обзоры и мета-анализы) в таких источниках как PubMed и Google Scholar databases по пищевым добавкам БА и Карнозина.
Основные положения:
• БА проявляет свою активность за счет повышения концентрации карнозина в мышцах.
• Для увеличения уровня карнозина в организме необходима нагрузочная фаза (около 4 недель) пищевых добавок БА.
• Несмотря на некоторую ограниченность имеющихся на сегодня доказательств, существует консолидированное мнение о безопасности БА при применении у здоровых лиц в рекомендованных дозах. Побочные эффекты не влияют на результат применения, являются транзиторными и резко уменьшаются при курсовом применении.
• БА повышает эффективность выполнения высокоинтенсивных физических упражнений продолжительностью более 60 секунд, а также продолжительность работы до изнеможения (до отказа).
• При физических нагрузках, требующих очень высокой доли аэробного пути получения энергии, БА улучшает регистрируемые показатели в процессе их выполнения.
• БА снижает нейромышечную усталость (утомляемость), особенно у пожилых лиц.
• При решении тактических задач в процессе выполнения физических нагрузок, БА способствует более успешному их выполнению.
• БА может действовать как антиоксидант.
• При совместном введении БА с натрия бикарбонатом или креатином отмечается умеренное усиление эргогенного эффекта по сравнению с раздельным использованием этих веществ. Совмещение в одной пищевой добавке этих компонентов для целей повышения физической готовности может быть эффективным при условии, что длительность применения достаточна для повышения уровня карнозина в мышцах, а комплексный продукт применяется не менее 4-х недель.
Суммарные рекомендации:
• 4-недельное применение пищевых добавок БА (4–6 г в день) значительно повышает мышечную концентрацию карнозина, тем самым действуя в качестве внутриклеточного рН буфера. Коррекция рН и снижение лактата ускоряет процесс восстановления после нагрузок.
• Пищевые добавки БА в рекомендованных дозах у здоровых лиц безопасны.
• Побочные эффекты в виде покраснения и парастезий кожных покровов могут быть уменьшены за счет снижения дозы или путем создания условий и формул для замедленной абсорбции БА в кишечнике.
• Ежедневные пищевые добавки БА в дозах 4-6 г в течение 2-4 недель повышают физическую готовность, при этом наиболее выраженный эффект отмечается при выполнении задач продолжительностью от 1 до 4 минут.
• БА уменьшает нейромышечную утомляемость, особенно у лиц старшего возраста, и, по предварительным данным, повышает тактическую готовность.
• Комбинированное применение БА с другими одиночными или комплексными пищевыми добавками может иметь определенные преимущества при соблюдении достаточности дозы БА (4-6 г/день, 2-4 приема) и курсового назначения в течение, по крайней мере, 4-х недель. Креатин в дозе 6-10 г/день (2-4 приема) наиболее часто сочетается с БА. Бикарбонат натрия в большинстве исследований в дозе 0,3-0,5 г/кг/день (2-4 приема) в течение 4-х недель также может усиливать эффект БА.
• Требуются дальнейшие исследования для определения влияния БА на силу и выносливость при физических нагрузках продолжительность 25 минут, а также другие показатели физического здоровья в связи БА и карнозина.
Рекомендованные дозы и схемы применения БА
По аналогии с другими БАДами, оптимальные дозы БА основываются на таких факторах как возраст, пол и накопленный практический опыт применения в различных ситуациях с физическими нагрузками. К сожалению, большинство данных получено на молодых лицах с хорошей тренированностью. Результаты показывают, что эргогенный эффект проявляется в основном в высоких дозах. В противоположность этому, прекращение поступления БА приводит к линейному падению уровней карнозина примерно на 2% в неделю до полного восстановления исходного уровня (до применения добавок с БА) (T.Sterlingwerff и соавт., 2012). Высокие уровни внутримышечного карнозина, по всей видимости, не ограничивают способность клеток к дальнейшему накоплению этого дипептида (W.Derave, и соавт., 2007). Некоторые лица с природно низкими абсолютными концентрациями карнозина (имеют высокий процент мышечных волокон I типа – женщины, вегетарианцы, пожилые люди) в большей степени положительно отвечают на пероральный прием БА (T.Sterlingwerff и соавт., 2012). Однократная доза 400 мг БА оказывает благоприятное воздействие на показатели биохимического состава крови, но не улучшает тренировочную готовность по сравнению с плацебо (Y.Suzuki и соавт., 2006). Такая доза может быть только предварительной (подготовительной) для последующего наращивания с целью создания депозита в мышцах. Для 30-дневной интервенции необходима доза 4.8 г/день (но не 1,2 г/день) с целью получения эргогенного эффекта и положительного влияния на физическую готовность при постоянных тренировках (J.R.Hoffman и соавт., 2008). Таким образом, минимальная эффективная эргогенная доза БА колеблется между 1,2 и 4,8 г/день у здоровых мужчин. Более высокие дозы (больше 6,4 г/день) требуют дальнейших исследований. Стратегия дозирования: Для получения значимого положительного результата требуется хроническое введение нагрузочных доз от 4 до 6 г/день, разделенных на 2-4 приема (для поддержания постоянного уровня БА в крови), в течение периода времени не менее 2-х недель (позволяет повысить внутримышечную концентрацию карнозина на 20-30%). Закрепление полученных результатов и их увеличение требует 4-х недельного приема БА (концентрация карнозина увеличивается уже до 40-60% по сравнению с периодом до приема БА). Дозы, превышающие 6 г/день и разделенные на 4 приема, могут в определенных условиях (но далеко не всегда) способствовать дальнейшему повышению показателей. Использование однократного приема БА в большой дозе неэффективно в плане повышения концентрации карнозина и сопровождается побочными эффектами: парестезией, быстрыми изменениями рН, высоким уровнем выведения БА с мочой. При комбинированном применении БА с Креатином: БА (4-6 г/день, 2-4 приема) + Креатин (6-10 г/день (2-4 приема) в течение 4-х недель и более. При комбинированном применении БА с бикарбонатом натрия: БА (4-6 г/день, 2-4 приема) + бикарбонат натрия (0,3-0,5 г/кг/день, 2-4 приема) в течение 4-х недель и более.
Предосторожности при применении БА
Важно в качестве источника для создания препаратов, содержащих БА, иметь субстанцию высокого качества. Основными побочными эффектами, как отмечалось выше, являются парестезии, проявляющиеся повышением чувствительности нервных окончаний и афферентных звеньев нервной передачи (ноцицептивных нейронов) из кожных покровов. Выраженность парестезий при использовании БА носит дозо-зависимый, но транзиторный характер (в течение часа). Введение БА в составе куриного бульона предотвращает появление побочных эффектов. Таким образом, введение БА в состав обычно принимаемой пищи является достаточной мерой для снижения риска парестезий.
При хроническом (длительном) введении БА перспективным считается использование лекарственных форм с замедленным высвобождением БА, поскольку пик развития побочных эффектов совпадает с пиком концентрации БА в плазме крови. Такой вариант может снижать остроту и длительность побочных эффектов БА.
Ссылки:
Artioli G.G., Gualano B., Smith A. et al. Role of beta-alanine supplementation on muscle carnosine and exercise performance. Med. Sci. Sports Exerc. 2010, 42(6):1162-1173.
Baguet A., Bourgois J., Vanhee L. et al. Important Role Of Muscle Carnosine In Rowing Performance. J. Appl. Physiol. 2010, 109(4):1096-1101.
Bellinger P.M., Howe S.T., Shing C.M., Fell J.W. Effect of combined beta-alanine and sodium bicarbonate supplementation on cycling performance. Med. Sci. Sports Exerc. 2012, 44(8):1545–1551.
Chung W., Shaw G., Anderson M.E. et al. Effect of 10 Week Beta-Alanine Supplementation on Competition and Training Performance in Elite Swimmers. Nutrients 2012, 4(10): 1441-1453.
Dawson R. Jr., Biasetti M., Messina S., Dominy J. The cytoprotective role of taurine in exercise-induced muscle injury . Amino Acids. 2002, 22(4): 309-324.
Decombaz J., Beaumont M., Vuichoud J. et al. Effect of slow-release b-alanine tablets on absorption kinetics and paresthesia. Amino Acids. 2012, 43:67–76
Derave, W., Özdemir, M.S., Harris, R.C. et al. β-Alanine supplementation augments muscle carnosine content and attenuates fatigue during repeated isokinetic contraction bouts in trained sprinters. J. Appl. Physiol. 2007, 103, 1736–1743.
Derave W., Everaert I., Beeckman S., Baguet A. Muscle carnosine metabolism and beta-alanine supplementation in relation to exercise and training. Sports Med. 2010, 1, 40(3):247-263.
De Salles P.V., Roschel H., de Jesus F. et al. The ergogenic effect of beta-alanine combined with sodium bicarbonate on high-intensity swimming performance. Appl. Physiol. Nutr. Metab. 2013, 38(5):525–532.
De Salles P.V., Saunders B., Sale C. et al. Influence of training status on high-intensity intermittent performance in response to b-alanine supplementation. Amino Acids, 2014, 46:1207–1215.
De Vries H.A., Tichy M.W., Housh T.J. et al. A method for estimating physical working capacity at the fatigue threshold (PWCFT). Ergonomics. 1987, 30(8):1195-1204.
Ducker K.J., Dawson B., Wallman K.E. Effect of Beta alanine and sodium bicarbonate supplementation on repeated-sprint performance. J. Strength Cond. Res. 2013, 27(12):3450–3460.
Gardner M.L., Illingworth K.M., Kelleher J., Wood D. Intestinal absorption of the intact peptide carnosine in man, and comparison with intestinal permeability to lactulose. J. Physiol. 1991, 439(1):411–422.
Harris R.C., Hill C., Wise J.A. Effect of combined beta-alanine and creatine monohydrate supplementation on exercise performance (Abstract). Med. Sci. Sports Exerc. 2003, 35(5):S218.
Harris R.C., Tallon M.J., Dunnett M. et al. The absorption of orally supplied beta-alanine and its effect on muscle carnosine synthesis in human vastus lateralis. Amino Acids. 2006, 30(3):279–289.
Harris, R.C., Wise, J.A., Price, K.A. et al. Determinants of muscle carnosine content. Amino Acids 2012, 43, 5–12.
Hill C.A., Harris R.C., Kim H.J. et al. Influence of beta-alanine supplementation on skeletal muscle carnosine concentrations and high intensity cycling capacity. Amino Acids. 2007, 32(2):225-233.
Hobson R.M., Saunders B., Ball G. et al. Effects Of β-alanine Supplementation On Exercise Performance: A Meta-analysis. Amino Acids. 2012, 43(1):25-37
Hobson R.M., Harris R.C., Martin D. et al. Effect of Beta-Alanine With and Without Sodium Bicarbonate on 2,000-m Rowing Performance. Int. J. Sport Nutr. Exerc. Metab. 2013, 23(5):480–487.
Hoffman J.R., Ratamess N.A., Kang J. Effect of creatine and beta-alanine supplementation on performance and endocrine responses in strength/power athletes. Int. J. Sport Nutr. Exerc. Metab. 2006, 16(4):430-446.
Hoffman J.R., Ratamess N.A., Ross R. et al. Beta-alanine And The Hormonal Response To Exercise. Int. J. Sports Med. 2008a, 29(12):952-958.
Hoffman J.R., Ratamess N.A., Faigenbaum A.D. et al. Short-duration Beta-alanine Supplementation Increases Training Volume And Reduces Subjective Feelings Of Fatigue In College Football Players. Nutr. Res. 2008b, 28(1):31-35.
Hoffman J.R., Landau G., Stout J.R. et al. β-alanine supplementation improves tactical performance but not cognitive function in elite special operation soldiers. J. Int. Soc. Sports Nutr. 2014, 11:15.
Hoffman J.R., Stout J.R., Harris R.C., Moran D.S. β‑Alanine supplementation and military performance. Amino Acids. 2015a, 47: 2463-2474.
Hoffman J.R., Landau G., Stout J.R. et al. β-Alanine ingestion increases muscle carnosine content and combat specific performance in soldiers. Amino Acids. The Forum for Amino Acid, Peptide and Protein Research. 2015b, 47(3): 627-636.
Hoffman J.R., Ostfeld I., Stout J.R. et al. β‑Alanine supplemented diets enhance behavioral resilience to stress exposure in an animal model of PTSD. Amino Acids, 2015c, 47:1247–1257.
Jordan T., Lukaszuk J., Misic M., Umoren J. Effect Of Beta-alanine Supplementation On The Onset Of Blood Lactate Accumulation (OBLA) During Treadmill Running: Pre/post 2 Treatment Experimental Design. J. Int. Soc. Sports Nutr. 2010, 19:7:20.
Kendrick I.P., Harris R.C, Kim H.J. et al. The effects of 10 weeks of resistance training combined with b-alanine supplementation on whole body strength, force production, muscular endurance and body composition. Amino Acids 2008, 34:547–554.
Kendrick I.P., Kim H.J., Harris R.C. The effect of 4 weeks beta-alanine supplementation and isokinetic training on carnosine concentrations in type I and II human skeletal muscle fibres. Eur. J. Appl. Physiol. 2009, 106(1):131-138.
Kern B.D., Robinson T.L. Effects Of β-alanine Supplementation On Performance And Body Composition In Collegiate Wrestlers And Football Players. J. Strength Cond. Res. 2011, 25(7):1804-1815.
Klebanov G.I., Teselkin Yu. O., Babenkova I.V. et al. Effect of carnosine and its components on free-radical reactions. Membr Cell Biol. 1998, 12(1):89–99.
Ko R., Low Dog T., Gorecki D.K. et al. Evidence-based evaluation of potential benefits and safety of beta-alanine supplementation for military personnel. Nutr. Rev. 2014, 72:217–225.
Mero A.A., Hirvonen P., Saarela J. et al. Effect of sodium bicarbonate and beta-alanine supplementation on maximal sprint swimming. J. Int. Soc. Sports Nutr. 2013, 10(1):52.
Pansani M.C., Azevedo P.S., RafachoB.P.M. et al Atrophic cardiac remodeling induced by taurine deficiency in Wistar rats . PLoS One. 2012, DOI: 10.1371/journal.pone.0041439.
Peart D.J., Siegler J.C., Vince R.V. Practical recommendations for coaches and athletes: a meta-analysis of sodium bicarbonate use for athletic performance. J. Strength Cond. Res. 2012, 26(7):1975–1983.
Russo M.B., Arnett M.V., Thomas M.L., Caldwell J.A. Ethical use of cogniceuticals in the militaries of democratic nations. Am. J. Bioeth. 2008, 8:39–49
Sale C, Saunders B, Harris RC. Effect of beta-alanine supplementation on muscle carnosine concentrations and exercise performance. Amino Acids. 2010, 39(2):321–333.
Sale C., Saunders B., Hudson S. et al. Effect of beta-alanine plus sodium bicarbonate on high-intensity cycling capacity. Med. Sci. Sports Exerc. 2011, 43(10):1972–1978.
Saunders B., Sale C., Harris R.C., Sunderland C. Effect of sodium bicarbonate and Beta-alanine on repeated sprints during intermittent exercise performed in hypoxia. Int. J. Sport Nutr. Exerc. Metab. 2014, 24(2):196–205.
Severin S.E., Kirzon M.V., Kaftanova T.M. Effect of carnosine and anserine on action of isolated frog muscles. Dokl. Akad. Nauk SSSR.1953, 91(3):691–694.
Smith A.E., Walter A.A., Graef J.L. et al. Effects of b-alanine supplementation and high intensity interval training on endurance performance and body composition in men; a double blind trial. J. Int. Soc. Sports Nutr. 2009a, 6:5.
Smith A.E., Moon J.R., Kendall K.L. et al. The effect of b-alanine supplementation and high-intensity interval training on neuromuscular fatigue and muscle function. Eur. J. Appl. Physiol. 2009b,105:357–363.
Sterlingwerff T., Decombaz J., Harris R.C., Boesch C. Optimizing human in vivo dosing and delivery of β-alanine supplements for muscle carnosine synthesis. Amino Acids 2012, doi:10.1007/s00726-012-1245-7.
Stout J.R., Cramer J.T., Mielke M. et al. Effects of twenty-eight days of beta-alanine and creatine monohydrate supplementation on the physical working capacity at neuromuscular fatigue threshold. J.Strength Cond. Res. 2006, 20(4): 928–931.
Stout J.R., Cramer J.T., Zoeller R.F. et al. Effects Of Beta-alanine Supplementation On The Onset Of Neuromuscular Fatigue And Ventilatory Threshold In Women. Amino Acids. 2007, 32(3):381-386.
Stout J.R., Graves B.S., Smith A.E. et al. The effect of beta-alanine supplementation on neuromuscular fatigue in elderly (55–92 years): a double-blind randomized study. 2008, J. Int. Soc. Sports Nutr. 5:21
Suzuki Y., Nakao T., Maemura H. et al. Carnosine and anserine ingestion enhances contribution of nonbicarbonate buffering. Med. Sci. Sports Exerc. 2006, 38, 334–338.
Sweeney K.M., Wright G.A., Glenn B.A., Doberstein S.T. The Effect Of Beta-alanine Supplementation On Power Performance During Repeated Sprint Activity. J. Strength Cond. Res. 2010, 24(1): 79-87.
Tiedje K.E., Stevens K., Barnes, S., Weaver D.F. β-Alanine as a small molecule neurotransmitter. Neurochem. Int. 2010, 57, 177–188
Tobias G., Benatti F.B., de Salles P.V. et al. Additive effects of beta-alanine and sodium bicarbonate on upperbody intermittent performance. Amino Acids. 2013, 45(2):309–317.
Tomonaga S., Yamane H., Onitsuka E. et al. Carnosine-induced anti-depressant-like activity in rats. Pharmacol. Biochem. Behav. 2008, 89:627–632.
Trexler E.T., Smith-Ryan A.E., Stout J.R. International society of sports nutrition position stand: Beta-Alanine. J.Intern.Soc.Sports Nutrition. 2015, 12:30, DOI 10.1186/s12970-015-0090-y.
Van Thienen R., Van Proeyen K., Vanden Eynde B. et al. b-alanine improves sprint performance in endurance cycling. Med. Sci. Sports Exerc. 2009,41:898–903
Walter A.A., Smith A.E., Kendall K.L. et al. Six weeks of high-intensity interval training with and without b-alanine supplementation for improving cardiovascular fitness in women. J. Strength Cond. Res. 2010, 24:1199–1207.
Zoeller R.F., Stout J.R., O’kroy J.A. et al. Effects Of 28 Days Of Beta-alanine And Creatine Monohydrate Supplementation On Aerobic Power, Ventilatory And Lactate Thresholds, And Time To Exhaustion. Amino Acids. 2007, 33(3):505-510.
Примерный состав смеси для повышения физической готовности военнослужащих специальных частей в процессе интенсивных тренировок (сочетание физических нагрузок с выполнением заданий на точность поражения целей)
Бета-Аланин 4-6 г/день
Креатин 6-10 г/день
Бикарбонат натрия (0,3 г/кг/день) 20-24 г/день
Мальтодекстрин 50 г/день
Вода 400 мл (разведение ex tempore)
Прием 4 раза в день равными порциями (по 100 мл) в течение дня с интервалом 3 часа. Курс 30 дней.
Цель: повышение мощности выполнения силовых упражнений, точности поражения целей, увеличение объема выполняемой работы, снижение усталости.
А.Дмитриев, А.Калинчев
В последние годы в мире возрос интерес к бета-Аланину (β-Аланин, β-Alanine, БА) как биологически активной аминокислоте, применяемой в качестве фармаконутриента с целью повышения физической готовности как спортсменов, так и обычных лиц, занимающихся физкультурой или подверженных повышенным физическим нагрузкам. В период с 2007 по 2015 год выполнено большое количество исследований у разных категорий лиц: профессиональных спортсменов, военных, обычных тренированных и нетренированных лиц, - для определения эффективности БА, дозировок и схем использования. На основании этих работ сформулированы рекомендации для однократного (острого) и курсового применения БА, сочетания с другими макро-, микро- и фармаконутриентами. В то же время, в отечественной литературе крайне мало работ, посвященных данному вопросу, что затрудняет практическое применение БА. Данный обзор предназначен для восполнения пробела в этом плане и создания основы для будущих российских рекомендаций.
Структура и физико-химические свойства β-Аланина (БА)
Beta-Alanine (Бета-Аланин)
dl-Alpha-Alanine (dl-Альфа-Аланин)
Бета-Аланин (3-аминопропионовая кислота; бета-аминопропионовая кислота; 3-Aminopropionic acid; Beta-Aminopropionic acid) имеет молекулярный вес 89,1 г/моль, чрезвычайно высокую растворимость в воде 545 г/л (при 25оС). Растворимость в воде L-Аланина (альфа-Аланина) при той же температуре - 166 г/л.
Альфа- и бета- Аланин – изомеры, имеют одинаковую формулу С3Н7NO2, но молекулярная структура у них разная. У альфа-Аланина группа NO2 прикреплена к центральному углеродному атому, в то время как у бета-Аланина – к концевому углеродному атому. Это обусловливает различные химические свойства. В частности, температура плавления альфа-Аланина – 314оС, бета-Аланина – 196оС.
Экзогенное введение β-Аланина и метаболические процессы в организме
Фармакокинетика. В работе R.C.Harris и соавторов (2006) на 28 здоровых молодых мужчинах (возраст 33,5±9,9 года; вес 80,2±17,1 кг) исследовалась динамика концентрации БА в плазме крови после перорального его введения в нескольких вариантах. Исследование 1. Однократное введение БА (n=6): A) БА в виде дипептида с гистидином (эквивалентно 40 мг/кг веса тела) в курином бульоне; B) 10 мг/кг веса тела, C) 20 мг/кг веса тела и D) 40 мг/кг веса тела в виде препарата Карнозин (CarnoSyn, NAI, USA, бета-Аланин-L-Гистидин). Исследование 2. Двухнедельное введение БА (n=6) в дозе 10 мг/кг веса тела 3 раза в день (три приема БА с 9.00 утра с интервалом 3 часа). Исследование 3. Четырехнедельное введение БА или Карнозина (n=16) 4 раза в день по 800 мг БА или плацебо для оценки влияния хронического введения БА на биохимические и гематологические показатели крови.
Рис.1. Динамика изменения (по оси абсцисс – время в час) концентрации β-Аланина (БА) в плазме крови человека (по оси ординат – мкмол/л) после однократного перорального введения в дозах 10 (белые кружки), 20 (черные треугольники) и 40 (белые ромбы) мг/кг. (по R.C.Harris и соавт., 2006). Остальные объяснения в тексте.
В исследовании 1 с однократным введением различных доз БА выявлено, что доза 40 мг/кг БА вызывает побочные эффекты в виде покраснения и покалывания, которые развиваются через 20 мин после перорального применения и продолжаются в течение 1 часа, после чего бесследно исчезают. Эти проявления возникают первично на ушах, лбе, коже черепа, и распространяются далее на нос, руки, спину и ягодицы. Аналогичные, но гораздо менее интенсивные и кратковременные проявления, отмечены и в дозе 20 мг/кг веса тела, и достаточно редко – в дозе 10 мг/кг (ориентировочная фиксированная средняя доза 800 мг на прием). Пики концентраций БА (рис.1) для всех исследуемых доз наблюдались в интервале 30-40 минут, при этом максимальная концентрация БА в плазме отмечалась в дозе 40 мг/кг (833,5±42,8 мкмол/л на 40-ой минуте), что в 2,2 раза превышает максимальную концентрацию в дозе 20 мг/кг. Эффект дозы 10 мг/кг был очень мал. Затем концентрация БА в плазме быстро снижается в течение часа в дозе 20 мг/кг, и 1,5-2 часов – в дозе 40 мг/кг. Время полужизни (Т1/2) для всех введенных доз составляет около 25 минут. Результаты показали, что имеются существенные различия в абсорбции и динамике содержания БА в плазме между пероральным введением БА в чистом виде или в растворе куриного бульона (рис.2).
Рис.2. Динамика изменения (по оси абсцисс – время в час) концентрации β-Аланина (БА) в плазме крови человека (по оси ординат – мкмол/л) после однократного перорального введения БА в чистом виде в дозе 40 мг/кг (белые ромбы), и в такой же дозе в составе куриного бульона (черные квадраты). (по R.C.Harris и соавт., 2006). Остальные объяснения в тексте.
Из графиков видно, что куриный бульон замедляет всасывание БА, снижает пик его концентрации в плазме крови, но пролонгирует время повышения концентрации. Так, пик концентрации в плазме при введении БА в составе куриного бульона примерно в два раза ниже, чем при введении БА в чистом виде (427,9±66,1 мкмол/л на 90-ой минуте, и 833,5±42,8 мкмол/л на 40-ой минуте, соответственно).
В исследовании 1 оценивалась также потеря введенного перорально БА с мочой в зависимости от дозы. Потери составили 0,6±0,09%, 1,5±0,4% и 3,6±0,5% для доз 10, 20 и 40 мг/кг, соответственно.
Рис.3. Динамика изменения (по оси абсцисс – время в час) концентрации β-Аланина (БА) в плазме крови человека (по оси ординат – мкмол/л) после трехкратного перорального введения БА (с интервалом в три часа) в дозе 10 мг/кг в первый (черные треугольники) и в 15-й день (белые ромбы). (по R.C.Harris и соавт., 2006). Остальные объяснения в тексте.
В исследовании 2 с двухнедельным введением БА в дозе 10 мг/кг веса тела 3 раза в день (три приема БА с 9.00 утра с равными интервалами в 3 часа) и примерной разовой дозой 800 мг выявлено (рис.3), что концентрация БА в плазме после каждого приема препарата успевала вернуться к исходным значениям (через 3 часа) перед следующим приемом. Побочные эффекты, характерные для более высоких доз и, частично, для данной дозы при первом применении, при повторных приемах уже не проявлялись. Пик концентрации БА в плазме после приема дозы 10 мг/кг составлял такую же величину, что и в исследовании 1.
В исследовании 3 с 4-х недельным введением БА (4 раза в день по 800 мг, т.е. примерно 10 мг/кг веса) не выявлено каких-либо изменений биохимических и гематологических показателей в плазме крови, а также проявлений побочных эффектов. Параллельно в течение 4-х недель приема препарата происходило нарастание содержания карнозина в мышечной ткани с исходных 22,7±1,1 ммол/кг/дм до 33,4±4,0 ммол/кг/дм к концу 4-ой недели (в среднем +47%). Это расценивается в качестве положительного эффекта в плане регуляции рН мышечных клеток, обеспечения нормального перехода мышц из состояния отдыха в рабочее (тренировочное) состояние, и наоборот, а также снижения лактата.
В связи с выявленным снижением выраженности и частоты побочных эффектов БА при замедлении всасывания в кишечнике, были созданы ретардные формы с постепенным высвобождением БА (таблетки, порошки). Изучению фармакокинетики и связанных побочных эффектов одной из таких форм БА в виде таблеток (slow-release - SR) c постепенным выделением БА посвящена работа J.Decombaz и соавторов (2012). В рандомизированном одиночном-слепом исследовании на 11 здоровых добровольцах сравнивались основные фармакокинетические параметры однократного утреннего введения обычного водного раствора БА и ретардных таблеток в дозе 1,6 г (табл.1).
Таблица 1. Сравнительный фармакокинетический анализ однократного болюсного введения двух пероральных форм БА (быстрое и медленное высвобождение активного вещества)
Примечания: Сmax (мкмол/л) – максимальная (пик) концентрация БА в плазме крови; Тmax (мин) – время достижения максимальной концентрации в плазме крови; AUC (мкмол/л/час) – площадь под кривой концентрация/время; Ka (мин) – константа скорости абсорбции; Tlog (мин) – время первого появления БА в плазме; Т1/2 (мин) – время полужизни БА. TABa – таблетки с замедленным высвобождением БА; REFb – водный раствор БА сравнения (референтный). По J.Decombaz и соавт. (2012).
Как видно из таблицы 1, величина пика концентрации (Сmax) при приеме ретардных таблеток была примерно в три раза ниже, чем в случае водного раствора, а время его достижения (Тmax) – в два раза дольше (1 час против 0,5 часа). В то же время не выявлено различий в площадях под кривыми «концентрация/время», снижались потери БА с мочой (202 против 663 мкмол, Р<0,0001) и повышалось удержание БА в организме (98.9% против 96.3%, Р<0.001). Побочные эффекты, описанные ранее как покраснение и покалывание в определенных участках кожи, и соответствующие по времени максимуму концентрации БА в плазме крови, были значительно менее выражены при приеме ретардных таблеток (Р<0,001), а по частоте возникновения приближались к эффекту плацебо. Таким образом, применение ретардных форм, обеспечивающих замедленное высвобождение БА в кишечнике, позволяет избежать побочных эффектов неретардированных форм БА при сохранении величины основного показателя (для хронического применения вещества) – площади под кривой «концентрация-время». Эти факторы обеспечивают, по крайней мере для тех спортсменов, которые болезненно реагируют на покраснение кожи и парестезии при применении повышенных доз БА, несомненные преимущества SR-форм.
Метаболизм. Особенности метаболизма БА обусловлены его химической структурой. На рисунке 4 представлено сходство БА с некоторыми другими аминокислотами и процесс образования карнозина в скелетных мышцах.
Рис.4. Сходство химической структуры БА, Глицина и ГАМК (вверху) и биохомический процесс образования Карнозина в скелетных мышцах (внизу). По J.Caruso и соавт., 2012.
БА – непротеиногенная аминокислота (не участвует в синтезе белков) и продуцируется в самом организме в процессе распада пиримидинов, декарбоксилирования кишечной микрофлорой L-аспартата и трансаминирования при взаимодействии 3-оксопропаната и L-аспартата (K.E.Tiedje и соавт., 2010). Синтез БА происходит в печени в процессе необратимой деградации тимина, цитозина и урацила. После синтеза БА транспортируется в мышечные клетки, проникает в сарколемму за счет натрий и хлор-зависимой транспортной системы, которая может быть универсальной для сходных по химической структуре аминокислот (рис.4). Аналогичный процесс происходит и в ЦНС, где БА играет роль нейропередатчика и нейромодулятора, имеет идентифицированные места связывания с рецепторами ГАМК, NMDA и глицина в гиппокампе и некоторых других структурах, участвующих в формировании когнитивных функций.
Внутри возбудимых клеток БА может формировать дипептидную связь с гистидином в процессе АТФ-зависимой реакции и действия фермента карнозин-синтетазы, образуя карнозин (рис.4). Синтез карнозина регулируется величиной поступления БА внутрь мышечных волокон (W.Derave и соавт., 2010), уровнем активности карнозин-синтетазы и, в отсутствие достаточного поступления БА с пищей, печеночным синтезом БА и его транспортом в скелетные мышцы (R.C.Harris и соавт., 2012). Нормальный уровень внутриклеточного карнозина 20-30 ммол/кг-1 сухого веса тела, у мужчин он выше, чем у женщин, с возрастом понижается в среднем на 47% к 70 годам по сравнению с 20-летними лицами. Существует прямая корреляционная связь возрастного снижение БА и тестостерона. Карнозин, как и БА, выполняет множество функций: снижение окисления липидов и протеинов; повышение АТФ-азной активности; регуляция функции макрофагов; защита клеточных мембран; образование хелатов двухвалентных катионов и др., в том числе, связанных с процессом старения. Важным аспектом является участие в нейрогенной регуляции, особенно, в процессах памяти.
Фармакодинамика (механизм действия). Карнозин (β-Аланил-L-Гистидин) – естественный дипептид организма, образующийся, как уже отмечалось выше, в результате соединения бета-Аланина и Гистидина при помощи карнозин-синтетазы. Депо карнозина находится в скелетных мышцах. Распад этого соединения происходит под влиянием фермента карнозиназы, которая локализуется в сыворотке крови и ряде тканей, но отсутствует в мышечной ткани (С.Sale и соавт., 2010). Поэтому пероральное введение карнозина – неэффективный метод повышения содержания уровня внутримышечного карнозина, т.к. поступающий через кишечник карнозин в конечном счете полностью метаболизируется перед попаданием в мышцы (M.L.Gardner и соавт., 1991). Роль Карнозина как внутриклеточного протонного буфера впервые была выявлена еще в 1953 году в СССР С.Е.Севериным (S.E.Severin и соавт., 1953), который показал, что отсутствие карнозина приводит к быстрому развитию усталости и ацидоза. По показателю логарифма константы диссоциации (pKa) равному 6.83 и высокой концентрации в мышцах карнозин представляется более эффективным буфером, чем два других физико-химических буфера - бикарбонат (pKa 6.3) или неорганический фосфат (pKa 7.2), при превышении физиологического диапазона рН. Предварительные данные показывают, что вклад карнозина в буферизационную способность мышц составляет от 7 до 40%. Данные о способности пищевых добавок БА увеличивать внутримышечную концентрацию карнозина и снижать посттренировочную редукцию рН (ацидоз, вызванный физической нагрузкой), подтверждают концепцию о значительной роли карнозина в буферных системах мышечной ткани.
Потенциальная физиологическая роль карнозина не ограничивается функцией протонного буфера. В процессе повышенных физических нагрузок образуется большое количество реактивных кислородных радикалов, которые вносят существенный вклад в развитие утомляемости и мышечных повреждений. Карнозин препятствует действию этих субстанций, выступая в роли антиоксиданта (G.I.Klebanov и соавт., 1998), а также связывая в виде хелатных соединений ионы таких металлов как медь и железо.
Эффекты пищевых добавок БА на функциональное состояние и показатели физической готовности здоровых лиц
Исследования у мужчин. J.R.Hoffman и соавторы (2008) исследовали влияние 30-дневного приема пищевых добавок БА в дозе 4,8 г/день на физическую готовность и эндокринные сдвиги у 8 хорошо тренированных мужчин. Протокол однократного теста состоял из 6 циклов по 12 приседаний с 1,5 минутными интервалами отдыха между циклами и выполнялся до и после курса применения БА. Перед и после проведения теста (сразу, через 15 и 30 минут после окончания теста) в крови испытуемых регистрировались такие показатели как концентрация гормона роста, тестостерона и кортизола. В группе с БА после 4-х недель приема по сравнению с группой плацебо отмечены следующие положительные сдвиги: 22 % увеличение количества выполняемых приседаний, повышение мощности движений (на 20-25%) (p < 0,05). Концентрация гормона роста и кортизола повышалась в обеих группах, без изменения концентрации тестостерона. Результаты показывают, что БА при 4-х недельном приеме значительно повышает мышечную выносливость в процессе тренировок у хорошо физически подготовленных лиц, но не влияет на эндокринный ответ организма на физическую нагрузку.. Авторы делают заключение, что доза БА 4.8 г/день в течение 30 дней повышает объем выполняемой работы и мощность мышечных усилий без изменения нормального гормонального ответа на физическую нагрузку.
T.Jordan и соавторы (2010) провели первое исследование влияния пищевых добавок БА на начальное накопление лактата крови (OBLA) в процессе нарастающего по интенсивности бега на тренажере (бегущая дорожка). В этом рандомизированном двойном-слепом плацебо-контролируемом исследовании приняли участие 17 физически подготовленных мужчин (возраст 24.9±4.7 года, рост 180.6±8.9 см, вес 79.25± 9.0 кг). Тест проводился до и после 28-дневного приема БА в дозе 6 г/день, в качество плацебо использовалась аналогичная доза мальтодекстрина. Регистрировались следующие показатели: ЧСС, % максимального уровня увеличения ЧСС, %VO2макс и концентрация лактата крови. За время исследования в группе БА отмечено достоверное увеличение массы тела в среднем на 0,4 кг, без изменений данного показателя в группе плацебо. На основании изменений регистрируемых показателей до и после приема БА на фоне физических нагрузок, авторы делают заключение, что БА в дозе 6 г/сут увеличивает переносимость физических нагрузок и снижает первичное накопление лактата в крови, однако редуцирует показатель VO2 макс (характеризует способность поглощать и усваивать кислород воздуха).
C.Sale и соавторы (2011) исследовали эффект совместного применения БА в дозе 6,4 г/день и натрия бикарбоната в течение 4-х недель по тесту физической нагрузки на велотренажере у 20 мужчин (возраст 25±5 лет, рост 179 ± 6 см, вес 80.0±10.3 кг) по сравнению с плацебо. До начала теста, сразу после него и через 5 минут оценивались: показатели максимальной мощности; время работы до истощения; общий объем выполненной работы; рН, лактат и бикарбонат крови. БА повышал показатели работоспособности в среднем на 6,5-16,2% (P ≤ 0,01). Комбинированное введение БА и бикарбоната натрия снижает посттренировочное накопление лактата крови. Результаты показали, что БА улучшает показатели физической готовности и биохимию крови в тесте на велотренажере. Авторы делают заключение, что пищевая добавка БА в дозе 6.4 г/день снижает утомляемость и повышает физическую готовность по тесту на велотренажере.
В работе I.P.Kendrick и соавторов (2009) у 7 мужчин-студентов осуществляли ежедневный прием БА в дозе 6,4 г/день в течение 4-х недель. Эффект БА сравнивался с плацебо (n=7). Испытуемые проводили изокинетическую тренировку правой ноги (Т), в то время как левая нога (UT) не участвовала в тренировках и использовалась в качестве контроля. Каждая тренировочная сессия состояла из 10 подходов по 10 сгибаний под углом 90 гр. и полным распрямлением до 180 гр. (изокинетический динамометр Kin-Com) с 1-минутным отдыхом между подходами. Проводилась мышечная биопсия (vastus lateralis) до начала приема БА и после окончания приема для отдельного исследования разных типов мышечных волокон. Кроме того, определялась концентрация внутримышечного карнозина. Увеличение содержания карнозина отмечено как в ноге, подверженной тренировкам, так и в интактной, однако в первом случае оно было примерно в 1,5 раза выше. Данное явление касалось всех типов волокон без значимых различий между ними. В случае плацебо не отмечено изменений в концентрации карнозина в мышцах ни той, ни другой ноги. Авторы заключают, что биодоступность БА – главный фактор регуляции синтеза карнозина в мышцах.
Исследования у женщин. J.R.Stout и соавторы (2007) изучили влияние 28-дневного приема БА на физическую работоспособность 22 женщин (возраст 27,4±6,1 года) на уровень порога утомления (fatigue threshold - PWCFT – рассчитывается на основе амплитуды ЭМГ латеральной мышцы бедра по методу H.A.deVries и соавторов 1987), вентиляционный порог (VT), максимальное потребление кислорода (VO2MAX), и время работы до отказа (ТТЕ). Участники были рандомизированы на две группы: БА и плацебо. Применялся велоэргометрический тест до и после курса применения исследуемых веществ. В результате применения БА отмечалось достоверное (Р<0.05) увеличение VT, PWCFT и TTE на 13,9%, 12,6% и 2,5%, соответственно. В группе плацебо изменений не обнаружено. Ни в одной группе показатель VO2макс не изменялся. Результаты подтверждают способность БА замедлять развитие утомляемости и увеличивать время переносимости высоких физических нагрузок (выносливость) в тесте велоэргометрии. Однако, БА не повышает максимальную аэробную мощность, оцениваемую по изменениям VO2макс. Авторы делают заключение, что БА улучшает субмаксимальную физическую готовность и выносливость у молодых женщин, которое может объясняться повышением буферизационной способности мышечной ткани за счет накопления карнозина. Таким образом, БА при приеме в течение 28 дней у женщин способствует меньшей утомляемости и большей работоспособности на пике утомления, но снижает потребление кислорода.
Сравнительная оценка эффективности БА у тренированных и нетренированных лиц (в рамках одного исследования)
V.de Salles Painelli и соавторы (2014) в Бразилии провели исследование у 40 молодых мужчин, разделенных на две равные по численности группы (тренированные и нетренированные), которые получали пищевые добавки БА в дозе 6,4 г/день (две желатиновые капсулы по 800 мг 4 раза в день) в течение 4-х недель, либо плацебо (декстроза в эквивалентной дозе). В каждую капсулу добавлялось 100 мг карбоксиметилцеллюлозы для замедления всасывания БА в кишечнике и снижения парестезий. В процессе исследования регистрировалось большинство антропометрических данных, а протокол тестирующей физической нагрузки включал 4 подхода по 30 сек. работы на велотренажере (модифицированный вариант Wingate-теста) с эргометрией. Общий объем выполняемой работы под влиянием БА увеличивался как в группе нетренированных, так и тренированных испытуемых, но достоверно снижался в группе с плацебо у нетренированных лиц, и не изменялся в группе с плацебо у тренированных (рис.5). БА также повышал средние показатели мощности в 4-ом подходе у нетренированных лиц, и в большинстве подходов – у тренированных лиц. В группах с плацебо изменений мощности не отмечено. Таким образом, БА – эффективная пищевая добавка для улучшения показателей готовности при выполнении повторяющихся кратковременных упражнений как у тренированных, так и у нетренированных лиц.
Рис.5. Влияние приема пищевых добавок БА (ВА) в дозе 6,4 г/день в течение 4-х недель и плацебо (PL) на общий объем выполненной работы на велотренажере (TWD, по оси ординат). А – сравнение изменений в группе БА и плацебо в целом; В – сравнение изменений в отдельных группах: NTPL – нетренированные лица на фоне плацебо, TPL – тренированные лица на фоне плацебо, NTBA – нетренированные лица на фоне БА, TBA – тренированные лица на фоне БА. По V.de Salles Painelli и соавт. (2014). Остальные объяснения в тексте.
Применение пищевых добавок БА в различных видах спорта
Велосипедный спорт (C.A.Hill и соавт., 2007). БА (CarnoSyn) назначался перорально 13 лицам в течение 4 недель, а 8 из них – в течение 10 недель. Биопсия мышечной ткани производилась до назначения БА, через 4 и 10 недель после приема БА. Испытуемые проходили тест на велотренажере для определения общего объема выполненной работы (total work done – TWD) при максимальной мощности (Wmax). 12 испытуемых получали плацебо. Выявлено, что БА значительно и достоверно повышает содержание карнозина в мышцах (+58.8% и +80.1% после 4-х и 10-и недель приема БА, соответственно). Это возрастание было одинаковым в процентном отношении во всех типах мышечных волокон, хотя исходные показатели концентрации карнозина были в 1,7 раза выше в волокнах типа IIa. В контрольной группе не отмечено изменений. Концентрация таурина не изменялась. Параллельно БА увеличивал общий объем выполненной работы по мере возрастания длительности приема аминокислоты: +13% на 4-ой неделе, и еще +3,2% дополнительно – на 10-й неделе. В контрольной группе также не выявлено изменений. Авторы связывают повышение работоспособности в тесте на велотренажере под влиянием БА с возрастанием концентрации внутримышечного карнозина.
Борьба и футбол. (B.D.Kern, T.L.Robinson, 2011). Цель данного двойного-слепого плацебо-контролируемого исследования заключалась в оценке эффективности пищевых добавок БА как потенциального эргогенного вещества в тестах анаэробной мощности (высокоинтенсивные кратковременые упражнения, повторяющийся спринт) после 8 недель приема БА. В исследовани приняли участие 22 борца (возраст 19.9 ± 1.9 года) и 15 футболистов (18.6 ± 1.5 года), каждый из которых получал 4 г/день БА или плацебо. У испытуемых до и после приема БА фиксировались следующие показатели: время выполнения теста бега на 300 ярдов отрезками по 25 ярдов с возвратом (timed 300-yd shuttle – один из беговых тестов оценки состояния сердечно-сосудистой системы, требующий высокой анаэробной выносливости); время удержания на перекладине в положении подтягивания (90° flexed-arm hang (FAH), композиция тела и лактат крови после бегового теста. У футболистов отмечено укорочение времени выполнения бегового теста на 1,1 сек по сравнению с плацебо (0,4 сек) и удлинение времени удержания по тесту FAH (3,0 сек против 0,39 сек в плацебо-группе). У борцов на первый план вышло увеличение ТМТ (тощей массы тела) – +0,5 кг против снижения на 0,4 кг в плацебо-группе. У футболистов также отмечено повышение ТМТ: на 1 кг в группе с БА и на 0,5 кг – в плацебо-группе. Авторы делают вывод о положительном влиянии БА в дозе 4 г/день на физическую готовность борцов и футболистов за счет повышения анаэробной мощности.
J.R.Hoffman и соавторы (2008) исследовали эффект 30-дневного приема БА в дозе 4,5 г/день у игроков футбольной команды в отношении показателей анаэробной готовности. Испытуемые были рандомизированы в две группы: БА и плацебо (мальтодекстрин 4,5 г/день). Прием добавок начинался за 3 недели до предсезонных тренировочных сборов и продолжался еще 9 дней после их начала. Оценка физической готовности включала 60-секундный «Wingate anaerobic power test» и возвратный бег на 200 ярдов с 2-х минутным отдыхом между спринтами. Показатели этих тестов оценивались в первый день сборов. БА не влиял на обучаемость испытуемых в процессе повторения упражнений, но снижал утомляемость по показателю анаэробной мощности в Wingate-тесте. БА повышал объем выполняемой работы по тесту жима лежа и другим тестам в процессе тренировочной сессии (P = 0,09). Кроме того, БА снижал субъективное чувство усталости (данные специальных анкет-опросников). Авторы делают заключение, что прием БА у хорошо тренированных спортсменов в дозе 4.5 г/день в течение 30 дней не влияет на обучаемость при повторяющихся упражнениях, однако достоверно увеличивает объем выполняемой работы при жиме лежа и проявляет общую тенденцию к росту показателей пропорционально времени приема препарата. БА также снижает развитие усталости.
Гребной спорт. (A.Baguet и соавт., 2010). Исходной предпосылкой данной работы явилось установленное ранее в исследованиях у нетренированных лиц повышение содержания карнозина в мышечной ткани и улучшение анаэробной тренировочной физической готовности. Цель работы состояла в установлении взаимосвязи между повышением мышечного карнозина и улучшением физической готовности после приема БА у элитных гребцов. В исследовании приняло участие 18 элитных бельгийских гребцов, которые в течение 7 недель принимали БА (5 г/день) или плацебо. Методом магнитно-резонансной спектроскопии определялось содержание карнозина в двух мышцах (soleus и gastrocnemius medialis) до и после курса приема БА и плацебо. Физическая готовность оценивалась по результатам выполнения 2 км эргометрического теста. Исходные показатели содержания карнозина в мышцах имели строгую положительную корреляцию со скоростью прохождения дистанции в диапазоне 100, 500 и 2000 м. На фоне курсового приема БА содержание карнозина возрастало на 45,3% в камбаловидной мышце и на 28,2% - в икроножной. Время прохождения дистанции в группе с БА было короче на 4,3 с по сравнению с плацебо-группой. Повышение концентрации карнозина положительно коррелировало с улучшением физической готовности. Авторы делают заключение, что уровень мышечного карнозина – новая детерминанта готовности гребцов, а курсовое назначение БА в дозе 5 г/день в течение 49 дней достоверно повышает эту готовность на протяжении всей дистанции в 2 км в прямой связи с возрастанием уровня карнозина.
Плавание. W.Chung и соавторы (2012) из Австралии выполнили специальное исследование в группах элитных пловцов (23 мужчины и 18 женщин, возраст 21.7 ± 2.8 года), которые в течение 10 недель получали пищевую добавку БА (4 недели нагрузочную дозу 4,8 г/день, далее поддерживающую дозу 3,2 г/день) или плацебо. Рассчитывался логарифм времени тренировочной готовности до и после курса приема БА (до и после национальных и международных соревнований). Стандартный тренировочный тест включал спринтерскую дистанцию (4х50м). Анализ крови включал оценку рН, концентрацию бикарбоната и лактата. Не выявлено значимых эффектов БА в отношении показателей крови. Вместе с тем, динамика изменений физической готовности, определяемая по времени выполнения плавательного теста, существенно зависела от срока приема БА (рис.6).
Рис.6. Изменение времени прохождения короткой дистанции элитными австралийскими пловцами (в% по оси ординат) до (week 0) и после курсового приема БА (сплошная линия) и плацебо (пунктирная линия) через 4 недели (week 4) и 10 недель (week 10). До 4-ой недели доза БА составляла 4,8 г/день (нагрузочная доза), после 4-ой и до 10 недели – 3,2 г/день (поддерживающая доза). Остальные объяснения в тексте. По W.Chung и соавт. (2012)
Как видно из графиков, до 4-ой недели включительно отмечается снижение среднего времени прохождения дистанции на фоне ежедневной дозы БА 4,8 г/день. Однако далее переход на поддерживающую дозу 3,2 г/день приводит к полному устранению положительных сдвигов в концу курсового приема БА. Авторы делают заключение, что прием БА в дозе 4.8 г/день в течение 4-х недель умеренно повышает физическую готовность у элитных женщин-пловцов, но при дальнейшем снижении дозы до 3,2 г/день в течение 6-и недель эти положительные сдвиги уходят. Выявленные закономерности требуют: 1) учета времени курсового назначения дозы 4,8 г/день (не более 4-х недель до старта); 2) продолжения исследования данной дозы без снижения в сроки более 4-х недель; 3) исследования комбинаций БА (в частности с креатином) в тех же условиях.
Сочетание БА с другими фармаконутриентами
Для получения устойчивого положительного эффекта в отношении физической готовности БА чаще всего комбинируют с Креатином.
J.R.Hoffman и соавторы (2006) исследовали эффект применения креатина отдельно и в комбинации с БА в отношении силы, мощности, состава тела и эндокринной системы в условиях 10-недельной тренировочной программы у футболистов. 33 игрока (мужчины) были рандомизированы в три равные по численности и основным антропометрическим данным группы: 1) плацебо (ПЛ); 2) креатин (К) и 3) креатин+БА (КБА). В процессе каждой тестировочной сессии оценивались сила (максимум отжиманий в положении лежа и «упор присев»), мощность (Wingate-тест анаэробной мощности, 20-прыжковый тест) и состав тела. В перерывах между тестами проводился анализ крови на содержание тестостерона, кортизола, гормона роста, IGF-1 глобулин-связанных половых гормонов. В группе КБА отмечались большие изменения в тощей массе тела (ТМТ) и жировой массе (P < 0.05) по сравнению с группами К и ПЛ. В группах КБА и К достоверно повышались показатели силы по сравнению с плацебо-группой. В целом значимых отличий между группами по эндокринным изменениям не выявлено, за исключением повышения концентрации тестостерона в группе с креатином. Авторы делают заключение об эффективности как креатина, так и его сочетания с БА в отношении мышечной силы, а также преимуществе комбинации креатина и БА в плане роста тощей массы тела и нормализации жировой ткани.
J.R.Stout и соавторы (2006) изучили влияние 28-дневного курсового приема БА и креатина моногидрата (КМ) на возникновение нейромышечной усталости с помощью оценки физической работоспособности по тесту порога нейромышечной усталости (PWCFT) у нетренированных мужчин 51 участник-доброволец (возраст 24,5±5.3 года) этого двойного-слепого плацебо-контролируемого исследования был рандомизирован на 4 группы: 1) плацебо (ПЛ; 34 г декстрозы; n=13); 2) КМ (5.25 г КМ + 34 г декстрозы; n=12), 3) БА (1.6 г БА + 34 г декстрозы; n=12); 4) БА + КМ (КМБА; 5.25 г КМ + 1.6 г БА + 34 г декстрозы; n=14). Эти пищевые добавки давались 4 раза в день в течение 6 дней, затем два раза в день в течение 22 дней. До и после приема добавок испытуемые проходили длительный тест велоэргометрии до того момента, пока данные электромиографии не фиксировали наличие в мышцах (vastus lateralis) порога нейромышечной усталости (PWCFT). Эти показатели были значительно выше в группах БА и КМБА по сравнению с плацебо (Р<0.05). Эти данные показывают, что БА может отдалять время наступления нейромышечной усталости.
R.F.Zoeller и соавторы (2007) исследовали эффекты БА в отдельности и в комбинации с Креатином при 4-х недельном приеме в отношении аэробной физической готовности (выносливость). В двойном-слепом плацебо-контролируемом исследовании приняло участие 55 мужчин (возраст 24,5±5,3 года), которые были рандомизированы в 4 группы: 1) плацебо (ПЛ, n=13); 2) креатин (К, n = 12); 3) бета-аланин (БА, n=14); 4) БА + К (БАК, n=16). До и после приема пищевых добавок участники выполняли велоэргометрический тест для определения показателей потребления кислорода, времени развития усталости. Авторы делают заключение, что комбинация БА и креатина может потенциально увеличивать выносливость, но наблюдавшиеся изменения не носят выраженного характера.
Таким образом, большинство имеющихся доказательств подтверждают эффективность сочетанного применения БА и Креатина у мужчин для повышения физической готовности. Рекомендованные дозы для комбинации: 4-6 г БА и 6-10 г Креатина при тех же сроках и режимах назначения, что и БА.
В то же время, в более поздней работе (J.Y.Kresta и соавт., 2014) по исследованию сочетанного применения БА и Креатина у женщин в условиях как кратковременного, так и хронического применения комбинации, не выявлено дополнительных положительных эффектов по сравнению с раздельным применением этих пищевых добавок, а также существенного повышения уровней внутримышечного карнозина. С одной стороны, это может быть проявлением гендерных особенностей метаболизма пищевых добавок, с другой – отсутствием адаптации доз к массе тела участников. Это требует дальнейшего более детального и расширенного исследования данной комбинации у женщин.
Другим вариантом физиологически обоснованного комбинирования БА является сочетание с бикарбонатом натрия (БН). Как установлено, БН при однократном введении увеличивает уровень БН в плазме крови, рН и физическую готовность при выполнении интенсивных нагрузок (D.J.Peart и соавт., 2012), что вызвало интерес к комбинированию БН с БА (два варианта буфера). С.Sale и соавторы (2011) впервые исследовали эффект данной комбинации на физическую готовность и показали, что БА в отдельности улучшает показатели теста на велотренажере при 110 % максимальной мощности, а в комбинации с БН отмечается 70% дополнительный эффект. G.Tobias и соавторы (2013) изучили эффекты БА, БН и их комбинации при повторных упражнениях в Wingate-тесте, разделенных 3-х минутными паузами отдыха. Каждое из веществ в отдельности улучшал регистрируемые показатели, но суммарный эффект комбинации был немного выше. Несмотря на невысокую добавку позитивного эффекта при комбинировании, авторы смогли рассчитать ее величину, что указывает на некоторую синергичность действия БА и БН. В исследовании R.M.Hobson и соавторов (2013) по тесту гребли на 2 км показали, что БА и БН в отдельности улучшают регистрируемые показатели, но дополнительное однократное (острое) введение БН на фоне хронического приема БА оказывает небольшое дополнительное позитивное влияние по сравнению с БА в отдельности. В исследованиях у пловцов P.V.de Salles и соавторы (2013) выявили 71.8 % и 78.5 % дополнительный эффект на 100 и 200-метровом спринте при добавлении БН к БА. В некоторых других работах такой синергизм не был обнаружен.
Так, в серии исследований с дважды повторяюшимся 100-метровым спринтом у пловцов А.А.Mero и соавторы (2013) показали, что пищевые добавки БА в отдельности умеренно снижают падение показателей при выполнении второго спринта, но не изменяют показатели во время первого теста, в том числе и в сочетании с БН. K.J.Ducker и соавторы (2013) изучали эффективность БА и БН в контексте теста повторяющегося спринта, состоящего из нескольких (до 18) 20-метровых спринтов. Результаты показали, что БА улучшает физическую готовность лучше, чем плацебо, БА и комбинация БА и БН. B.Saunders и соавторы (2014) применили протокол исследования, в котором участники выполняли повторяющийся спринт-тест (пять попыток по 6 секунд спринта) до начала, в середине и после окончания футбольного матча в состоянии гипоксии. Результаты показали неэффективность ни БА, ни БН, ни их комбинации в этих условиях на физическую готовность участников. P.M.Bellinger и соавторы (2012) показали, что БН, но не БА, улучшает средние показатели мощности при 4-х минутном тесте на велотренаже. В то же время, 6 из 7 участников отмечали субъективное ощущение повышенной готовности при комбинировании БА и БН. Важно отметить, что протоколы исследований, использованные K.J.Ducker и соавторами (2013) и B.Saunders и соавторами (2014), включают очень короткие подходы (<7 с), в которых протонный буфер не является первичным фактором, определяющим физическую готовность.
Суммарно, литературные данные подтверждают средний по величине дополнительный эффект от комбинирования БА и БН в тех ситуациях, когда метаболический ацидоз проявляется в наибольшей степени и лимитирует физическую готовность. По данным исследований в таких ситуациях уровень дозирования для БА составляет 4.8-6.8 г/кг/день в течение, по крайней мере, 28 дней, а для БН - 0.3-0.5 г/кг однократно.
Сочетание БА с таурином на сегодняшний день не может быть научно обоснованно. Теоретически, эти два вещества в метаболических процессах являются антагонистами. Длительное применение БА в эксперименте ведет к существенному внутриклеточному дефициту таурина (55-77%) (R.Jr.Dawson и соавт., 2002; M.C.Pansani и соавт., 2012). Однако в исследованиях у человека не отмечено клинических признаков дефицита таурина (например, мышечных судорог). Тем не менее в коммерческих смесях для тренирующихся лиц они часто присутствуют вместе на основании положительных эффектов каждого вещества в отдельности и теоретически превентивного предотвращения дефицита таурина под влиянием высоких доз и длительного применения БА. Это направление комбинированного действия БА и таурина требует дальнейшего изучения.
Результаты научных исследований многокомпонентных смесей, включающих БА (содержат также креатин, кофеин, ВСАА, whey-протеин, другие аминокислоты и т.д.), дали весьма противоречивые результаты, которые, к тому же, не позволяют выделить роль того или иного компонента даже в случае положительного влияния на силу, выносливость и другие показатели физического состояния.
Обзоры и мета-анализ эффективности и безопасности добавок БА в спортивной медицине
G.G.Artioli и соавторы (2010) (обзор). В этом аналитическом исследовании представлены данные по метаболизму БА и карнозина при их экзогенном введении, полученные на тот момент, и обсуждается влияние пищевых добавок БА на физическую готовность. Постулируется, что внутримышечный ацидоз является одной из главных причин усталости при интенсивных тренировках, а карнозин играет значительную роль в регуляции мышечной рН. Синтез карнозина из БА и гистидина в мышечных клетках ограничивается величиной поступления БА внутрь клеток, т.е. биодоступностью последнего. Добавки БА увеличивают внутриклеточное содержание карнозина, повышая буферную способность клеток нивелировать ацидотические изменения в процессе физических нагрузок и , как результат, усиливая физическую готовность спортсменов и лиц, занимающихся улучшением своей физической формы. Положительные эффекты БА подтверждены для многократных и однократных физических нагрузок, длящихся более 60 секунд. Кроме того, БА замедляет развитие нейромышечной усталости. Хотя БА не повышает максимальную силу или VO2макс, некоторые аспекты, характеризующие выносливость, такие как анаэробный порог и время истощения, могут улучшаться. При применени дозы, превышающей 800 мг, могут наблюдаться парестезии, которые, однако, носят транзиторный характер, и связаны с величиной концентрации БА в плазме. Эти побочные эффекты могут быть нивелированы применением специальных форм с медленным высвобождением БА в кишечнике, или использованием специальных схем и комбинаций в процессе дозирования БА. Пищевые добавки БА безопасны как при однократном, так и достаточно длительном применении.
W. Derave и соавторы (2010) (обзор). Хроническое пероральное применение БА во всех вариантах без исключения повышает внутримышечную концентрацию карнозина, причем в зависимости от дозы и частоты назначения уровень карнозина может увеличиваться до 80%. Авторы обзора обращают внимание на тот факт, что улучшение физической готовности отмечается как у тренированных, так и у начинающих спортсменов и лиц, подверженных физическим нагрузкам. Это расширяет перечень целевых групп, которым могут быть рекомендованы пищевые добавки БА в качестве средств улучшения физической формы и повышения эффективности тренировок. Оценивая роль биохимических процессов, в которых участвует БА, авторы делают вывод о том, что БА, хотя и не участвует в классических АТФ-метаболических путях, играет важную роль как дипептид с гистидином в гомеостазе сократительных мышечных клеток. Это касается получения анаэробной энергии, снижения внутриклеточного ацидоза в скелетной мускулатуре, повышения устойчивости к повреждающему действию реактивных кислородных радикалов (антиоксидантная активность). Отличительной особенностью действия БА является выраженное увеличение концентрации карнозина в мышечных волокнах IIa типа (быстросокращающиеся волокна), хотя и в других типах волокон она нарастает при введении БА, но в меньшей степени. На основании ряда сравнительных исследований авторы обзора делают вывод, что содержание карнозина в мышцах меньше у женщин по сравнению с мужчинами, снижается с возрастом, зависит от диеты (концентрация карнозина ниже у вегетарианцев). Атлеты-спринтеры имеют значительно более высокую исходную концентрацию карнозина, что расценивается в качестве генетического фактора и критерия отбора будущих спортсменов. Авторы считают доказанной эффективность БА в целом ряде конкретных ситуаций при длительной подготовке спортсменов. В то же время, многие аспекты влияния БА на физическую готовность требуют дальнейшего изучения.
R.M.Hobson и соавторы (2012) (мета-анализ). В данный мета-анализ включено 15 опубликованных статей по результатам 57 оценок в 23 тестах физической готовности влияния 18 режимов пищевых добавок у 360 участников (174 – добавки БА, группа БА; 186 участников – группа плацебо – ПЛ) (табл.2)
Таблица 2. Опубликованные исследования (за период 2006-2011) применения пищевых добавок БА в спорте, включенные в мета-анализ R.M.Hobson и соавторов (2012)
Авторы исследования
Категория участников
Протокол теста
Дозирование БА
Суммарная доза БА (г)
Средняя величина эффекта
А.Baguet и соавт., 2010
Элитные гребцы БА=8, ПЛ=9
Гребля 2 км
5 г/день 49 дней
245
БА=0,261
ПЛ=-0,098
W.Derave и соавт., 2007
Мужчины-бегуны на 400 м. БА=8, ПЛ=7
Бег-спринт, изометрические упражнения на выносливость
2,4 г/день 4 дня, затем 3,6 г/день 4 дня, затем 4,8 г/день 20-27 дней
До 153,6
БА=0,369
ПЛ=0,284
С.А.Hill и соавт., 2007
Мужчины, восстановительный период. БА=13, ПЛ=12
Объем работы на велотре-нажере при 110% макс. мощности
4 г/день 7 дней, затем 4,8 г/день 7 дней, затем 5,6 г/день 7 дней, затем 6,4 г/день 7 дней
145,6 за 4 недели
414,4 за 10 недель
БА=0,850
ПЛ=0,043
БА=1,046
ПЛ=0,105
Т.Jordan и соавт., 2010
Мужчины, восстановительный период. БА=8, ПЛ=9
Бегущая дорожка, бег до отказа (изнеможения)
6 г/день 28 дней
168
БА=0,185
ПЛ=0,070
I.P.Kendrick и соавт., 2008
Мужчины-студенты
БА=13, ПЛ=13
Общая сила, величина изокинетической мощности, мышечная выносливость
6,4 г/день 70 дней
448
БА-0,691
ПЛ=0,654
B.D.Kern, T.L.Robinson, 2011
Мужчины-борцы и футболисты, БА=17, ПЛ=20
Спринтерский бег, мышечная выносливость
4 г/день 60 дней
224
БА-0,255
ПЛ=0,176
С.Sale и соавт., 2011
Мужчины, восстановительный период. БА=10, ПЛ=10
Объем работы на велотре-нажере при 110% макс. мощности
6,4 г/день 28 дней
179
БА-0,964
ПЛ=0,104
A.E.Smith и соавт., 2009a,b
3 недели
Мужчины, восстановительный период. БА=18, ПЛ=18
Объем работы на велотре-нажере при 110% макс. мощности VO2max
6 г/день 21 день
126
БА-0,600
ПЛ=0,607
A.E.Smith и соавт., 2009a,b
6 недель
Мужчины, восстановительный период. БА=18, ПЛ=18
Объем работы на велотре-нажере при 110% макс. мощности VO2max
6 г/день 21 день, затем 3 г/день 21 день
189
БА-1,067
ПЛ=1,180
J.R.Stout и соавт., 2006
Здоровые мужчины-добровольцы, БА=12, ПЛ=13
Циклический тест по возрастающей до отказа
6,4 г/день 6 дней, затем 3,2 г/день 22 дня
108,8
БА=0,489
ПЛ=-0,063
J.R.Stout и соавт., 2007
Здоровые женщины-добровольцы, БА=11, ПЛ=11
Циклический тест по возрастающей до отказа
3,2 г/день 7 дней, затем 6,4 г/день 21 день
156,8
БА=0,217
ПЛ=-0,023
J.R.Stout и соавт., 2008
Пожилые мужчины и женщины-добровольцы, БА=12, ПЛ=14
2-х мин циклы на тренажере с возрастающей нагрузкой
2,4 г/день 90 дней
216
БА=2,648
ПЛ=-0,007
K.M.Sweeney и соавт., 2010
Мужчины, восстановительный период. БА=9, ПЛ=10
2 подхода 5х5 с. Спринт на беговой дорожке
4 г/день 7 дней, затем 6 г/день 28 дней
196
БА=0,037
ПЛ=0,116
R.,VanThienen и соавт., 2009
Мужчины-велосипедисты, БА=9, ПЛ=8
Велотренажер тест до отказа
Имитация режима велогонки
2 г/день 14 дней, затем 3 г/день 14 дней, затем 4 г/день 28 дней
182
БА=0,292
ПЛ=0,060
A.A.Walter и соавт., 2010
3 недели
Женщины, восстановительный период. БА=14, ПЛ=19
Велотренажер тест до отказа
6 г/день 21 день
126
БА=0,953
ПЛ=0,537
A.A.Walter и соавт., 2010
6 недель
Женщины, восстановительный период. БА=14, ПЛ=19
Велотренажер тест до отказа
6 г/день 21 день, затем 3 г/день 21 день
189
БА=1,129
ПЛ=0,791
R.F.Zoeller и соавт., 2007
Здоровые мужчины-добровольцы, БА=12, ПЛ=13
Велотренажер тест до отказа
6,4 г/день 6 дней, затем 3,2 г/день 22 дня
108,8
БА=0,117
ПЛ=-0,152
Примечания: БА – бета-аланин; ПЛ – плацебо;
Добавки БА достоверно (P=0,002) по сравнению с ПЛ улучшали показатели мышечной выносливости при выполнении кратковременных тестовых упражнений, а также физической готовности, при этом эффективная суммарная курсовая доза БА составила 179 г. Не выявлено положительного влияния БА в тестах продолжительностью менее 60 с. Данный мета-анализ дал хорошую доказательную базу наличия у БА умеренного эргогенного эффекта, проявляющегося повышением на 2,85% мышечной выносливости под влиянием БА в процессе выполнения движений продолжительностью 60-240 с.
Пищевые добавки БА и физическая подготовка военнослужащих
В процессе интенсивных физических тренировок военных и повышения их боеготовности часто отмечается снижение физической формы. Применение специальных пищевых добавок с целью избежать подобных спадов физической формы – обычная практика в армиях многих стран. В частности, в США частота применения БАДов достигает 30-40% в зависимости от рода войск и характера выполняемых задач. Следует подчеркнуть, что в армейской подготовке военнослужащих западных стран, как и в спортивной подготовке спортсменов, проявляется четкая тенденция к смещению акцента с применения фармакологических средств на использование нутритивных методов повышения физической готовности. Так, ряд членов Медицинской Корпорации армии США высказал необходимость исследования нефармакологических (недопинговых) альтернатив снижения утомляемости военнослужащих в процессе тренировки выносливости и выполнения тактических задач (M.B.Russo и соавт., 2008).
Β-Аланин (БА) очень популярная добавка (J.R.Hoffman и соавт., 2015a,b), используемая для повышения мышечной силы и мощности у тренированных спортсменов. Однако, до настоящего времени отсутствовали исследования влияния БА на функциональную подготовку солдат, выполняющих специфические оперативные задачи. Проблема заключалась в том, что военные врачи при назначении БА руководствовались результатами исследований на спортсменах и экстраполировали их в отношении военных, без учета специфики стоящих перед ними задач, адаптации к специальным тренировочным программам. Считалось, что результаты, полученные в конкурентных видах спорта, автоматически можно переносить на армию без анализа влияния БА на выполнение тактических заданий.
Первая работа по специальной оценке эффективности БА у военнослужащих была опубликована только в 2014 году R.Ko и соавторами. В этом обзоре, сделанном по заказу Министерства обороны, анализируется безопасность и эффективность БА и его комбинаций с другими фармаконутриентами в процессе физической подготовки, снижения усталости, восстановления после упражнений у военнослужащих в целом на основе 13 баз данных. Чрезвычайная вариабельность исследованных групп лиц, доз БА, их комбинаций, отсутствие привязки к выполнению физических упражнений и многие другие факторы не позволили дать положительное заключение об эффективности БА.
Исследования, проведенные J.R.Hoffman и соавторами (2014, 2015 a,b) позволили более детально оценить эффективность БА при выполнении специфических военных заданий с повышенной физической нагрузкой, требующих решения тактических задач.
В исследовании 2014 года J.R.Hoffman и соавторы показали, что прием БА (6 г/день) в течение 4-х недель молодыми здоровыми солдатами элитного военного подразделения армии Израиля увеличивает мощность физических движений (прыжков), точность стрельбы и скорость поражения цели. Эти улучшения в подготовке выявляются после 4 недель высокоинтенсивных тренировок и однократного бега (4 км) на выносливость. В то же время не выявлено улучшений когнитивных функций под влиянием БА в условиях повышенных нагрузок и утомления. Авторы объясняют этот факт возможной неадекватностью используемого теста в данных условиях для оценки изменений когнитивных функций.
В последующих работах J.R.Hoffman и соавторы (2015a,b) на солдатах этого же элитного подразделения сил самообороны Израиля исследовали влияние ежедневного приема БА в дозе 6 г/день в течение 30 дней на содержание карнозина в мышцах и мозге методом магнитно-резонансной спектроскопии (МРС – MRS – диагностический метод исследования, основанный на использовании явления ядерного магнитного резонанса для получения биохимического профиля тканей). Оценивалась также физическая готовность и когнитивные функции, но уже с помощью другого теста, более адекватного специфике задач данного подразделения. Через 30 дней отмечено значительное увеличение содержания карнозина в мышцах (рис.7), совпадающее с изменениями, наблюдаемыми ранее у спортсменов (см.выше), но без изменения уровня карнозина в мозге.
Рис.7. Изменение содержания карнозина (ммоль) в скелетных мышцах (gastrocnemius) солдат элитного военного подразделения после 30 дней дней приема БА в дозе 6 г/день (темный столбик) или плацебо (светлый столбик)
Улучшение физической готовности носило выборочный характер и касалось, в основном, однократного кратковременного (в интервале 60-360 секунд) упражнения (переноска пострадавшего на 50 метров) (рис.8).
Рис.8. Изменение (∆, сек, по оси ординат) времени выполнения теста «переноска пострадавшего» на 50 метров у солдат элитного военного подразделения после 30 дней приема БА в дозе 6 г/день (темный столбик) или плацебо (светлый столбик)
С помощью нового теста удалось выявить достоверное улучшение когнитивных функций на фоне приема БА, что проявлялось не только повышением точности стрельбы, но и способностью сохранять фокусировку в условиях массированного огня. Этот факт расценен авторами как результат антистрессорного опосредованного действия БА.
БА как потенциальный протектор посттравматических стрессовых нарушений
По данным Американской Ассоциации Психиатров (2013) стресс, перенесенный вследствие травмы, в ряде случаев служит причиной значительных поведенческих изменений, включая боязнь высоких нагрузок, потерю концентрации, неадекватность реакций на события и др. Имеются основания предполагать, что повышение уровня карнозина в мозге оказывает антидепрессанто-подобное действие (S.Tomonaga и соавт., 2008). J.R.Hoffman и соавторами (2015c) выполнена экспериментальная работа, которая создает основу для еще одного направления применения БА в спортивной медицине – нутритивно-метаболической терапии (НМТ) и предотвращения развития посттравматического стресс-синдрома, ускорения процесса адаптации спортсменов после травм. В опытах на крысах 30-дневное пероральное введение БА в дозе 100 мг/кг значительно уменьшало поведенческие реакции, характерные для посттравматического состояния. Нормализация поведения сопровождалась повышением концентрации карнозина в гиппокампе.
Позиция Международного Общества спортивного питания (ISSN) по БА
Позиция МОСП (ISSN) по БА изложена в обзоре E.T.Trexler и соавторов (2015) и отражает накопленные доказательства по различным аспектам практического применения этой аминокислоты за последние 10 лет. Эта позиция является консенсусом, основанным на публикациях (включая отдельные статьи, обзоры и мета-анализы) в таких источниках как PubMed и Google Scholar databases по пищевым добавкам БА и Карнозина.
Основные положения:
• БА проявляет свою активность за счет повышения концентрации карнозина в мышцах.
• Для увеличения уровня карнозина в организме необходима нагрузочная фаза (около 4 недель) пищевых добавок БА.
• Несмотря на некоторую ограниченность имеющихся на сегодня доказательств, существует консолидированное мнение о безопасности БА при применении у здоровых лиц в рекомендованных дозах. Побочные эффекты не влияют на результат применения, являются транзиторными и резко уменьшаются при курсовом применении.
• БА повышает эффективность выполнения высокоинтенсивных физических упражнений продолжительностью более 60 секунд, а также продолжительность работы до изнеможения (до отказа).
• При физических нагрузках, требующих очень высокой доли аэробного пути получения энергии, БА улучшает регистрируемые показатели в процессе их выполнения.
• БА снижает нейромышечную усталость (утомляемость), особенно у пожилых лиц.
• При решении тактических задач в процессе выполнения физических нагрузок, БА способствует более успешному их выполнению.
• БА может действовать как антиоксидант.
• При совместном введении БА с натрия бикарбонатом или креатином отмечается умеренное усиление эргогенного эффекта по сравнению с раздельным использованием этих веществ. Совмещение в одной пищевой добавке этих компонентов для целей повышения физической готовности может быть эффективным при условии, что длительность применения достаточна для повышения уровня карнозина в мышцах, а комплексный продукт применяется не менее 4-х недель.
Суммарные рекомендации:
• 4-недельное применение пищевых добавок БА (4–6 г в день) значительно повышает мышечную концентрацию карнозина, тем самым действуя в качестве внутриклеточного рН буфера. Коррекция рН и снижение лактата ускоряет процесс восстановления после нагрузок.
• Пищевые добавки БА в рекомендованных дозах у здоровых лиц безопасны.
• Побочные эффекты в виде покраснения и парастезий кожных покровов могут быть уменьшены за счет снижения дозы или путем создания условий и формул для замедленной абсорбции БА в кишечнике.
• Ежедневные пищевые добавки БА в дозах 4-6 г в течение 2-4 недель повышают физическую готовность, при этом наиболее выраженный эффект отмечается при выполнении задач продолжительностью от 1 до 4 минут.
• БА уменьшает нейромышечную утомляемость, особенно у лиц старшего возраста, и, по предварительным данным, повышает тактическую готовность.
• Комбинированное применение БА с другими одиночными или комплексными пищевыми добавками может иметь определенные преимущества при соблюдении достаточности дозы БА (4-6 г/день, 2-4 приема) и курсового назначения в течение, по крайней мере, 4-х недель. Креатин в дозе 6-10 г/день (2-4 приема) наиболее часто сочетается с БА. Бикарбонат натрия в большинстве исследований в дозе 0,3-0,5 г/кг/день (2-4 приема) в течение 4-х недель также может усиливать эффект БА.
• Требуются дальнейшие исследования для определения влияния БА на силу и выносливость при физических нагрузках продолжительность 25 минут, а также другие показатели физического здоровья в связи БА и карнозина.
Рекомендованные дозы и схемы применения БА
По аналогии с другими БАДами, оптимальные дозы БА основываются на таких факторах как возраст, пол и накопленный практический опыт применения в различных ситуациях с физическими нагрузками. К сожалению, большинство данных получено на молодых лицах с хорошей тренированностью. Результаты показывают, что эргогенный эффект проявляется в основном в высоких дозах. В противоположность этому, прекращение поступления БА приводит к линейному падению уровней карнозина примерно на 2% в неделю до полного восстановления исходного уровня (до применения добавок с БА) (T.Sterlingwerff и соавт., 2012). Высокие уровни внутримышечного карнозина, по всей видимости, не ограничивают способность клеток к дальнейшему накоплению этого дипептида (W.Derave, и соавт., 2007). Некоторые лица с природно низкими абсолютными концентрациями карнозина (имеют высокий процент мышечных волокон I типа – женщины, вегетарианцы, пожилые люди) в большей степени положительно отвечают на пероральный прием БА (T.Sterlingwerff и соавт., 2012). Однократная доза 400 мг БА оказывает благоприятное воздействие на показатели биохимического состава крови, но не улучшает тренировочную готовность по сравнению с плацебо (Y.Suzuki и соавт., 2006). Такая доза может быть только предварительной (подготовительной) для последующего наращивания с целью создания депозита в мышцах. Для 30-дневной интервенции необходима доза 4.8 г/день (но не 1,2 г/день) с целью получения эргогенного эффекта и положительного влияния на физическую готовность при постоянных тренировках (J.R.Hoffman и соавт., 2008). Таким образом, минимальная эффективная эргогенная доза БА колеблется между 1,2 и 4,8 г/день у здоровых мужчин. Более высокие дозы (больше 6,4 г/день) требуют дальнейших исследований. Стратегия дозирования: Для получения значимого положительного результата требуется хроническое введение нагрузочных доз от 4 до 6 г/день, разделенных на 2-4 приема (для поддержания постоянного уровня БА в крови), в течение периода времени не менее 2-х недель (позволяет повысить внутримышечную концентрацию карнозина на 20-30%). Закрепление полученных результатов и их увеличение требует 4-х недельного приема БА (концентрация карнозина увеличивается уже до 40-60% по сравнению с периодом до приема БА). Дозы, превышающие 6 г/день и разделенные на 4 приема, могут в определенных условиях (но далеко не всегда) способствовать дальнейшему повышению показателей. Использование однократного приема БА в большой дозе неэффективно в плане повышения концентрации карнозина и сопровождается побочными эффектами: парестезией, быстрыми изменениями рН, высоким уровнем выведения БА с мочой. При комбинированном применении БА с Креатином: БА (4-6 г/день, 2-4 приема) + Креатин (6-10 г/день (2-4 приема) в течение 4-х недель и более. При комбинированном применении БА с бикарбонатом натрия: БА (4-6 г/день, 2-4 приема) + бикарбонат натрия (0,3-0,5 г/кг/день, 2-4 приема) в течение 4-х недель и более.
Предосторожности при применении БА
Важно в качестве источника для создания препаратов, содержащих БА, иметь субстанцию высокого качества. Основными побочными эффектами, как отмечалось выше, являются парестезии, проявляющиеся повышением чувствительности нервных окончаний и афферентных звеньев нервной передачи (ноцицептивных нейронов) из кожных покровов. Выраженность парестезий при использовании БА носит дозо-зависимый, но транзиторный характер (в течение часа). Введение БА в составе куриного бульона предотвращает появление побочных эффектов. Таким образом, введение БА в состав обычно принимаемой пищи является достаточной мерой для снижения риска парестезий.
При хроническом (длительном) введении БА перспективным считается использование лекарственных форм с замедленным высвобождением БА, поскольку пик развития побочных эффектов совпадает с пиком концентрации БА в плазме крови. Такой вариант может снижать остроту и длительность побочных эффектов БА.
Ссылки:
Artioli G.G., Gualano B., Smith A. et al. Role of beta-alanine supplementation on muscle carnosine and exercise performance. Med. Sci. Sports Exerc. 2010, 42(6):1162-1173.
Baguet A., Bourgois J., Vanhee L. et al. Important Role Of Muscle Carnosine In Rowing Performance. J. Appl. Physiol. 2010, 109(4):1096-1101.
Bellinger P.M., Howe S.T., Shing C.M., Fell J.W. Effect of combined beta-alanine and sodium bicarbonate supplementation on cycling performance. Med. Sci. Sports Exerc. 2012, 44(8):1545–1551.
Chung W., Shaw G., Anderson M.E. et al. Effect of 10 Week Beta-Alanine Supplementation on Competition and Training Performance in Elite Swimmers. Nutrients 2012, 4(10): 1441-1453.
Dawson R. Jr., Biasetti M., Messina S., Dominy J. The cytoprotective role of taurine in exercise-induced muscle injury . Amino Acids. 2002, 22(4): 309-324.
Decombaz J., Beaumont M., Vuichoud J. et al. Effect of slow-release b-alanine tablets on absorption kinetics and paresthesia. Amino Acids. 2012, 43:67–76
Derave, W., Özdemir, M.S., Harris, R.C. et al. β-Alanine supplementation augments muscle carnosine content and attenuates fatigue during repeated isokinetic contraction bouts in trained sprinters. J. Appl. Physiol. 2007, 103, 1736–1743.
Derave W., Everaert I., Beeckman S., Baguet A. Muscle carnosine metabolism and beta-alanine supplementation in relation to exercise and training. Sports Med. 2010, 1, 40(3):247-263.
De Salles P.V., Roschel H., de Jesus F. et al. The ergogenic effect of beta-alanine combined with sodium bicarbonate on high-intensity swimming performance. Appl. Physiol. Nutr. Metab. 2013, 38(5):525–532.
De Salles P.V., Saunders B., Sale C. et al. Influence of training status on high-intensity intermittent performance in response to b-alanine supplementation. Amino Acids, 2014, 46:1207–1215.
De Vries H.A., Tichy M.W., Housh T.J. et al. A method for estimating physical working capacity at the fatigue threshold (PWCFT). Ergonomics. 1987, 30(8):1195-1204.
Ducker K.J., Dawson B., Wallman K.E. Effect of Beta alanine and sodium bicarbonate supplementation on repeated-sprint performance. J. Strength Cond. Res. 2013, 27(12):3450–3460.
Gardner M.L., Illingworth K.M., Kelleher J., Wood D. Intestinal absorption of the intact peptide carnosine in man, and comparison with intestinal permeability to lactulose. J. Physiol. 1991, 439(1):411–422.
Harris R.C., Hill C., Wise J.A. Effect of combined beta-alanine and creatine monohydrate supplementation on exercise performance (Abstract). Med. Sci. Sports Exerc. 2003, 35(5):S218.
Harris R.C., Tallon M.J., Dunnett M. et al. The absorption of orally supplied beta-alanine and its effect on muscle carnosine synthesis in human vastus lateralis. Amino Acids. 2006, 30(3):279–289.
Harris, R.C., Wise, J.A., Price, K.A. et al. Determinants of muscle carnosine content. Amino Acids 2012, 43, 5–12.
Hill C.A., Harris R.C., Kim H.J. et al. Influence of beta-alanine supplementation on skeletal muscle carnosine concentrations and high intensity cycling capacity. Amino Acids. 2007, 32(2):225-233.
Hobson R.M., Saunders B., Ball G. et al. Effects Of β-alanine Supplementation On Exercise Performance: A Meta-analysis. Amino Acids. 2012, 43(1):25-37
Hobson R.M., Harris R.C., Martin D. et al. Effect of Beta-Alanine With and Without Sodium Bicarbonate on 2,000-m Rowing Performance. Int. J. Sport Nutr. Exerc. Metab. 2013, 23(5):480–487.
Hoffman J.R., Ratamess N.A., Kang J. Effect of creatine and beta-alanine supplementation on performance and endocrine responses in strength/power athletes. Int. J. Sport Nutr. Exerc. Metab. 2006, 16(4):430-446.
Hoffman J.R., Ratamess N.A., Ross R. et al. Beta-alanine And The Hormonal Response To Exercise. Int. J. Sports Med. 2008a, 29(12):952-958.
Hoffman J.R., Ratamess N.A., Faigenbaum A.D. et al. Short-duration Beta-alanine Supplementation Increases Training Volume And Reduces Subjective Feelings Of Fatigue In College Football Players. Nutr. Res. 2008b, 28(1):31-35.
Hoffman J.R., Landau G., Stout J.R. et al. β-alanine supplementation improves tactical performance but not cognitive function in elite special operation soldiers. J. Int. Soc. Sports Nutr. 2014, 11:15.
Hoffman J.R., Stout J.R., Harris R.C., Moran D.S. β‑Alanine supplementation and military performance. Amino Acids. 2015a, 47: 2463-2474.
Hoffman J.R., Landau G., Stout J.R. et al. β-Alanine ingestion increases muscle carnosine content and combat specific performance in soldiers. Amino Acids. The Forum for Amino Acid, Peptide and Protein Research. 2015b, 47(3): 627-636.
Hoffman J.R., Ostfeld I., Stout J.R. et al. β‑Alanine supplemented diets enhance behavioral resilience to stress exposure in an animal model of PTSD. Amino Acids, 2015c, 47:1247–1257.
Jordan T., Lukaszuk J., Misic M., Umoren J. Effect Of Beta-alanine Supplementation On The Onset Of Blood Lactate Accumulation (OBLA) During Treadmill Running: Pre/post 2 Treatment Experimental Design. J. Int. Soc. Sports Nutr. 2010, 19:7:20.
Kendrick I.P., Harris R.C, Kim H.J. et al. The effects of 10 weeks of resistance training combined with b-alanine supplementation on whole body strength, force production, muscular endurance and body composition. Amino Acids 2008, 34:547–554.
Kendrick I.P., Kim H.J., Harris R.C. The effect of 4 weeks beta-alanine supplementation and isokinetic training on carnosine concentrations in type I and II human skeletal muscle fibres. Eur. J. Appl. Physiol. 2009, 106(1):131-138.
Kern B.D., Robinson T.L. Effects Of β-alanine Supplementation On Performance And Body Composition In Collegiate Wrestlers And Football Players. J. Strength Cond. Res. 2011, 25(7):1804-1815.
Klebanov G.I., Teselkin Yu. O., Babenkova I.V. et al. Effect of carnosine and its components on free-radical reactions. Membr Cell Biol. 1998, 12(1):89–99.
Ko R., Low Dog T., Gorecki D.K. et al. Evidence-based evaluation of potential benefits and safety of beta-alanine supplementation for military personnel. Nutr. Rev. 2014, 72:217–225.
Mero A.A., Hirvonen P., Saarela J. et al. Effect of sodium bicarbonate and beta-alanine supplementation on maximal sprint swimming. J. Int. Soc. Sports Nutr. 2013, 10(1):52.
Pansani M.C., Azevedo P.S., RafachoB.P.M. et al Atrophic cardiac remodeling induced by taurine deficiency in Wistar rats . PLoS One. 2012, DOI: 10.1371/journal.pone.0041439.
Peart D.J., Siegler J.C., Vince R.V. Practical recommendations for coaches and athletes: a meta-analysis of sodium bicarbonate use for athletic performance. J. Strength Cond. Res. 2012, 26(7):1975–1983.
Russo M.B., Arnett M.V., Thomas M.L., Caldwell J.A. Ethical use of cogniceuticals in the militaries of democratic nations. Am. J. Bioeth. 2008, 8:39–49
Sale C, Saunders B, Harris RC. Effect of beta-alanine supplementation on muscle carnosine concentrations and exercise performance. Amino Acids. 2010, 39(2):321–333.
Sale C., Saunders B., Hudson S. et al. Effect of beta-alanine plus sodium bicarbonate on high-intensity cycling capacity. Med. Sci. Sports Exerc. 2011, 43(10):1972–1978.
Saunders B., Sale C., Harris R.C., Sunderland C. Effect of sodium bicarbonate and Beta-alanine on repeated sprints during intermittent exercise performed in hypoxia. Int. J. Sport Nutr. Exerc. Metab. 2014, 24(2):196–205.
Severin S.E., Kirzon M.V., Kaftanova T.M. Effect of carnosine and anserine on action of isolated frog muscles. Dokl. Akad. Nauk SSSR.1953, 91(3):691–694.
Smith A.E., Walter A.A., Graef J.L. et al. Effects of b-alanine supplementation and high intensity interval training on endurance performance and body composition in men; a double blind trial. J. Int. Soc. Sports Nutr. 2009a, 6:5.
Smith A.E., Moon J.R., Kendall K.L. et al. The effect of b-alanine supplementation and high-intensity interval training on neuromuscular fatigue and muscle function. Eur. J. Appl. Physiol. 2009b,105:357–363.
Sterlingwerff T., Decombaz J., Harris R.C., Boesch C. Optimizing human in vivo dosing and delivery of β-alanine supplements for muscle carnosine synthesis. Amino Acids 2012, doi:10.1007/s00726-012-1245-7.
Stout J.R., Cramer J.T., Mielke M. et al. Effects of twenty-eight days of beta-alanine and creatine monohydrate supplementation on the physical working capacity at neuromuscular fatigue threshold. J.Strength Cond. Res. 2006, 20(4): 928–931.
Stout J.R., Cramer J.T., Zoeller R.F. et al. Effects Of Beta-alanine Supplementation On The Onset Of Neuromuscular Fatigue And Ventilatory Threshold In Women. Amino Acids. 2007, 32(3):381-386.
Stout J.R., Graves B.S., Smith A.E. et al. The effect of beta-alanine supplementation on neuromuscular fatigue in elderly (55–92 years): a double-blind randomized study. 2008, J. Int. Soc. Sports Nutr. 5:21
Suzuki Y., Nakao T., Maemura H. et al. Carnosine and anserine ingestion enhances contribution of nonbicarbonate buffering. Med. Sci. Sports Exerc. 2006, 38, 334–338.
Sweeney K.M., Wright G.A., Glenn B.A., Doberstein S.T. The Effect Of Beta-alanine Supplementation On Power Performance During Repeated Sprint Activity. J. Strength Cond. Res. 2010, 24(1): 79-87.
Tiedje K.E., Stevens K., Barnes, S., Weaver D.F. β-Alanine as a small molecule neurotransmitter. Neurochem. Int. 2010, 57, 177–188
Tobias G., Benatti F.B., de Salles P.V. et al. Additive effects of beta-alanine and sodium bicarbonate on upperbody intermittent performance. Amino Acids. 2013, 45(2):309–317.
Tomonaga S., Yamane H., Onitsuka E. et al. Carnosine-induced anti-depressant-like activity in rats. Pharmacol. Biochem. Behav. 2008, 89:627–632.
Trexler E.T., Smith-Ryan A.E., Stout J.R. International society of sports nutrition position stand: Beta-Alanine. J.Intern.Soc.Sports Nutrition. 2015, 12:30, DOI 10.1186/s12970-015-0090-y.
Van Thienen R., Van Proeyen K., Vanden Eynde B. et al. b-alanine improves sprint performance in endurance cycling. Med. Sci. Sports Exerc. 2009,41:898–903
Walter A.A., Smith A.E., Kendall K.L. et al. Six weeks of high-intensity interval training with and without b-alanine supplementation for improving cardiovascular fitness in women. J. Strength Cond. Res. 2010, 24:1199–1207.
Zoeller R.F., Stout J.R., O’kroy J.A. et al. Effects Of 28 Days Of Beta-alanine And Creatine Monohydrate Supplementation On Aerobic Power, Ventilatory And Lactate Thresholds, And Time To Exhaustion. Amino Acids. 2007, 33(3):505-510.
Примерный состав смеси для повышения физической готовности военнослужащих специальных частей в процессе интенсивных тренировок (сочетание физических нагрузок с выполнением заданий на точность поражения целей)
Бета-Аланин 4-6 г/день
Креатин 6-10 г/день
Бикарбонат натрия (0,3 г/кг/день) 20-24 г/день
Мальтодекстрин 50 г/день
Вода 400 мл (разведение ex tempore)
Прием 4 раза в день равными порциями (по 100 мл) в течение дня с интервалом 3 часа. Курс 30 дней.
Цель: повышение мощности выполнения силовых упражнений, точности поражения целей, увеличение объема выполняемой работы, снижение усталости.
