Zdroje energie pro běh aneb běžecká paliva

V našem seriálu jsme již hovořili o energii potřebné pro běh. Mluvili jsme i o živinách jako hlavních zdrojích energie a o jejich významu z pohledu běžeckého výkonu. Nyní se podívejme na biochemické procesy, které při běhu v těle probíhají. Ještě lépe tak budeme rozumět vlastnímu tělu, snadněji budeme umět hospodařit se vzácnou energií, aby se nestalo, že při běhu najednou dojde.

I když nás samozřejmě jako běžce zajímá především déletrvající pohybová aktivita, musíme vzít vše pěkně po pořádku a stručně se zmínit i o těch zdrojích, které dodávají energii jen na velmi krátkou dobu. Ty totiž mají jak na samotném začátku běhu, tak i z pohledu dlouhodobějšího pohybového výkonu nezastupitelný význam.

Na začátku jako jakési pomocné motory pomáhají nastartovat ty hlavní zdroje, o kterých jsme již mluvili v minulém dílu. Protože by následující řádky  někomu skutečně mohly snad až příliš připomínat školní chemii,  omezíme se jen na potřebné biochemické minimum a vše se budeme snažit vidět běžeckýma očima a komentovat z praktického pohledu.

Zažehnutí pomocných motorů na startu

Onen zmiňovaný start pomocných motorů umožňuje chemická látka adenosintrifosfát (ATP), která představuje základní zdroj energie pro svalovou práci. Z chemického hlediska se jedná o molekulu složenou z adenosinu, na kterou jsou navázány tři fosfáty.

Tato vazba v sobě skrývá relativně velké množství energie, která je při jejím rozštěpení uvolněna. Odštěpením anorganického fosfátu se ATP transformuje na adenosindifosfát (ADP) za současného uvolnění energie. Bohužel je ATP ve svalu poměrně málo a pokud by nebylo doplňováno, dojde přibližně za 2 až 4 sekundy k jeho vyčerpání.

Naštěstí existuje několik dalších podpůrných energetických zdrojů, které zpětně doplňují energii ADP a zpětně vytvářejí - resyntezují ATP. Množství ATP tak zůstává dostatečné pro další svalovou aktivitu. První energetický zdroj pro resyntézu ADP na ATP je kreatinfosfát (CP), což je látka přítomná  v našem organizmu také v malém množství, a proto i tento systém postačuje pouze pro časově velmi krátkou svalovou činnost.

V praxi by k úplnému vyčerpání veškerých zásob kreatinfosfátu přeměnou na kreatin, anorganický fosfát a energii došlo také poměrně rychle. Celkové množství kreatinfosfátu postačuje totiž jen pro běh, přesněji řečeno sprint přibližně do 10-12 sekund.

Glykogen a laktát jako často skloňované běžecké pojmy

Po pomocných motorech, přesněji řečeno po vyčerpání „rychlých“ zdrojů energie je při delším běhu organizmus dále odkázán na hlavní palivo – tedy energii živin z přijaté stravy. Jak už víme, jedná se o energii cukrů (sacharidů, pro svalovou práci dostupných ve formě svalového a jaterního glykogenu), tuků (triglyceridů, mastných kyselin) a v některých případech i bílkovin (aminokyselin, proteinů).

Živiny jsou „spalovány“ na naše známé primární zdroje energie (ATP, CP). Spalováním živin rozumíme jejich oxidaci, tedy slučování s kyslíkem. Poté, co jsou tyto látky přijaty ve formě stravy, jsou transformovány a uloženy jako energetická záloha. Zásoby tuků, coby zdroj energie, jsou prakticky nevyčerpatelné a teoreticky postačují pro běh v nízké intenzitě trvající nepřetržitě několik dní.

To stejné bohužel neplatí pro sacharidy, které jsou ukládány ve formě glykogenu ve svalech a v játrech. Množství svalového glykogenu je značně individuální, ale obecně můžeme předpokládat, že vystačí pro přibližně 60-ti minutový běh vyšší intenzitou. Svalové vlákno začíná v této fázi více využívat krevní glukózu a tím šetřit zbylé zásoby svalového glykogenu, sval přechází postupně z čerpání vlastních zásob na zdroje dodávané krevní cestou. Tvorba energie z glykogenu probíhá ve dvou fázích.

V první fázi dochází k rozštěpení glykogenu na jednotlivé stavební kameny glykogenu, molekuly glukózy. Glukóza je posléze složitým procesem štěpena na pyruvát, který vstupuje do tzv. Krebsova cyklu, v kterém probíhá intenzívní tvorba ATP. Při nedostatku kyslíku, tak, jak to vídáme v těžce pracujících svalech se pyruvát promptně přeměňuje na kyselinu mléčnou (laktát), což umožňuje svalům získat okamžitým způsobem 2 moly ATP na 1 molekulu štěpené glukózy (hovoříme o tzv. anaerobní glykolýze).

Tento proces je však energeticky značně nevýhodný, neboť poskytuje 19x méně ATP než za aerobních podmínek, při kterých vzniká z pyruvátu celých 38 molů ATP na 1 molekulu štěpené glukózy.  Tvorba laktátu anaerobní glykolýzou začíná prakticky okamžitě po začátku svalové práce a běží paralelně s s aerobní glykolýzou. S intenzitou pochopitelně stoupá potřeba energie pro svalovou činnost a s rostoucí potřebou energie vzrůstá i požadavek na zásobení kyslíkem. V určitém okamžiku začne být přísun kyslíku nedostatečný, laktátu se tvoří podstatně více a začíná se hromadit v pracujících svalech.

Laktát je kyselé povahy a proto dochází k nežádoucím změnám vnitřního prostředí organizmu – k jeho zakyselení. Běžec tento stav vnímá jako pocit bolesti ve svalech, který vede ke ztrátě jejich síly, ke ztuhlosti, snížení koordinace, zhoršení techniky běhu. Při anaerobním metabolismu glukózy vedoucí k převažující tvorbě laktátu je značné množství potenciální energie glukózy nevyužito.

To znamená, že i běžec s dostatečnými zásobami energetických zdrojů na energii nedosáhne a naráz jako kdyby mu „došla šťáva“. Výsledkem je, že za těchto podmínek nemůže pokračovat v běhu dosavadní intenzitou a je nucen buď zpomalit, nebo v krajním případě úplně zastavit. Obecně platí, že ten běžec, který dokáže dlouhodobě pracovat ve vyšší intenzitě bez hromadění laktátu, je schopen podávat i lepší vytrvalostní výkony.

Nadbytečný laktát je ze svalů dále vyplavován do krevního řečiště. Tento fakt můžeme při řízení tréninku velmi dobře využít. Podle krevního vzorku, přesněji řečeno podle množství laktátu v krvi si lze vytvořit poměrně velmi přesnou představu o režimu, ve kterém právě náš organizmus pracuje a o fyziologických procesech, které v něm při dané intenzitě běhu probíhají. Koncentrace laktátu v krvi v klidu se pohybuje okolo 1-1,5 mmol/l. Po vysoce intenzivním kratším běhu (např. 400 m) se mohou jeho hodnoty dostat až k 15 mmol/l.

Libor Vítek, www.sportvital.cz
Docent lékařské chemie a biochemie na 1. Lékařské fakultě Univerzity Karlovy v Praze. Odborník v oblasti výzkumu oxidačního stresu, nemocí jater a zdravé výživy. Pracuje na IV. Interní klinice a na Ústavu klinické biochemie a laboratorní diagnostiky Všeobecné fakultní nemocnice a 1. Lékařské fakulty Univerzity Karlovy v Praze. Docent lékařské chemie a biochemie na 1. Lékařské fakultě Univerzity Karlovy v Praze. Odborník v oblasti výzkumu oxidačního stresu, nemocí jater a zdravé výživy. Pracuje na IV. Interní klinice a na Ústavu klinické biochemie a laboratorní diagnostiky Všeobecné fakultní nemocnice a 1. Lékařské fakulty Univerzity Karlovy v Praze.