نقش پروتئین در ورزش

نقش پروتئین در ورزش

         پروتئینها از اجزای ضروری تمام سلولهای بدن هستند و در بسیاری از فرایندها شرکت می کنند. نقش آنها از تشکیل پروتئینهای انقباضی عضلات تا ساختن بعضی از هورمونها و آنزیمها و تبدیل انرژی شیمیایی به کار و انتقال اکسیژن و هیدروژن متفاوت می باشد.

پروتئین را معمولا منبع انرژی در ورزش نمی دانند و کربوهیدراتها و چربیها در این زمینه بیشتر مورد توجه بوده اند. اما تحقیقات اخیر نشان داده است که تحت بعضی شرایط خاص از پروتئین بعنوان منبع انرژی استفاده می شود. روشهای مختلفی برای بررسی متابولیسم پروتئین در حین ورزش بکار گرفته شده است از جمله اندازه گیری غلظت اوره در خون و ادرار، اندازه گیری میزان دفع 3- متیل هیستیدین ادرار بعنوان شاخص کاتابولیسم ماهیچه، بررسی تعادل ازته و یا استفاده از ایزوتوپهای نشاندار شده اسیدهای آمینه برای شناخت مسیرهای ماتابولیک. بکار گیری روشهای فوق و داده های موجود تایید کننده افزایش استفاده از پروتئین بعنوان منبع انرژی در حین ورزش می باشد اما عواملی از جمله نوع، مدت، و شدت ورزش و همچنین وجود سوختهای دیگر تعیین کننده منبع پروتئین مورد استفاده و سهم آن در تولید انرژی می باشند.

در بیشتر فعالیتهای ورزشی پروتئین منبع کوچکی از انرژی است و تنها پنج درصد کل انرژی مورد نیاز را تامین می کند زیرا با وجود آنکه می توان از پروتئین برای تولید مقادیر قابل توجهیATP استفاده کرد اما سرعت تبدیل آن به انرژی آنقدر آهسته است که استفاده از سایر سوختها مثل چربیها و کربوهیدراتها ارجحیت دارد. نرخ تولید گلوکز از متابولیسم کربوهیدراتها 3 گرم در دقیقه است در حالیکه گلوکز حاصل از مسیر آلانین- گلوکز در ماهیچه فقط 4 گرم در ساعت می باشد. این مقدار تولید انرژی تنها در ورزشهای کم شدت و طولانی مدت اهمیت می یابد بطوریکه در مراحل آخر ورزشهای استقامتی طولانی تا 15 درصد کل انرژی مصرفی از پروتئین تامین می شود. این حالت در ورزشهای طولانی با گرسنگی قابل مقایسه است. با تمام شدن ذخایر درونی کربوهیدراتها در ورزشکار استقامتی، بدن مقداری از پروتئین خود را برای تولید انرژی و یا تبدیل به گلوکز مورد استفاده قرار می دهد. همان طور که اشاره شد وجود سوختهای دیگر در بدن تعیین کننده میزان استفاده از ذخایر پروتئینی است. تحقیقات نشان داده است که با 55-33 درصد کاهش ذخایر گلیکوژن ماهیچه، کاتابولیسم پروتئین آغاز می شود. مکانیسمهای مختلفی برای این کاتابولیسم پیشنهاد شده شده است. برای مثال گفته می شود که ورزش، بخصوص اگر تا زمان خستگی ادامه یابد موجب فعال شدن آنزیمهای پروتئولیتیک خاص در ماهیچه می شود. مطالعاتی نیز افزایش میزان این آنزیمها را بعد از ورزش نشان داده اند. بدین ترتیب اسیدهای آمینه حاصل از تجزیه بافت ماهیچه وارد مسیرهای انرژی می شوند. بیشتر مطالعات بر روی اسیدهای آمینه شاخه دار بخصوص لوسین انجام شده است که محصولات جانبی حاصل از کاتابولیسم آن با پیرووات در سلول ماهیچه ترکیب شده و با تولید آلانین، سیکل آلانین-گلوکز آغاز می گردد.

بنابراین، در حین ورزش پروتئین یا اسیدهای آمینه مستقیما برای تولید انرژی در ماهیچه و یا برای تولید گلوکز در کبد، بخصوص زمانی که ذخایر گلیکوژن و گلوکز کاهش یافته باشد، بکار می رود. رژیم حاوی مقادیر کم کربوهیدرات این فرایند را تسریع می کند. اما دریافت کافی کربوهیدرات قبل و در حین ورزش طولانی استفاده از ذخایر پروتئین از این طریق را به تاخیر می اندازد زیرا گلیکوژن کافی مانع از فعال شدن آنزیمهای پروتئولیتیک می شود. محققان نشان داده اند که استفاده از رژیم سرشار از کربوهیدرات در ورزشهای استقامتی باعث صرفه جویی در مصرف ذخایر پروتئین بدن شده و در واقع تاثیر محافظت کننده بر این ذخایر دارد.

پروتئین رژیم غذایی علاوه بر انرژی، برای جبران اتلاف پروتئین در حین ورزش نیز لازم می باشد. مشخص شده است که فعالیت بدنی باعث افزایش دفع پروتئین از چندین راه می شود. اول آنکه ورزش باعث افزایش دفع پروتئین در ادرار یا پروتئینوری می شود و این حالت در بسیاری از ورزشها از جمله دو، فوتبال، بسکتبال و هندبال دیده شده است. تحقیقات نشان می دهند که هرچه شدت ورزش بیشتر باشد، دفع پروتئین در ادرار بیشتر می شود. احتمال کاهش بازجذب پروتئین در توبولهای کلیوی نیز در ورزش نشان داده شده است. با این حال کل پروتئین دفعی از این طریق در یک بار ورزش قابل چشم پوشی است و کمتر از 3 گرم در روز است. اگر ورزش به طور مرتب انجام شود این راه دفع نیز باید جبران شود.

پروتئین همچنین در تعریق از دست می رود. بعضی محققان اسیدهای آمینه و نیز پروتئین را در عرق ورزشکاران نشان داده اند. در این مورد نیز دفع بسیار اندک است و حدود یک گرم در لیتر عرق مردان بالغ   می باشد. این مقدار برای ورزشکاران استقامتی اندکی بیشتر و حدود4-2 گرم در روز می باشد.

بعلاوه، پروتئین کافی در رژیم غذایی ورزشکار برای جبران صدمات جزئی که در اثر ورزش بر عضلات وارد می شود لازم می باشد. اما با وجود کاتابولیسم و دفع پروتئین در هنگام ورزش و افزایش نیاز به پروتئین، دوره ریکاوری یا بهبود بعد از ورزش با افزایش سنتز پروتئین همراه است. مطالعات زیادی نشان می دهند که بعد از ورزش مقاومتی و یا استقامتی تعادل پروتئینی حفظ و حتی مثبت می گردد. اندازه گیری متابولیسم لوسین و ضریب تنفسی مشخص کرده است که ورزشکاران در هنگام استراحت چربی می سوزانند و پروتئین را حفظ می کنند. ورزش به طور کاملا معنی داری باعث تحریکDNA و افزایش ساخت پروتئین می شود و نوع پروتئین ساخته شده مختص نوع ورزش است. ورزش هوازی موجب افزایش سنتز آنزیمهای میتوکندریایی و اکسیداتیو می شود که برای تولید انرژی از طریق سیستم انتقال الکترون ضروری هستند. ورزش مقاومتی باعث افزایش ساخت پروتئینهای انقباضی عضلات می شود. باید توجه داشت که تاثیر ورزش بر تعادل مثبت نیتروژن یا پروتئین در دوره بهبود به دریافت کافی پروتئین و کالری بستگی دارد.

پروتئین مورد نیاز در ورزشهای مختلف:

1- ورزشکاران نوجوان:

این افراد معمولا تمایل دارند که با انجام برنامه های ورزشی همراه با وزنه وزن توده بدون چربی بدن خود را افزایش دهند. پروتئین توصیه شده برای این افراد یک گرم به ازای کیلوگرم وزن بدن است. اگر یک فرد 70 کیلوگرمی را در نظر بگیریم پروتئین پایه مورد نیاز او 70 گرم خواهد بود. هر پوند ماهیچه که معادل 454 گرم است از 70 درصد آب، 7 درصد چربی و 22 درصد بافت ماهیچه(معادل 100 گرم پروتئین) تشکیل شده است.  برای افزایش یک پوند وزن بدون چربی 14 گرم پروتئین (100 گرم پروتئین ماهیچه تقسیم بر هفت روز هفته) و برای دو پوند افزایش 28 گرم پروتئین در روز لازم است. اتلاف پروتئین روزانه برای این افراد حدود 22 گرم است. مجموع این ارقام 120 گرم پروتئین در روز یا 7/1 گرم به ازای کیلوگرم وزن بدن خواهد شد.  

مقدار توصیه شده برای این ورزشکاران 8/1-6/1 گرم به ازای کیلوگرم وزن بدن است.

2- ورزشکاران قدرتی:

وزنه برداری، پرورش اندام و فوتبال امریکایی در این گروه قرار می گیرد. ورزشکاران این رشته ها معمولا تمایل دارند که توده بدون چربی را افزایش و چربی بدن را کاهش دهند و در کنار این دو قدرت و نیرو خود را بیشتر کنند. پروتئین توصیه شده برای این گروه 7/1-6/1 گرم به ازای کیلو گرم وزن بدن است تا عضله ساخته شود. اما باید توجه داشت که مصرف بیشتر پروتئین باعث ساخت بیشتر ماهیچه نمی شود زیرا برای تولید بافت بدون چربی محدودیت وجود دارد و پروتئین اضافی برای تولید انرژی می سوزد.

3- ورزشکاران استقامتی:

این گروه از ورزشکاران معمولا تمایلی به افزایش توده بدون چربی بدن ندارند اما از پروتئین بعنوان منبع انرژی استفاده می کنند. نیاز پایه یک ورزشکار استقامتی 70 کیلوگرمی به پروتئین70 گرم در روز است. اگر برای نوعی ورزش استقامتی نیاز به 1000 کیلو کالری انرژی اضافی داشته باشیم و 10 درصد این کالری از پروتئین تامین شود، پروتئین مورد نیاز 25 گرم خواهد بود. با در نظر گرفتن 10 گرم اتلاف پروتئین در مدفوع و ادرار کل پروتئین مورد نیاز روزانه 105 گرم و یا 5/1 گرم به ازای کیلوگرم وزن بدن خواهد بود.

مقدار توصیه شده برای این ورزشکاران 5/1-2/1 گرم به ازای کیلوگرم وزن بدن است.

4- ورزشکارانی که محدودیت وزن دارند:

ژیمناستها و کشتی گیران و بسیاری از ورزشکارانی که برای انجام فعالیت ورزشی محدودیت وزن دارند، تلاش می کنند که چربی بدنشان را کاهش داده و برای مسابقات ورزشی وزن پایینی داشته باشند. همان طور که قبلا نیز ذکر شد کالری دریافتی کافی برای تعادل پروتئین اهمیت دارد بنابراین افزایش دریافت پروتئین برای این افراد توصیه می شود. در یک رژیم 1500 کالری اگر 30 درصد کالری از پروتئین باشد، 450 کیلوکالری از پروتئین تامین می شود که معادل 112 گرم پروتئین می باشد. این مقدار پروتئین برای حفظ تعادل پروتئین در این افراد کافی است و در حد توصیه شده می باشد. برای این ورزشکاران8/1-4/1 گرم پروتئین به ازای وزن بدن توصیه می شود.

به غیر از گروه آخر که بعلت محدودیت دریافت انرژی احتمالا پروتئین را نیز به مقدار کافی دریافت نمی کنند بقیه ورزشکاران به راحتی قادر به دریافت پروتئین توصیه شده از رژیم غذایی متعادل که 15-12 کالری آن از پروتئین تامین شود، هستند و نیاز به مکمل پروتئین ندارند.

به خاطر اهمیت پروتئین در فعالیت ورزشی مکملهای نیروزا زیادی برای آن تبلیغ می شود از جمله غذاهای پروتئینه، اسیدهای آمینه و مواد جانبی حاصل از متابولیسم. برای مثال استفاده از مکمل اسید آمینه برای وزنه برداران توصیه می شود تا با افزایش ترشح هورمونهای آنابولیک مانند هورمون رشد یا انسولین، سنتز توده بدون چربی در بدن تسریع شود. برای ورزشکاران استقامتی نیز استفاده از مکمل اسیدهای آمینه بعنوان سوخت و یا برای به تاخیر انداختن زمان خستگی از طریق تغییر در ترشح نوروترانسمیترها تبلیغ می شود.

یکی از معروفترین مکملهای ورزشی نوعی ترکیب نیتروژنی بنام کراتین است که در غذاهای گوشتی یافت می شود و در بدن از آرژنین و گلیسین سنتز می شود. کراتین در ماهیچه با فسفات ترکیب شده و فسفو کراتین را می سازد که منبع انرژی سریع برای ورزشهای سرعتی و قدرتی است. تحقیقات مختلفی بر روی کراتین انجام شده و نتایج متفاوتی گزارش شده است. بطور کلی می توان گفت که مکمل خوراکی کراتین مونو هیدرات باعث افزایش کراتین تام ماهیچه، شامل کراتین آزاد و فسفو کراتین می شود. بعضی تحقیقات نشان داده اند که مکمل یاری با کراتین باعث بهبود توانایی اجرای ورزشهای شدید و کوتاه مدت می شود که عمدتا برای انرژی به فسفوکراتین وابسته اند(کمتر از 30 ثانیه طول می کشند)، بخصوص آنهایی که تکرار می شوند و دوره ریکاوری کوتاهی دارند.

در مطالعات ازمایشگاهی و میدانی مکمل کراتین در ورزشهای شدید و طولانی تر(150-30 ثانیه) مثل شنا و دو که به گلیکولیز بی هوازی برای تولید ATPوابسته اند، موثر نبوده است. این مکمل برای ورزشهای استقامتی هوازی مثل دوچرخه سواری و دو استقامت که متابولیسم هوازی کربوهیدراتها و چربیها نقش اصلی را در تولید انرژی دارند، موثر نیست.

مکمل کراتین باعث افزایش توده ماهیچه تا چندین کیلوگرم در هفته می شود که قسمت عمده آن به علت جذب آب و افزایش آب درون سلولی ماهیچه است. در تحقیقات مکمل یاری با کراتین تا 8 هفته اثر سوئی نداشته است اما استفاده طولانی تر از آن احتیاج به بررسی بیشتر دارد.

مکمل دیگری که بخصوص برای ورزشکاران استقامتی توصیه می شود مکمل اسیدهای آمینه شاخه دار است. این اسیدهای آمینه در ماهیچه ها سنتز می شوند و بعنوان سوخت در ورزشهای استقامتی مورد استفاده قرار می گیرند. به این ترتیب سطح این اسیدهای آمینه در ورزشهای استقامتی کاهش می یابد و در نتیجه تریپتوفان به راحتی وارد مغز شده و باعث سنتز سروتونین می شود. ارتباط افزایش سطح سروتونین با خستگی را در مطالعات نشان داده اند. به همین دلیل مکمل اسیدهای آمینه شاخه دار برای ورزشکاران استقامتی توصیه می شود. بعضی محققان معتقدند که ورزشکاران استقامتی در طی 2 ساعت ورزش 850 میلی گرم لوسین مصرف می کنند و بنابراین به مکمل لوسین نیاز دارند. ولی به هیچ وجه استفاده از این مکمل لازم نیست زیرا یک لیوان شیر به تنهایی حاوی 950 میلی گرم لوسین است و یک رژیم غذایی معمولی بیش از 5000 میلی گرم از این اسید آمینه دارد و بنابراین یک رژیم غذایی متعادل حاوی 15-12 درصد پروتئین مقدار کافی اسیدهای آمینه را برای تمام ورزشها حتی انواع شدید تامین می کند.