Biochemie - mezioborová témata

 

Biochemie ve vztahu ke sportovním výkonům, dopingu a antidopingu

Studijní text ke stažení: pdf, doc

 

Studijní text

Studijní text je rozdělen do čtyř kapitol. První kapitola (Historie sportovní výživy) se úzce zabývá dějinami výživy ve vztahu k sportovnímu výkonu. Druhá kapitola (Fyziologie sportu) je zaměřena na energetické zdroje pro svalový výkon. Podrobně popisuje biochemické děje, které produkují energii potřebnou při sportovní zátěži v závislosti na délce sportovního výkonu. Třetí kapitola (Povolené podpůrné prostředky ve sportu) se věnuje výživovým prostředkům, které jsou určeny pro aktivní sportovce a jejich význam pro lidský metabolismus. Čtvrtá kapitola (Nepovolené podpůrné prostředky ve sportu) je zaměřena na mediálně proslulé kauzy sportovců spojené s užíváním dopingu, dopingovým látkám, metodám a antidopingu.

 

Historie sportovní výživy

Lidé se zajímali o stravu zvyšující fyzický výkon pravděpodobně před vznikem organizovaného sportu. To bylo založené na myšlence konzumace určitého jídla, obvykle určitého zvířete či rostliny představujícího požadovanou vlastnost. (4) Již před tisíci lety používali tehdejší pravěcí lidé alkoholické nápoje k povzbuzení při loveckých výpravách. Ve sportu jsou první zmínky o podpůrných látkách ze starověkého Řecka, jehož městské státy můžeme považovat za kolébku sportu. Za vzdělané občany byli považováni ti, kteří uměli číst a plavat, což bylo velmi prozřetelné, neboť plavání zachránilo život mnoho Řekům při námořních bitvách v řecko-perských válkách. V každém Polis tak bylo vybudované gymnázium, ve kterém občané mohli cvičit. Obyvatelé Sparty fyzickému tréninku zasvětili celý život, což je hlavním důvodem, proč mohl relativně malý stát vojensky dominovat mezi řeckými státy. Panhelénské hry, zasvěcené bohu Diovy, se staly ztělesněním řecké ideologie o souznění těla i ducha, tzv. kalokagathia. Sportovní hry tak měli mít jak soutěžní tak kulturní význam. Myšlenka duchovní i tělesné krásy je základem novodobých olympijských her, která staví na rovnoprávnosti všech sportovců. (1) Trénink sportovců v antice vykazoval všechny znaky moderního tréninku včetně speciální životosprávy. Sportovci pro zvýšení výkonu konzumovali např. játra z jelena pro větší rychlost, srdce lva pro větší sílu, pro zvýšení vytrvalosti pak atleti pili odvar z přesličky, která měla snižovat prokrvení sleziny, která byla údajně pro vytrvalost nežádoucí. Nejslavnější sportovec Řecka, zápasník Milón z Krótu spořádal cca 10 kg masa a vypil 9 litrů vína (pravděpodobně s vodou). Běžcům pak byla naopak doporučována strava bez masa. (5)
Inkové při slavnostech a náboženských obřadech používali koku, pálením jejich listů kněží navozovali „spirituální“ náladu, používali ji ale zejména příslušníci elit. Podávána pak byla i ve fyzicky náročných profesích kvůli snižování hladu a žízně a také stimulačním účinkům. Z toho důvodu se podávala i poštovním běžcům (viz obr. č. 1), kteří si předávali zásilky jako dnešní štafetoví běžci a zásilka tak mohla putovat až 400 km za den. (6)

Inkové při slavnostech a náboženských obřadech používali koku, pálením jejich listů kněží navozovali „spirituální“ náladu, používali ji ale zejména příslušníci elit. Podávána pak byla i ve fyzicky náročných profesích kvůli snižování hladu a žízně a také stimulačním účinkům. Z toho důvodu se podávala i poštovním běžcům (viz obr. č. 1), kteří si předávali zásilky jako dnešní štafetoví běžci a zásilka tak mohla putovat až 400 km za den. (6)

v
Obrázek č. 1 – Obrázek znázorňuje inckého poštovního běžce. (6)

Ve středověku došlo ke stagnaci sportu a z této doby nejsou zachovány informace o užívání podpůrných prostředků. Moderní sport se zrodil v éře viktoriánské Anglie v prostředí internátních škol. K podávání povzbuzujících či naopak tlumících látek zaznamenáváme při koňských dostizích, kdy se poprvé setkáváme s pojmem doping. Oblíbené se staly cyklistické závody, při kterých se používali prostředky proti únavě, velké dávky vitaminů a různé kombinace drog a alkoholu, což vedlo k prvním úmrtím. Cyklista Arthur Linton zemřel v roce 1896 při závodě Bordeux – Paříž. Příčinnou smrti údajně bylo požití substance známé jako „trimethyl“, směs alkoholu a kokainu. Velký rozvoj opiátu a stimulantů nastal za druhé světové války. Vojákům byly podávány amfetaminy pro zmírnění únavy a opiáty proti bolesti při léčbě zranění. Tyto látky se postupně dostaly i do profesionálního sportu. S vývojem medicíny byly zkoumány i další látky a jejich vliv na lidské zdraví. (1)
V roce 1944 Pitts (7) uvedl, že zvýšený příjem bílkovin nevede ke zvýšení vytrvalosti, má ale pozitivní vliv u sportů silových. Bergström, Hermansen, Hultman a Saltin v publikaci Acta Phisio Scand (8) publikovali v roce 1967 poznatky o zlepšení vytrvalostních výkonů vlivem zvýšení zásob svalového glykogenu a položili tak základ dodnes užívané tzv. sacharidové superkompenzace. Sacharidová superkompenzace ve smyslu sportovního tréninku znamená střídání fyzické zátěže a odpočinku. Využívá schopnosti organismu reagovat na vyšší fyzickou zátěž doplněním energetických zdrojů. Principem sacharidové superkompenzace je příjem nízkých dávek sacharidů v kombinaci s vysokou fyzickou zátěží a následně vyšší příjem na sacharidy bohaté potraviny s tréninkem o nízké intenzitě. (9)
Tato metoda byla během let modifikována, aby následně nedošlo vlivem vysokého příjmu sacharidů k nadváze sportovců, případně aby vlivem hyperglykemie nehrozila únava sportovce. To vedlo mj. k vývoji sacharidových tyčinek a gelů, které mají za úkol dodat sportovci vysoké dávky sacharidů před závodem. Je vhodná pro fyzickou zátěž trvající déle než dvě hodiny, například pro maratonský běh. Ve fitness sportech je využívána „extrémnější“ forma sacharidové superkompenzace, která kombinuje diety a trénink k tomu, aby byly odvodněny podkožní tkáně a došlo tak k odhalení svalů. (10) Koncem 80. let se začaly zkoumat tzv. BCAA (branched-chain amino acid, větvené aminokyseliny) a jejich vliv na vytrvalostní výkon. V této době již byly ve fitcentrech používány přípravky s proteinovými koncentráty, do kterých byly postupně přidávány také aminokyseliny. Sportovci pak při budování svalové hmoty začaly konzumovat proteinové přípravky nejen po zátěži ale přímo v tréninku. (11)

Fyziologie sportu

Na svalový stah je zapotřebí energie, která je dodána hydrolýzou molekul ATP (adenosintrifosfátu), které získáváme několika možnými ději. Jako první se odbourávají volné zásoby této molekuly (ATP je v určité míře po dobu několika sekund volně k dispozici). Nemá-li tělo již k dispozici molekuly ATP, musí si je vytvořit na základě biochemických procesů: hydrolýzou CP (kreatinfosfátu); odbouráním glukosy na pyruvát (ten se může dále odbourávat buď anaerobně, tj. za nedostatku kyslíku, na laktát nebo aerobně, tj. za dostatku kyslíku, na acetylkoenzym A, který se následně odbourává až na CO2 v citrátovém cyklu); lipolýzou a následnou β-oxidací uvolněných mastných kyselin na acetylkoenzym A, který se následně opět odbourává až na CO2 v citrátovém cyklu; odbouráváním aminokyselin a oxidativní fosforylací v dýchacím řetězci. Při různých délkách sportovní zátěže (viz dále) se tedy mění zdroje energie a podíly metabolických dějů, které jsou využívány k energetickým nárokům, viz obr. č. 2 a 3. Jako energetické substráty (zdroje energie) lidský organismus využívá ATP, CP, glukosu, svalový glykogen, lipidy a aminokyseliny (v pořadí od substrátu, který je využit jako první, po substrát, který je využíván jako poslední v pořadí). Z tabulek vyplývá, že je velmi důležité, jaký sport je vykonáván, resp. jak dlouhou dubu trvá sportovní výkon. Je totiž zcela odlišné jakými procesy získává organismus energii při krátkodobé zátěži, střednědobé zátěži či dlouhotrvající sportovní zátěži (viz dále).

energie a délka sportovního výkonu
Obrázek č. 2 – Graf znázorňující závislost různých zdrojů energie na délce sportovního výkonu (v rozmezí 0 až 140 s).  Upraveno podle (10).

energie a délka sportovního výkonu

Obrázek č. 3 – Graf znázorňující závislost různých zdrojů energie na délce sportovního výkonu (v rozmezí 0 až 140 min). Upraveno podle (10).           

Krátkodobá rychlostní zátěž

Jedná se o sprinty, např. 100 m a 200 m. Doba trvání se pohybuje od 10-20 s. Hlavním zdrojem energie jsou využívány (hydrolyzovány) makroergické sloučeniny ATP (adenosintrifosfát, obr. č. 5) a CP (kreatinfosfát, obr. č. 4). Makroergické sloučeniny jsou látky, které jsou schopné v sobě akumulovat, uschovat, přenášet a v případě potřeby uvolňovat Gibbsovu energii. „Makroergičnost“ polyfosfátů (ATP i CP) je vysvětlena tím, že fosfor netvoří ochotně dvojné vazby a jeho vazba s kyslíkem je semipolární. K tomu jsou zde kumulovány negativní náboje na atomech kyslíku. Výsledkem je nestabilní molekula. (12) Zásoby ATP, kterými lidské tělo může disponovat, vydrží jen několik sekund. V těle dochází k hydrolýze ATP na ADP (adenosindifosfát) a Pi (anorganický fosfát), což poskytuje energii pro téměř všechny energetické procesy v těle: ATP → ADP + Pi + energie.
ATP se rychle resyntetizuje z CP (obr. č. 4). Při delší sportovní zátěži je potřeba získat energii i z dalších substrátů (11), viz dále. ATP je nukleotid tvořený bází adeninem, sacharidem ribofuranosou a trifosforečnou kyselinou (resp. jejím zbytkem). Mezi adeninem a ribosou je N‑glykosidová vazba, fosfátové skupiny jsou spojeny anhydridovými vazbami a k ribose jsou připojeny esterovou vazbou (viz obr. č. 5).


atp a kreatinfosfát
Obrázek č. 4 – Vztah mezi ATP a CP. 
adenosintrifosfát
Obrázek č. 5 – Vzorec ATP.    

Rychlostně-vytrvalostní zátěž

Jedná se například o běh na 400 m, doba trvání cca 45-60 s. K obnově ATP je kromě CP využíván především monosacharid glukosa. Dochází k anaerobnímu odbourávání glukosy (neboli k anaerobní glykolýze), tedy k odbourávání glukosy, kdy není plně využíván molekulární kyslík, intenzita zátěže je vysoká a doba trvání krátká. Glukosa se v organismu nejprve odbourá na pyruvát, který je za anaerobních podmínek odbourán na laktát (viz obr. 6). Přítomnost laktátu se projevuje bolestivostí svalů a brání v další sportovní aktivitě. Anaerobní glykolýza má mnohem menší energetický výtěžek než aerobní glykolýza (viz dále), nastupuje však rychleji. Při této intenzivní sportovní aktivitě již není možné běžet na maximum, rychlost resyntézy ATP ze sacharidů je asi 10 krát pomalejší než z CP. Výhodou anaerobní glykolýzy je její pohotovost, organismus ji využívá ve chvíli, kdy se aerobní glykolýza ještě nestihla uplatnit a také v situaci, kdy intenzita aerobního odbourávání glukosy dosáhla maxima a organismus již není schopen ji zvýšit, sportovec se pohybuje nad tzv. – anaerobním prahem. Glukosu organismus (tedy i sportovec) získává rozkladem zásobního polysacharidu glykogenu, který se nachází z části v játrech, ve větším množství pak v kosterních svalech. Glykogen je tvořen dlouhými rozvětvenými polysacharidovými řetězci glukosy, které jsou odštěpovány za spotřeby ATP. (11)


Schéma anaerobního odbourávání glykolýzy

Schéma anaerobního odbourávání glykolýzy
Obrázek č. 6 – Schéma anaerobního odbourávání glykolýzy.

Krátkodobá vytrvalostní zátěž

Je to například běh na 800 m, doba zátěže 105-120 sekund. Hlavním zdrojem k obnově ATP je glukosa (ze svalového glykogenu), která je štěpena anaerobní glykolýzou za tvorby laktátu. Začíná se zde však uplatňovat i aerobní glykolýza, kdy je spalování glukosy výrazně účinnější. (11) Při aerobním odbourávání je pyruvát odbouráván na acetylkoenzym A (viz obr. č. 7), který je následně odbourán v citrátovém cyklu až na oxid uhličitý (viz obr. č. 8). Během aerobního odbourávání glukosy vznikají vedle molekul ATP i tzv. redukované koenzymy NADH (nikotinamidadenindinukleotid) a FADH2 (flavinadenindinukleotid). Redukované koenzymy jsou následně zpětně oxidovány v dýchacím řetězci (viz dále), kde též dochází k produkci ATP (jedná se o tzv. oxidativní fosforylaci).

Schéma aerobního odbourávání pyruvátu
Obrázek č. 7 – Schéma aerobního odbourávání pyruvátu.

citrátový cyklus
Obrázek č. 8 – Schéma citrátového cyklu - odbourávání acetylkoenzymu A. (3)

Střednědobá vytrvalostní zátěž

Jsou to běhy na 1500 m až 5000 m, doba trvání zátěže 3:30-13 minut. K obnově ATP je využívána glukosa (ze svalového glykogenu), která je odbourávána aerobní glykolýzou a následným odbouráním v citrátovém cyklu a dýchacím řetězci (viz dále). Výhodou celé této oxidativní fosforylace je vysoká efektivita při získávání chemické energie, laktát se tvoří méně intenzivně a stačí se průběžně odbourávat. Tento proces však nastává pomaleji a limituje jej přísun kyslíku. (11)

Dlouhodobá vytrvalostní zátěž

Jako příklad slouží běhy na 5000 m až 21 km (půlmaraton). Doba trvání zátěže je 13 až 60 minut. Z počátku je hlavním zdrojem ATP glukosa metabolizovaná oxidativní cestou. Po 20-30 minutách se s aerobní glykolýzou začíná uplatňovat lipolýza (hydrolýza tuků na glycerol a mastné kyseliny) a následně β-oxidace (odbourávání mastných kyselin), kdy jsou k výrobě energie využívány tuky. Aerobní glykolýza je nadále hlavním zdrojem energie, s prodlužující zátěží se však podíl lipolýzy a následné β-oxidace zvyšuje. Zásoba svalového glykogenu může být navíc vyčerpána.
Před vlastním odbouráním se mastná kyselina nejprve aktivuje za vzniku acylkoenzymu A. Molekula acylkoenzymu A však sama neprojde mitochondriální membránou, nejprve se musí navázat na přenašeč karnitin za vzniku acylkarnitinu. Acylkarnitin je aktivně transportován transferasou na vnitřní stranu mitochondrie, kde se komplex rozpadá. Karnitin se vrací zpět do cytoplasmy, mastná kyselina se opět spojí s koenzymem A za vzniku acylkoenzymu A (viz obr. č. 9).

Přenos mastné kyseliny přes membránu
Obrázek č. 9 – Přenos mastné kyseliny přes membránu. (3)

V matrix pak dochází k β-oxidaci mastných kyselin. Název vlastní β-oxidace je odvoz od chemických změn, které se odehrávají především na β uhlíku mastné kyseliny. Ten se za vzniku ketoskupiny labilizuje a z mastné kyseliny se odštěpí dvouuhlíkatý zbytek, acetylkoenzym A (viz obr. č. 10). Např. z kyseliny palmitové tak postupně vznikne celkem osm molekul acetylkoenzymů A, které se energetický využívají v citrátovém cyklu a dýchacím řetězci (stejně tak, jako acetylkoenzym A vznikající při aerobním odbourávání glukosy), viz obr. č. 11. Zkrácením mastné kyseliny o jeden dvouuhlíkatý zbytek vznikají redukované koenzymy NADH, FADH2, které se opět oxidují v dýchacím řetězci (viz obr. č. 11).

Schéma β-oxidace mastných kyselin
Obrázek č. 10 – Schéma β-oxidace. (14)
Odbourávání pyruvátu a mastné kyseliny na acetylkoenzym A a jeho následné odbourávání v citrátovém cyklu a dýchacím řetězci
Obrázek č. 11 – Odbourávání pyruvátu a mastné kyseliny na acetylkoenzym A a jeho následné odbourávání v citrátovém cyklu a dýchacím řetězci. (3)

Velmi dlouhá vytrvalostní zátěž

Jako příklad vytrvalostní zátěže je uveden maratonský běh (42,5 km) či ještě delší tratě, kdy je doba trvání 2 a více hodin. Jako zdroj energie je využívána aerobní glykolýza (hladina svalového glykogenu však může být již vyčerpána) a z velké části také lipolýza a následná β‑oxidace. Po cca 90 minutách zátěže se do procesu získávání energie zapojují také aminokyseliny (tzv. alaninový cyklus, který je spojen s degradací aminokyselin ve svalech a s glukoneogenezí v játrech, viz obr. č. 12). Pokud intenzita zátěže nedosahuje tzv. anaerobního prahu, je podíl lipolýzy na vytváření ATP vysoký (40 %). Při nižší zátěži je podíl získávání energie z lipidů ještě vyšší.

Alaninový cyklus
Obrázek č. 12 – Alaninový cyklus.

Povolené podpůrné prostředky ve sportu

Při vrcholovém sportu sportovec není schopen doplnit všechny potřebné prvky a vitaminy pouze z jídla. K ochraně sportovcova zdraví je tak obvykle potřeba užívat povolených výživových doplňků. Mezi sportovci nejčastěji používané výživové doplňky patří:

  1. sacharidové doplňky, proteinové doplňky či jejich kombinace,
  2. kofein,
  3. jedlá soda,
  4. aminokyseliny,
  5. oxokyseliny,
  6. tuky,
  7. vitaminy a
  8. minerální látky.

Sacharidovo-proteinové doplňky

Sacharidovo-proteinové doplňky slouží k doplnění bílkovin potřebných pro regeneraci svalů a lehce stravitelných sacharidů. Intenzivním tréninkem dochází k mikroskopickým poruchám svalových buněk. Regenerace probíhá tak, že se bílkoviny obnoví na vyšší úrovni než před tréninkem, což pozorujeme jako růst svalů, pokud se jedná o svalový trénink. Nabídka těchto koncentrátů se liší v procentuálním zastoupení proteinů. Výrobky s 40 % bílkovin se označují jako gainery, s větším procentuálním zastoupením bílkovin jsou pak označovány jako proteinové doplňky. Aby nedošlo k nežádoucí stimulaci sekrece insulinu, neměla by jedna dávka obsahovat více než 30 g sacharidů (sacharidy by se pak ukládaly do tukových zásob).

Kofein

Dříve byl kofein na seznamu zakázaných látek, za zakázané se považovala koncentrace v moči 12 μg.ml-1. I vzhledem k rozšířenosti kofeinu mezi běžnou populací od roku 2004 jako doping nefiguruje. Kofein má podobnou strukturu jako adenosin a váže se tak na adenosinové receptory v mozku. Adenosin navázaný na tyto receptory způsobuje únavu. Když je na adenosinových receptorech navázaný kofein, nedochází k únavě organismu. Nicméně tělo se přizpůsobuje a při konzumaci kofeinu si vytváří další adenosinové receptory. Ke zmenšení únavy je pak potřeba navyšovat dávky kofeinu. Kofein tak stimuluje činnost mozku a oddaluje pocit únavy, což může nepřímo zlepšit vytrvalostní výkon. Nejvýznamnější účinek je zvýšení sekrece katecholaminů (adrenalin a noradrenalin), které zajišťují spojení mezi neuronem a efektorovou tkání. Kofein má také přímý účinek na cyklický adenosinmonofosfát (cAMP) díky kterému se zvyšuje lipolýza a tím i β-oxidace mastných kyselin. Tím kofein šetří svalový glykogen organismu a prodlužuje čas do jeho vyčerpání. (11)

Jedlá soda

Jedlá soda (soda bikarbona) se často používá k potlačení pyrosy – pálení žáhy. Schopnost neutralizovat lokální kyselost v jícnu lze využít i k potlačení metabolické acidosy, která vzniká při intenzivní krátké zátěži. Pyruvát se totiž při této zátěži odbourává anaerobně za vzniku laktátu (kyseliny mléčné), který se ukládá ve svalech. Vzestup vodíkových kationtů (protonů) nad určitou mez potlačí přenos energie a schopnost svalů se kontrahovat a donutí sportovce snížit intenzitu zátěže. (15)

β-alanin

Intravenózní acidosa je hlavní příčinou únavy během sportovní zátěže. K udržení stálosti pH ve svalech lidský organismus využívá pufrační systémy, jedním z nich je karnosin. Je to cytoplasmatický dipeptid, který se skládá z esenciální aminokyseliny L-histidinu a β‑alaninu. Jeho funkce je neuroprotektivní (používá se při léčbě autismu), ochrana proteinů před glykosidací (navázání molekul sacharidů na bílkovinu), působí také jako antioxidant. Svalové buňky karnosin nemohou transportovat z krevní plasmy, proto je potřeba jej nově nasyntetizovat, což zprostředkovává enzym karnosin synthetasa (viz obr. č. 13). Ta má větší afinitu k l‑histidinu než k β-alaninu, proto se ukázalo, že koncentrace β-alaninu je při syntéze karnosinu limitujícím faktorem. Lidský organismus neumí přeměnit α-alanin na β-alanin. Ten je produkován v játrech při degradaci uracilu, což je relativně malé množství. Podle studií bylo prokázáno, že suplementace β-alaninu zvýšila sportovní výkon jak u silových tak u vytrvalostních sportovců při užívání alespoň po dobu 4 týdnů v průběhu sportovního tréninku. (16)

Schéma syntézy karnosinu
Obrázek č. 13 – Schéma syntézy karnosinu. (17)

Aminokyseliny

Ve sportovní přípravě se nejvíce používají tzv. BCAA z anglického branched chain amino acids, tedy aminokyseliny s rozvětveným řetězcem. Patří mezi ně leucin, isoleucin avalin. Jsou používány před sportovní zátěží na ochranu svalových vláken a zejména pak po tréninku k doplnění esenciálních aminokyselin, které se dobře vstřebávají z trávicího ústrojí. (11)

Oxokyseliny

Oxokyseliny (ketokyseliny) mohou vstupovat do citrátového cyklu a být využity jako náhradní energetický zdroj. Z oxokyselin mohou transaminací vznikat aminokyseliny (viz obr. č. 14).

Schéma transaminace
Obrázek č. 14 – Schéma transaminace. (18)

Po vytrvalostním výkonu je organismus sportovce zaplaven metabolity z narušených svalových bílkovin. V tuto chvíli se potřebuje zbavit přebytku do určité míry dusíkatých metabolitů (amoniak, močovina). Při proteosyntéze z aminokyselin by vznikalo více dusíkatých metabolitů a doba regenerace by se tedy prodloužila. Použitím ketokyselin docílíme jejich transaminaci, což vede k detoxikaci dusíkatých látek a zvýšení aminokyselin pro podporu proteosyntézy potřebné k obnově poškozených svalových vláken. (11)

Tuky

Z hlediska stravitelnosti a nežádoucího ukládání tuků jsou pro sportovce (i nesportující) vhodnější tuky rostlinného původu, které jsou tekuté za pokojové teploty, tedy rostlinné oleje. Kvalitní složení mají také tuky tvořené vodními řasami, které tvoří potravu pro plankton a vyšší vodní živočichy. Některé tuky hrají důležitou roli v regulaci krevního tlaku, kvality krve, metabolismu tuků a činnosti mozku. Potřebné jsou i pro vstřebávání některých vitaminů. Ve výživě sportovců mají tuky ochranný vliv na současně přijímané proteiny ve stravě, omezují jejich přeměnu na pouhou energii. (19)
Konjugované kyseliny linolové (CLA) patří do skupin isomerů kyseliny linolové ((cis,cis)-oktadeka-9,12-dienové) a je jim připisováno mnoho biologických účinků: antikarcinogenita či modulace imunity a změny v tělesném složení (redukci tělesného tuku). Ve výživových doplňcích se setkáme především se dvěma isomery: kyselinou (cis,trans)‑oktadeka-9,11-dienovou a kyselinou (trans,cis)-oktadeka-10,12-dienovou, viz obr. č. 15. (31) Bylo prokázáno, že suplementací CLA byl snížen tělesný tuk o 4 % během 12 týdnů, jak u fyzicky aktivních a zdravých jedinců, tak u lidí trpících obezitou. (20)

Vzorce kyseliny (cis,trans)-oktadeka-9,11-dienové (vlevo) a kyseliny (trans,cis)‑oktadeka-10,12-dienové (vpravo)
Obrázek č. 15 – Vzorce kyseliny (cis,trans)-oktadeka-9,11-dienové (vlevo) a kyseliny (trans,cis)‑oktadeka-10,12-dienové (vpravo).

Vitaminy

Vitaminy je souhrnné označení pro skupinu organických látek, které mají v organismu funkci koenzymů mnohých enzymů. Až na výjimky lidské tělo nedokáže vitaminy syntetizovat, proto je důležitý jejich příjem z potravy. Ve sportovní výživě vitaminy zaujímají důležité místo, neboť jejich absence může vést k poklesu výkonnosti. Nadměrné užívání vitaminu ale ke zlepšení výkonu nevede. Například vitaminy řady B zasahují do metabolismu sacharidů, tuků i bílkovin a podílí se tedy i na tvorbě energie. Všechny vitaminy s antioxidačním působením, tedy vitamin A, E a C mají schopnost potlačit oxidační stres, který je při vrcholných sportovních výkonech enormní. (11)

Minerální látky

Železo (resp. jeho ionty) je klíčovým prvkem nutným pro transport kyslíku z atmosféry do tkání a využití O2 v buňkách. Má významnou roli v metabolismu během sportovní zátěže. Obzvlášť u vytrvalostních sportovkyň nedostatek iontů železa, způsobující anémii, může vést ke stagnaci či poklesu výkonnosti. (11)
Hořčík (resp. jeho ionty) se účastní mnoha enzymatických procesů včetně hydrolýzy ATP, přeměny lipidů a proteinů, glykolýzy. Sportovci doplňují hořčík zejména kvůli prevenci svalových křečí. (11)
Zinek (resp. jeho ionty) je součástí více než 300 enzymů. Účastní se v procesech syntézy nukleových kyselin, proteosyntéze, diferenciaci buněk a jejich replikaci. Dále má regulační funkci.

Nepovolené podpůrné prostředky ve sportu

Definovat doping není úplně jednoduché. Podle antidopingového kodexu z roku 2004 se pozitivním testem na doping rozumí přítomnost zakázané látky, jejího metabolitu či indikátoru v těle sportovce, včetně látek doping maskujících. Dále odmítnutí dopingové kontroly či jakýkoli podvod při dopingové kontrole. Ve zkratce lze ale dopingové látky označit za takové, které sportovci přináší velkou výhodu oproti jeho soupeřům, při čemž užívání těchto látek může způsobit akutní či chronické zdravotní následky.

Sportovci s dopingovou minulostí

Marii Šarapovové, slavné ruské tenistce, byl prokázán doping za užívání látky meldonium (viz obr. č. 16), která byla přidána na seznam zakázaných látek v lednu 2016 světovou antidopingovou agenturou (WADA). (21) Meldonium se užívá na léčení ischemických srdečních poruch. Byl používán sovětskou armádou ve válce proti Afganistanu, kde měl vojákům pomoci ke zvýšené odolnosti vůči enormní zátěži a rychlejší regeneraci. Byl hodně používán zejména ruskými sportovci. Marii byl udělen trest na 2 roky bez možnosti závodit, trest jí byl následně snížen na 9 měsíců.

meldonium
Obrázek č. 16 – Vzorec meldonia.

Meldonium (2-(2-karboxyethyl)-1,1,1-trimethyl-hydrazinium) je terciární amin odvozený od hydrazinu. Meldonium má kardioprotektivní účinek, který zlepšuje stav pacientů po infarktu myokardu. (22) Působí jako adaptogen, tedy látka zvyšující odolnost organismu proti stresovým situacím (adaptovat se na ně), což bylo využito ke zlepšení psychického a fyzického výkonu sportovce.

Lance Armstrong je americký cyklista a sedminásobný vítěz Tour de France.  Po překonání rakoviny a vítězstvích v nejslavnějším cyklistickém závodě na světě byl pro mnoho lidí hrdinou. Zpráva o jeho dopingu byla velkým šokem pro širokou veřejnost také vzhledem k tomu, že opakovaně vystupoval proti zneužívání dopingových látek. Podle jeho tréninkových partnerů byl právě Armstrong strůjcem celé dopingové mašinérie, zahrnující doktory, trenéry, závodníky, majitelé jeho cyklistické stáje Postal Service Pro Cycling Team a dokonce vedení cyklistické antidopingové organizace.  Při dopingových testech mu v krvi byl nalezen EPO – erytropoetin, který zvyšuje tvorbu červených krvinek. (23)

Marion Jonesová, americká sprinterka, byla proslavena zejména pěti olympijskými medailemi z OH v Sydney 2000, což ji spolu s jejími světovými rekordy na 100 m a 200 m učinilo jednou z nejúspěšnějších sportovkyň své éry. Pochybnosti o zneužívání dopingu začaly poté, co několikrát odmítla dopingovou zkoušku. Po několika letech soudních jednání se Jonesová přiznala k užívání nepovolených podpůrných prostředků, zejména steroidního hormonu nandrolonu, somatotropinu a EPO. Jako jedna z mála sportovců byla odsouzena k 6 měsícům veřejně prospěšných prací. (24) Náklady na obhajobu jejího případu a vrácení peněz z atletických mítingů za vítězství Jonesovou dostaly do velkých finančních potíží. Z podvodu byl usvědčen i její tehdejší parter, trenér a vrcholový sportovec Tim Montgomery, který byl zapleten do rozsáhlé sítě zneužívání dopingu mezi americkými sportovci. (25)

Diego Maradona je dodnes považován za nejlepšího fotbalistu světa. Kombinace jeho rychlosti, reflexů, dovednostmi s míčem a nízkou postavou z něj učinili nejžádanějšího fotbalistu své doby, při čemž překonal rekordní částku (dvakrát) za přestup do jiného klubu. Svůj národní tým Argentiny několikrát vedl na MS světa ve fotbale, v roce 1986 v Mexiku jako kapitán se svým týmem vybojovali titul mistrů světa. Od roku 1985 – 2004 byl Maradona závislý na užívání kokainu, za což mu byla v roce 1991 pozastavena fotbalová činnost. Po sériích skandálů, kdy byl Maradona pod vlivem alkoholu a návykových látek, definitivně ukončil svou sportovní kariéru v roce 1997. Po letech špatné životosprávy musel být několikrát hospitalizován, zejména kvůli jeho nadváze a závislosti, které vedly k srdečním problémům.

Dopingové látky a metody zakázané celoročně

Definice dopingu

Doping je definován jako porušení jednoho, nebo více antidopingových pravidel, uvedených v článcích 2.1 až 2.10 Světového antidopingového kodexu. (21) Stručně řečeno se jedná o použití, držení či obchodování se zakázanými látkami nebo zakázanými metodami, neposkytnutí odběru vzorku antidopingové kontrole, porušení povinnosti informovat o místě pobytu a podvádění v průběhu jakékoliv části antidopingové kontroly. (21)

Anabolické steroidy

Mezi anabolické steroidy zneužívané ve sportu patří testosteron a látky jemu podobné. Vzhledem k tomu, že testosteron si lidské tělo vyrábí samo, bylo z počátku poměrně těžké určit exogenně podávaný testosteron. Stanovil se tedy limit poměru testosteronu a jeho metabolitu epitestosteronu (do 6,5). Užívání anabolik urychluje regeneraci a vede ke zvýšení svalové hmoty a síly. Není tedy divu, že je nejrozšířenější u silových sportů. Vedlejší účinky dopingu anabolik mohou vést k reprodukčním onemocněním až sterilitě, onkologickým onemocněním (karcinom prostaty), cirhose jater a dermatologickým onemocněním (akné, plešatost). U žen se navíc projevuje maskulinizace, tedy zhrubění hlasu, zvýraznění mužských pohlavních znaků, porucha menstruačního cyklu. (11)

β2-agonisté

β2-agonisté jsou látky stimulující β receptory pro neurotransmitery (adrenalin či noradrenalin) sympatické části nervové soustavy, které se nacházejí v různých tkáních, včetně svalů a tukové tkáně. Nejznámějšími zástupci β2-agonistů jsou salbutamol, salmeterol a terabutalin, které se užívají k léčbě astmatických onemocnění. β2-agonisté vykazují také svalově anabolické a lipolytické vlastnosti. Sportovci mohou požádat o tzv. terapeutickou výjimku, pokud se léčí na astma. (11)

Peptidové hormony

Ve vytrvalostních sportech je nejčastěji používán peptidový hormon erytropoetin (EPO), který stimuluje syntézu erytrocytů a tím vazebnou kapacitu organismu pro kyslík. Umělým podáváním EPO ale stoupá viskozita krve a při tělesné zátěži hrozí riziko vzniku trombu (tj. krevní sraženiny) či selhání krevního oběhu. Anabolické účinky má somatotropin, růstový hormon. Jeho působení zlepšuje insulin, který se při dopingu často podává společně. Zvýšený přísun růstového hormonu může vést k akromegálii (zvětšení koncových částí těla), artralgii (bolestivost kloubů) a myopatii (bolestivost svalů). (11)

Diuretika

V dopingu jsou diuretika zneužívána ke snížení koncentrace zakázaných látek kvantitativně stanovovaných v moči navozením rychlejšího vyměšování moči. Ve sportech s váhovými kategoriemi se používají diuretika ke snížení tělesné hmotnosti, rychlá redukce hmotnosti může vést k dehydrataci až hypovolemickému šoku, tedy k nedostatečnému průtoku krve ke tkáním a orgánům. (11)

Zakázané metody

Mezi nejčastěji používané zakázané metody je krevní doping, kdy se sportovci odebere krev určitou dobu před závodem (například při pobytu ve vyšší nadmořské výšce, kdy se přirozeně zvyšuje produkce EPO), zpětnou aplikací krve se nárazově zvýší transportní kapacita organismu pro kyslík, využívaná zejména u vytrvalostních sportů. Mohou se ale projevit nemoci spojeny s manipulací s krví (žloutenka, HIV, vpravení nekrózních krvinek). (11)

Látky zakázané při soutěžích

Stimulancia: Zvyšují bdělost působením na šedou kůru mozkovou. Řadíme mezi ně efedrin, kokain a amfetamin. Sportovci si tedy musí dávat pozor na léčiva obsahující efedrin, který se používá u některých léků na kašel. Kokain je rekreační droga, z etických důvodů jej však sportovci nemohou užívat při závodním období. (11)
Narkotika: Působí jako analgetika a zvyšují práh bolesti. Patří sem morfin a jeho deriváty (heroin, methadon). Vedlejšími účinky je zejména psychická a fyzická závislost. (11)
Kanabinoidy: Marihuana a hašiš jsou brány spíše jako rekreační drogy, přestože na sportovní výkon mají spíše negativní účinek jako je letargie, z etických důvodů je jejich užívání sportovci zakázáno během soutěží. (11)

Antidoping

Vrcholným orgánem v boji proti dopingu je světová antidopingová organizace WADA (worl antidoping agency). Úzce spolupracuje s Olympijským výborem a zaštiťuje jednotlivé antidopingové výbory. V ČR jsou sportovci bráni na dopingové testy během tréninků a závodů. Sportovci zařazeni do seznamu (obvykle profesionální sportovci) musí povinně informovat o místě svého pobytu, kde jsou k zastižení pro případnou dopingovou kontrolu. Dopingová kontrola se nejčastěji provádí formou odebrání vzorku moči, případně krve. Obě varianty jsou pro sportovce poměrně nepříjemné. (2)

Použitá literatura

  1. WAIC, M. Doping v proměnách času. In: Problematika dopingu se zaměřením na sport dětí a mládeže. Praha: Univerzita Karlova, Fakulta tělesné výchovy a sportu, 2016, s. 16-27.
  2. MEZULIÁNÍKOVÁ, D. Nepovolené podpůrné prostředky a prevence proti nim. Bakalářská práce. Praha: Univerzita Karlova, Přírodovědecká fakulta, 2015 .
  3. TEPLÁ, M. Studium biochemie. [online]. 21.11.2013. [citace: 13. 11. 2017]. Dostupné z: http://www.studiumbiochemie.cz/.
  4. MAYER, J. a B. BULLEN. Nutrion and athletics performance. Harvard University School of Public Health, Boston, 1960, vol. 40, n. 3, p. 848-856. Rovněž dostupné z: https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/00325481.1959.11712731?journalCode=ipgm20.
  5. KOUŘIL, J. Doping v antice. In: Problematika dopingu se zaměřením na sport dětí a mládeže. Praha: Univerzita Karlova, Fakulta tělesné výchovy a sportu, 2016, s. 28-41.
  6. KŘÍŽOVÁ, M. Inkové. Praha: Aleš Skřivan, 2006.
  7. PITTS, G. C., F. C. Consolazio,  R. E. Johnson,  J. Poulin,  A. Razoyk  a J. Stachelek. Dietry protein and physical fitness in temperate and hot enviroments. The Journal of Nutrition. 1994, vol. 27, n. 6, p. 497–508.
  8. BERGSTORM, J., L. HERMANSEN, E. HULTMAN a B. SALTIN. Diet, muscle glycogen and physical performance. Acta Phisio Scand, 1967, vol. 71, n. 2-3, p. 140-150.
  9. EBERLE, S. G. Endruance sports nutrion. Campaign: Human Kinetics, 2013.
  10. WILDMAN, R., B. Miller a C. WILBORN. Sports and fitness nutrition. Kendall Hunt Publishing,2004.
  11. VILIKUS, Z. Výživa sportovců a sportovní výkon. Praha: Karolinum, 2015.
  12. Kolektiv autorů. Biochemie – základní kurz. 3. vyd. Praha: Karolinum, 2005.
  13. FENDRYCHOVÁ, A. Praktické úlohy pro výuku biochemie, Struktura proteinů. Rigorózní práce. Praha: Univerzita Karlova, Přírodovědecká fakulta, 2015  2015.
  14. ULBRICHOVÁ, Iva. Nauka o lesním prostředí [citace: 26. 6. 2014]. Dostupné z: http://fld.czu.cz/vyzkum/nauka_o_lp/zal_13_12_2012/chemie/chemie.html.
  15. HARRISON, A. a K. Thompson. Ergogenic aids: sodium bocarbonate. In: Peak Performance, 2005, p. 45-50.
  16. ARTIOLI, G. G., B. GUALANO, A. SMITH, J. STOUT a A. H. LANCHA jr. The Role of B-alanine supplementation. In: Medicine and Science in sport and excercise, 2009, p. 1162-73.
  17. Beta-Alanine & Carnosine - PeterBond.nl[online]. 2014. [citace: 13. 11. 2017]. Dostupné z: https://peterbond.nl/beta-alanine-carnosine/.
  18. Aminokyseliny. Biochemie [online]. [citace: 5. 4 2018]. http://web2.mendelu.cz/af_291_projekty2/vseo/print.php?page=1677&typ=html.
  19. NOVÁK, P. Význam tuků, lecitinu a omega mastných kyselin. In: Sportovní výživa. [online]. 2013. [citace: 18. 12. 2017]. Dostupné z: http://www.cz-sportovni-vyziva.cz/news/vyznam-tuku-lecitinu-a-omega-mastnych-kyselin-hubnuti-spalovani-tuku/.
  20. YANG, B., H. CHEN, C. STANTON, R. P. ROSS, H. ZHANG, Y. Q. CHEN a W. CHEN. Review of the roles of conjugated linoleic acid in health and disease. Science Direct. 2015, vol. 15, p. 314-325.
  21. Antidopingový výbor ČR – Světový antidopingový kodex. [online]. 2016. [citace: 18. 12. 2017]. Dostupné z: http://www.antidoping.cz/documents/svetovy_antidopingovy_kodex_2017_zakazane_latky_a_metody.pdf.
  22. MIKHIM, V., M. CHERNIATINA, G. PANCHENKO, A. KHARCHENKO  a I.TSUKANOVA. Efficiency of meldonium in the complex therapy of acute coronary syndrome. Kardiologiia. 2014, vol. 54, n. 11, p. 11-19.
  23. COYLE, D. a T. HAMILTON. Tajný závod. Knižní klub, 2013.
  24. SHIPLEY, A. Marion Jones admits to steroide use. Washington Post, 2007.[online]. 2007. [citace: 18. 12. 2017]. Dostupné z: http://www.washingtonpost.com/wp-dyn/content/article/2007/10/04/AR2007100401666.html.
  25. Marion Jones [online].  [citace: 4. 5. 2018]. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/Marion_Jones.