5
Jerzy Popinigis
O potrzebie koegzystencji
biochemii sportu
i teorii treningu
Chcemy tego, czy nie chcemy, wiek XXI w światowym sporcie
będzie wiekiem biochemii i żywienia.
J. P.
Prawdziwości tezy, sformułowanej wałem swoje zadanie i uważnie przestu-
w tytule, pragnę dowieść, posługując się diowałem artykuł. Dostrzegłem w nim
przykładem. Ukazuje on dobitnie, jak błędy metodologiczne, które uniemoż-
znajomość biochemii ułatwia zrozumie- liwiały publikowanie wyników do-
nie istoty badanego procesu i pozwala świadczeń. Były one na tyle charakte-
uniknąć błędów nie tylko w trakcie ba- rystyczne, że postanowiłem sięgnąć po
dań eksperymentalnych i wnioskowania, nie przy pisaniu tego eseju.
ale także w zakresie wskazań praktycz- Nie ma co ukrywać faktu, że teore-
nych na nich opartych. tyków treningu sportowego w Polsce
Jakiś czas temu otrzymałem od re- różni od ich kolegów na Zachodzie wie-
dakcji  Sportu Wyczynowego artykuł le, między innymi to, że nasi naukowcy
z prośbą o jego recenzję. Był on rela- - nie wiem dlaczego - nie chcą uwzględ-
cją z badań eksperymentalnych, w któ- niać roli biosyntezy białka w zjawisku
rych chodziło o ocenę wpływu podawa- potreningowej adaptacji organizmu. Pra-
nia kreatyny na rozwój zdolności siło- ca, którą recenzowałem, jest dobitnym
wych zawodników. Rzetelnie potrakto- tego przykładem, a - należy zaznaczyć -
 Sport Wyczynowy 2001, nr 5-6/437-438
6 Jerzy Popinigis
wykonana została w jednej z wiodących (charakterystycznych dla danego rodza-
uczelni wychowania fizycznego w na- ju treningu). Jeżeli białka takie powsta-
szym kraju. ną, to zawodnik stanie się lepiej  wytre-
Uważam, że chcemy tego czy nie nowany , jeżeli nie powstaną, to trening
chcemy, wiek XXI w światowym spo- efektu nie przyniesie. Jeżeli zaś powsta-
rcie będzie wiekiem biochemii i żywie- ną, ale niemal natychmiast rozpadną się
nia. W zawodach będą wygrywać ci na aminokwasy, to również nie nastąpią
sportowcy, w treningu których wiedzę tę korzystne zmiany potreningowe.
potrafiono lepiej wykorzystać. Ostatnie Jak powszechnie wiadomo, białka
30 lat XX wieku zapisze się, niestety, zbudowane są z aminokwasów. Czą-
niechlubnie jako era  koksu w sporcie. steczka każdego białka zawiera określo-
O wynikach sportowych w tym okresie ną liczbę aminokwasów. Ich ilość waha
decydował nie tylko trening, ale wielo- się, mniej więcej, od 100 do kilku tysię-
krotnie także podawanie środków do- cy. Cechą charakterystyczną białek jest
pingowych. Obecnie, dzięki postępowi to, że po powstaniu z aminokwasów
w diagnostyce antydopingowej - użyciu  żyją one przez pewien okres, pełniąc
aparatury o wysokiej rozdzielczości, swoje funkcje, a następnie znów rozpa-
mierzącej nawet śladowe ilości zakaza- dają się na aminokwasy. Część  zuży-
nych substancji, czy ich metabolitów, tych aminokwasów ulega katabolizmo-
stosowanie dopingu staje się coraz bar- wi, zostaje spalona, pozostałe ponownie
dziej ryzykowne (groz
ba dyskwalifika- mogą być użyte do syntezy białek. Ten
cji), a niektórych substancji wręcz nie-  obrót białek, tj. ich synteza i rozpad,
możliwe. Niebawem rozpocznie się ma olbrzymią dynamikę. W ciągu doby
nowa era sportu, era biochemii i żywie- człowiek  wymienia ilość białek, odpo-
nia, czyli znajomości zasad i wykorzy- wiadającą ich zawartości w 1500 g, czyli
stywania regulacji metabolizmu na po- 1,5 kg mięśnia! Jak wspaniale jest skon-
ziomie molekularnym. Na tej wiedzy bę- struowany i jak idealnie działa nasz or-
dzie oparte sterowanie treningiem oraz ganizm, skoro tego w ogóle nie odczu-
dozwolone wspomaganie organizmu za- wamy.
wodników, polegające w głównej mierze Komórka mięśniowa, bo najczęściej
na dostarczaniu właściwych substratów o nią chodzi, aby dokonać syntezy czą-
energetycznych w trakcie procesu trenin- steczki tego, a nie innego białka, musi
gowego, w okresie startów lub w proce- mieć następujące 3 informacje:
sie odnowy. 1. Z ilu aminokwasów dane białko
Wspomniana przeze mnie praca do- utworzyć?
tyczyła (pośrednio) zagadnienia treningu 2. Jakie aminokwasy wziąć do synte-
siłowego. Gdy na proces treningowy zy tego konkretnego białka?
spojrzeć od strony biochemii, wówczas 3. W jakiej kolejności (tj. sekwencji)
okaże się że jego celem jest  indukowa- te aminokwasy należy ze sobą połączyć?
nie (czyli doprowadzanie do powstania) Czasami w dydaktyce dane zjawisko
zwiększonych ilości określonych białek lepiej wyjaśnić, posługując się uprosz-
O potrzebie koegzystencji biochemii sportu i teorii treningu 7
czonymi, wziętymi z życia przykładami. ko w foremce w kształcie serduszka).
Dla wielu Czytelników nie jest to ko- Cząsteczki mRNA noszą nazwę iden-
nieczne, ale  Sport Wyczynowy czyta- tyczną jak białko, które jest na nim syn-
ny jest także przez osoby, dla których tetyzowane. Białko aldolaza powstaje na
słownictwo typowo chemiczne jest trud-  mRNA dla aldolazy , łańcuch hemo-
no zrozumiałe, dlatego też, omawiając globiny syntetyzowany jest na  mRNA
współczesne poglądy biochemii na me- dla łańcucha hemoglobiny itp. Podob-
chanizmy treningu, użyję takiego wła- nie jak foremki były wypełniane ciastem,
śnie uproszczonego sposobu. tak też do cząsteczek mRNA musi się
Biosynteza białka w komórkach przy- przyłączać określona ilość aminokwa-
pomina nieco staromodny wypiek ciaste- sów, aby utworzyć dane białko.
czek, którego używają zresztą dzisiaj Jak jest regulowana synteza białek?
jeszcze nasze babcie. Kładą one na bla- Wróćmy do przykładu. Od czego zależeć
chę rozmaite metalowe foremki, jedne będzie ilość wypieczonych  serduszek ?
w kształcie kółek, inne w kształcie ser- Czynnikiem ograniczającym ilość  ser-
duszek, jeszcze inne w postaci trójkątów duszek może być:
itd. Następnie foremki te wypełniają a) ilość foremek (ciasta jest w nad-
ciastem i wstawiają do piekarnika. Po miarze, brakuje foremek) lub b) ilość
pewnym czasie blacha z piekarnika zo- ciasta (są foremki, ale brakuje ciasta).
staje wyjęta, ciastka z foremek oddzie- Podobne ograniczenia mogą dotyczyć
lone i ułożone na talerzu. Jest oczywi- biosyntezy białka. Czynnikiem ograni-
ste, że ilość ciasteczek w kształcie czającym może być ilość cząsteczek
serduszka otrzymanych w jednym wy- mRNA w komórce (foremek), albo ilość
pieku, będzie zależała od tego, jaką ilość aminokwasów (ciasto).
foremek o tym kształcie wypełniła nasza Powróćmy do treningu, przypomnij-
babcia ciastem i wstawiła do piekarnika. my, jaki jest jego cel? Otóż głównym
Podobne reguły obowiązują w trakcie zadaniem  chronicznie powtarzanych
biosyntezy białka. Każde białko syntety- ćwiczeń , czyli  treningu jest zwięk-
zuje się na swojej własnej  foremce , szenie syntezy mRNA (foremek, na któ-
zwanej mRNA (informacyjny kwas ry- rych będą syntetyzowały się białka).
bonukleinowy). Właśnie ta foremka, ten Cząsteczki mRNA powstają w jądrze
mRNA, inny dla każdego białka, posia- komórkowym (proces nazywa się trans-
da wspomnianą informację 1, 2, 3, czy- krypcją, zachodzi na DNA, a substra-
li: ile aminokwasów należy ze sobą po- tami do syntezy mRNA są ogromne
łączyć, jakich aminokwasów należy do ilości cząsteczek ATP, GTP, UTP
tego użyć, oraz w jakiej kolejności na- i CTP). Właśnie na tym poziomie od-
leży je łączyć w procesie syntezy. Istot- bywa się zwykle regulacja procesu
ny jest fakt, że każde białko syntetyzuje syntezy białek.
się na swoim własnym mRNA, powsta- Wez
my dla przykładu cytochrom c,
je w swojej własnej  foremce (ciastko niewielkie białko, zbudowane z 104
w kształcie serduszka powstać może tyl- aminokwasów. Występuje ono w łań-
8 Jerzy Popinigis
cuchu oddechowym mitochondriów, są białka i wolne tRNA, ale są to już
przenosząc elektrony, a więc uczestni- sprawy szczegółowe).
czy w procesie wytwarzania energii po- Reasumując: trening wytrzymałościo-
trzebnej do biegania. Jeżeli dany osob- wy powoduje, że pojawia się jakiś in-
nik nie jest biegaczem długodystanso- duktor, substancja x, która zwiększa syn-
wym, to w jądrach jego komórek mię- tezę mRNA, ale nie tylko mRNA dla
śniowych syntetyzuje się mała ilość cytochromu c, lecz mRNA dla wielu in-
mRNA dla cytochromu c. Odnosząc to nych cząsteczek białkowych, biorących
do naszego przykładu, oznacza to, że udział w procesie oddychania komórko-
mając mało foremek, wytworzymy jedy- wego. Przy odpowiednim żywieniu (za-
nie ograniczoną ilość  ciasteczek , czy- potrzebowanie na białko w diecie przy
li cząsteczek cytochromu c. Co się sta- tego rodzaju treningu jest rzędu 1,4 g na
nie, gdy zaczniemy uprawiać biegi? Otóż kg masy ciała na dobę) wszystkie te  fo-
pod wpływem treningu biegowego poja- remki mRNA zostaną wypełnione ami-
wi się w naszych komórkach jakaś sub- nokwasami (ciastem), powstaną dodat-
stancja, jakiś hipotetyczny związek che- kowe cząsteczki białek, osobnik stanie
miczny, mający właściwości  indukto- się lepiej  wytrenowany .
ra . Działanie  induktora polega na W eksperymencie, opisanym w re-
tym, że zwiększa on syntezę mRNA, cenzowanej pracy, zastosowano trening
czyli foremek. Jeżeli będziemy codzien- siłowy, który miał spowodować powsta-
nie biegać dystans 10 km, to początko- nie nieznanej substancji  z , która z ko-
wo wzrośnie w naszych komórkach ilość lei - działając bezpośrednio, czy też
mRNA dla cytochromu c (foremek do pośrednio, na poziomie jądra komórko-
syntezy tego białka), a następnie - przy wego - miała spowodować, że w tym ją-
wystarczającym dostarczaniu aminokwa- drze zsyntetyzuje się więcej cząsteczek
sów w diecie (czyli ciasta) - będzie moż- mRNA (foremek), na których - po ich
na te dodatkowe foremki wypełnić cia- wyjściu do cytozolu i umieszczeniu się
stem, czyli aminokwasami i w konse- na rybosomach - będzie zachodziła syn-
kwencji doprowadzić do powstania no- teza dwóch podstawowych białek mię-
wych dodatkowych cząsteczek cytochro- śniowych: aktyny i miozyny.
mu c. (Tak naprawdę to substratami tego Załóżmy, że obciążenia treningowe
procesu nie są jednak wolne aminokwa- były prawidłowe i rzeczywiście w wy-
sy, ale cząsteczki aminoacylo-tRNA, niku treningu pojawiły się w zwiększo-
czyli aminokwasy, połączone ze specy- nej ilości cząsteczki mRNA dla aktyny
ficznymi dla siebie cząsteczkami tRNA, i cząsteczki mRNA dla miozyny. Czą-
co pozwala na dopasowywanie się takich steczki te, czyli  foremki , oczekiwały
kompleksów  tRNA-aminokwas do na wypełnienie ich aminokwasami, aby
mRNA na zasadzie komplementarności utworzyć białka. Ale czy owe  foremki
pomiędzy kodonem mRNA i antykodo- zostały odpowiednio wypełnione amino-
nem na aminoacylo-tRNA. Proces nazy- kwasami? W recenzowanej pracy brako-
wamy translacją. Produktami translacji wało jakiejkolwiek informacji o żywie-
O potrzebie koegzystencji biochemii sportu i teorii treningu 9
niu i ilości spożywanego przez badane creatine in the control of muscle protein
osoby białka. A skoro tak, to znaczy, że synthesis.  Journal of Cell Biology
podaż białka nie była kontrolowana i eks- 1974, 62, 145-151). Jej autorzy dowie-
perymentem rządził przypadek. Wśród dli, że kreatyna, (którą od 1928 roku
zawodników, uczestniczących w opisa- uważano głównie za substrat do groma-
nych doświadczeniach, znajdowali się dzenia wiązań wysokoenergetycznych),
zapewne tacy, którzy spożywali odpo- zwiększa także syntezę białek mięśnio-
wiednie ilości białek, i tacy, którzy zjada- wych. Obecnie uważa się ją za typowe-
li ich za mało. Ci zawodnicy, którzy spo- go induktora biosyntezy tych białek,
żywali odpowiednie ilości białka (a za- działa identycznie jak hipotetyczna sub-
potrzebowanie przy treningu siły jest stancja  z , powstająca pod wpływem
ogromne, wynosi 2 g na kg masy ciała treningu siłowego. Na ten mechanizm
na dobę), mogli wypełniać  foremki ami- działania wskazują pewne dane doświad-
nokwasami, syntetyzować białka i stawać czalne, z których wynika, że kreatyna
się  wytrenowanymi . Natomiast ci, któ- zwiększa ilość  dojrzałego mRNA dla
rych dieta była uboższa w białko, mogli aktyny i miozyny (oczywiście dla innych
zupełnie nie reagować na trening. białek też). Należy więc założyć, że ją-
Aby organizm zawodnika stał się dra komórek mięśniowych zawodnika
 wytrenowany , muszą te dodatkowe, poddanego treningowi siłowemu i otrzy-
powstałe w wyniku treningu,  foremki mującego doustną suplementację kreaty-
mRNA zostać wypełnione aminokwa- ną, wytwarzają o wiele więcej cząste-
sami - sportowiec musi więc otrzymać czek mRNA ( foremek ) aniżeli osoby,
w pożywieniu odpowiednią ilość białka która tylko trenuje. Teraz jest już rzeczą
i rozłożyć je na aminokwasy. Jeżeli tego całkowicie zrozumiałą, że aby uzyskać
nie uczyni, to tak jakby te dodatkowe korzystny efekt końcowy,  foremki te
foremki zostały wstawione do piekar- należy wypełnić  ciastem - aminokwa-
nika bez wypełnienia ich ciastem. sami, na które zapotrzebowanie w wa-
Efekt wiadomy -  ciasteczek nie bę- runkach suplementacji organizmu kre-
dzie . Zawodnicy niepotrzebnie się tru- atyną wzrasta ogromnie. Ponieważ tre-
dzili, zwiększyli wprawdzie ilość mRNA ning i kreatyna współdziałają ze sobą
dla aktyny i miozyny, ale szansę na to, w zwiększaniu ilości cząsteczek mRNA
aby stać się  wytrenowanymi , zaprze- ( foremek czekających na wypełnianie
paścili, spożywając zbyt małą ilość biał- ich aminokwasami), okresowo zapotrze-
ka (mają foremki, ale nie wypełnili ich bowanie na białka w diecie może sięgać
ciastem). nawet powyżej 2 g na kg masy ciała na
Gdy chodzi o mechanizm działania dobę. Gdy ten warunek zostanie spełnio-
kreatyny, warto przypomnieć, że praca ny, dochodzi u zawodników do spekta-
która dokonała rewolucji w poglądach kularnych przyrostów masy mięśniowej.
na rolę kreatyny, ukazała się w 1974 (In- Richard Kreider (USA) w swoim refe-
gwall J.S., Weiner C. D., Morales M. F., racie  Przetrenowanie i suplementacja
Davis E., Stockdale F. E.: Specificity of ( Overtraining and Supplementation ),
10 Jerzy Popinigis
wygłoszonym na III ANNUAL ME- sach azotowych zawodników, ile białka
ETING: NUTRITION AND SUPPLE- oni spożywają, ile katabolizują i wyda-
MENTATION w 2000 roku w Pesaro lają (głównie w postaci mocznika). Prof.
(Włochy), podał, że u jego zawodników Jerzy Żołądz
opowiadał mi, że au-
futbolu amerykańskiego (finalisty Super striackiemu narciarzowi, zjazdowcowi,
Bowl w 1999 roku) przy stosowaniu kre- Hermanowi Meierowi, bardzo często
atyny jako dietetycznego suplementu, oznacza się bilans azotowy. Ma to słu-
przyrost masy mięśni w ciągu 3 miesię- żyć kontroli prawidłowości odżywiania
cy wyniósł około 3,5 kg! Poprawiły się i przebiegu działań treningowych.
u nich także wyniki wszystkich testów Biosynteza białka w zjawiskach ada-
wysiłkowych. ptacji organizmu odgrywa zasadniczą
Należy pamiętać, że nadmierna podaż rolę i dlatego na Zachodzie bardzo szyb-
białka nie jest wskazana, może utrudniać ko się rozwija, oparta na biochemii, wie-
adaptację i zmniejszać zdolności wysił- dza o wspomaganiu treningu sportowe-
kowe. Jednak znacznie częściej u spor- go. Przykłady? W internecie za pomo-
towców spotykamy zbyt małe spożycie cą wyszukiwarki NORTHERN LIGHT
białka. Zwraca na to uwagę Andrzej Czytelnicy mogą sprawdzić, że pod ha-
Matuszkiewicz w swojej pracy habili- słem  protein supplementation znajdu-
tacyjnej pt.  Wyczynowe uprawianie je się przeszło 40 tysięcy informacji.
sportu przy ograniczonej podaży biał- Tam, między innymi, w recepcie, okre-
ka w diecie a potencjalne możliwości ślanej nazwą  post training formula ,
antyoksydacyjne organizmu (Wyd. nakazuje się, aby po treningu (nie póz
-
AWF w Gdańsku, 2000). Wskazuje on, niej jednak jak 15 min po jego ukończe-
że u wielu badanych przez niego za- niu), wypić  drink , składający z określo-
wodników, uprawiających różne dyscy- nych ilości białka, zmieszanego z cukra-
pliny sportu spożycie białka jest zbyt mi. Takie postępowanie uważa się jako
niskie, co może ograniczać efekty tre- podnoszące efektywność treningu, po-
ningu. nieważ powstałe w trakcie danej jednost-
Ażeby dobrze zrozumieć podłoże zja- ki treningowej foremki mRNA mają
wiska, jakim jest proces treningowy, krótki okres życia (zaledwie kilka go-
należy naświetlić jego poszczególne dzin), a dla osiągnięcia celu potrzebne
warstwy. Do tego potrzeba wiedzy psy- jest wypełnienie ich białkiem.
chologicznej, fizjologicznej i bioche- Aby białko, używane jako suplement,
micznej. To biochemia zdolna jest obja- miało jak najmniejszą zawartość tłusz-
śnić,  na czym polegają różne efekty czu, zaleca się stosowanie  whey prote-
treningowe (jedne mRNA powstają pod in , czyli białka serwatki (w NOR-
wpływem treningu wytrzymałościowego, THERN LIGHT jest też około 40 tysięcy
inne pod wpływem treningu szybkościo- informacji na ten temat). Zawarte w drin-
wego, a jeszcze inne pod wpływem tre- ku białko ma dostarczyć aminokwasów,
ningu siłowego). To biochemia wyjaśnia natomiast zadaniem cukrów jest nie tyl-
- dlaczego ważne są informacje o bilan- ko podaż substratu do natychmiastowej
O potrzebie koegzystencji biochemii sportu i teorii treningu 11
resyntezy glikogenu, ale także zwiększe- wiek XXI i trzeba się do tego powoli
nie wyrzutu insuliny do krwi, hormonu przyzwyczajać.
ułatwiającego transport zarówno cukrów, Czytelników, gruntownie znających
jak i aminokwasów do mięśnia. Studiu- problem biosyntezy białka i jego rolę
jąc dalej ten problem, można się dowie- w zjawisku adaptacji, pragnę przeprosić
dzieć, że te dodatkowe, powstałe w wy- za zastosowane uproszczenia. Wiadomo
niku treningu, cząsteczki białka można także, że aktywność ruchowa, trening
ochronić przed  samostrawieniem sportowy nie ogranicza się do wywoły-
przez organizm sportowca w fazie ka- wania zmian jedynie w syntezie białek
tabolicznej, występującej w nocy, przez mięśnia, o których pisałem. Zmiany ada-
podanie mu do wypicia przed snem in- ptacyjne dotyczą białek całego ustroju,
nego  drinka , zawierającego tzw.  ni- tj. białek wątroby, serca, nerki, mózgu,
ght protein , mieszaninę dłużej trawio- białek, występujących w ścianach na-
nego białka, co zablokuje enzymy pro- czyń krwionośnych, białek, które odpo-
teolityczne. wiadają za transmisję sygnałów w ukła-
 Im dalej w las tym więcej drzew, dzie nerwowym, cząsteczek białkowych
im więcej chcemy się dowiedzieć o isto- które warunkują adaptację na poziomie
cie i mechanizmach treningu, tym wię- więzadeł i ścięgien, także takich, które
cej potrzeba wiedzy biochemicznej . decydują o naszej pamięci, uczeniu się
Nie należy się jednak dziwić, już mamy itd., itd.