Poziom stężenia elektrolitów i aminokwasów w pocie podczas trwania wysiłku – wyniki badania

Naukowcy dokonali oceny poziomu stężenia elektrolitów i aminokwasów w pocie ludzkim na różnych etapach trawania aktywności fizycznej. Badanie miało na celu zbadanie związku między poziomem sodu (Na+) i chloru (Cl-) z poziomem potasu (K+), magnezu (Mg2+), wapnia (Ca2+) oraz aminokwasami w pocie biernym i wysiłkowym pobranym od uczestników podczas jazdy na rowerze. Badanie przeprowadzono na grupie 11 osób rekreacyjnie uprawiających sport (siedmiu mężczyzn i cztery kobiety). Podczas trwania badania utrzymywano stałą intensywność ćwiczeń i warunki środowiskowe, aby zapewnić równomierny poziom wydzielania potu. Uczestnicy jeździli na ergometrze rowerowym w temperaturze 32 °C z intensywnością na poziomie 60% VO2max przez łącznie 65 minut. Próbki potu pobierano po 15, 25, 35, 45, 55 i 65 minutach ćwiczeń [1].

Wyniki wykazały zmiennie stężenia składników w pocie wysiłkowym na każdym z etapów, co wskazuje, że czas trwania ćwiczeń stymuluje zmianę składu potu [1].

Poziomy elektrolitów

Elektrolity składają się głównie z Na i Cl  oraz w mniejszym stopniu z K , Mg i Ca [4,5]. W ciągu 65 minut ćwiczeń stężenie sodu i chloru w pocie dosyć znacząco wzrosło, podczas gdy całkowite stężenie pozostałych elektrolitów w pocie spadło. Sód wykazał istotne ujemne korelacje ze stężeniami aminokwasów i Ca w pocie. Wyniki potwierdziły hipotezę, że aminokwasy oraz K i Ca są związane z wchłanianiem Na i Cl [1] .

Przyjrzyjmy się odnotowanym w czasie badania poziomom elektrolitów [1].

Zauważyć można, iż średnie wartości Na i Cl wzrosły wraz z czasem trwania wysiłku w porównaniu z biernym potem. Poziom K zmniejszył się i wystąpiły znaczące redukcje Mg i Ca. Warto podkreślić, że K był jedynym jonem w pocie wysiłkowym o stężeniu (8,2 mmol) większym niż średnia wartość w osoczu (4,4 mmol). Co jest zgodne z faktem, że K odgrywa główną rolę w procesie tworzenia potu i / lub resorpcji Na [1].

Poziomy aminokwasów

Oprócz elektrolitów pot zawiera również szereg wolnych aminokwasów [2-4]. Wartości stężenia sodu (Na+) i chloru (Cl-) w pocie wysiłkowym przez cały okres ćwiczeń wzrastały i wykazywały istotne ujemne korelacje z całkowitymi stężeniami aminokwasów. Wykazano znaczące negatywne powiązania między Na a dwudziestoma pojedynczymi aminokwasami, podczas gdy Cl był ujemnie skorelowany z dziewiętnastoma z dwudziestu trzech aminokwasów ocenianych podczas ćwiczeń. K był dodatnio skorelowany z dwudziestoma aminokwasami. Ca z piętnastoma aminokwasami, a Mg był związany z trzema aminokwasami [1].

Analizując średni całkowity poziom aminokwasów, zauważono, że stężenia wolnych aminokwasów w pocie człowieka mogą być wielokrotnie wyższe niż w osoczu. Seryna, glicyna, alanina, ornityna i kwas asparaginowy miały największe stężenia w pocie. Kwas asparaginowy był 100 razy bardziej stężony w biernym pocie niż w osoczu, a seryna, ornityna i glicyna były 26-krotnie, 14-krotnie i 7,4-krotnie większe niż odpowiadające im stężenia w osoczu.

W pocie biernym wykryto jedynie śladowe ilości glutaminy, która jako jedyna wykazała tendencję wzrostową. Poszczególne aminokwasy seryna, glicyna, ornityna, walina, kwas glutaminowy, leucyna, tyrozyna, izoleucyna, lizyna, fenyloalanina, asparagina, tryptofan i metionina były istotnie niższe w pocie wysiłkowym po 15 minutach niż w próbkach potu biernego [1]. Z kolei średni całkowity poziom pozostałych aminokwasów był w przybliżeniu dwukrotnie większy od wartości z literatury w osoczu po 15 minutach wysiłku i stopniowo zmniejszał się wraz z czasem ćwiczeń. Niewiele wiadomo na temat funkcji wolnych aminokwasów w pocie lub dlaczego nie odzwierciedlają one względnego składu osocza [3,5,6].

Pot bierny miał wyższe stężenia K, Mg i Ca oraz aminokwasów w porównaniu z potem zebranym w czasie trwania wysiłku. Natomiast Na i Cl w pocie spoczynkowym były niższe niż obserwowane w wysiłkowym. Te różnice w poziomie aminokwasów i elektrolitów sugerują, że skład potu jest regulowany fizjologicznie przez wysiłek fizyczny. Aktywność fizyczna uruchamia proces pocenia się, aby przeciwdziałać wytwarzaniu ciepła i zużycia większej ilości energii. Zjawisko to wymaga zatrzymywania Na i Cl. Wówczas organizm ogranicza tempo utraty aminokwasów oraz K, Ca i Mg, a zdolność do absorpcji Na i Cl pozostaje zmniejszona, co prowadzi do większego stężenia Na i Cl w pocie [1]. 

Podsumowanie

W okresie ćwiczeń zaobserwowano postępujący wzrost Na i Cl w pocie, podczas gdy utrata K, Mg i Ca oraz aminokwasów ulegała zmniejszeniu. Wyniki te potwierdzają hipotezę, że aminokwasy w połączeniu z K, Mg i Ca biorą udział w resorpcji Na i Cl. Udział aminokwasów, K, Mg i Ca w resorpcji Na i Cl stanowi wytłumaczenie dla strat tych pierwiastków w procesie pocenia. Podczas aktywności fizycznej uzupełnianie Na i Cl jest ważne w zapobieganiu hiponatremii związanej z wysiłkiem fizycznym. Uzupełnianie tych dwóch pierwiastków jest kluczowe w utrzymaniu wysokiej dyspozycji sportowej, szczególnie w odniesieniu do długotrwałego wysiłku.

Wyniki te mogą dostarczyć nowych informacji na temat medycyny sportowej oraz pomóc ukierunkować postępowanie suplementacyjne i żywieniowe w sportach wytrzymałościowych.  Tutaj na uwagę zasługuje wykazująca tendencje wzrostowe glutamina. Zasadne wydaje się zastosowanie suplementacji aminokwasami względem ich utraty, tak aby zminimalizować wykorzystanie endogennych białek ustrojowych. Idealnie byłoby, gdyby aminokwasy i elektrolity zostały zastąpione w podobnym profilu stężeń, jak ten, w którym są tracone, podczas lub bezpośrednio po wysiłku.

Bibliografia

1. Murphy, G. R., Dunstan, R. H., Macdonald, M. M., Borges, N., Radford, Z., Sparkes, D. L., Dascombe, B. J., & Roberts, T. K. (2019). Relationships between electrolyte and amino acid compositions in sweat during exercise suggest a role for amino acids and K+ in reabsorption of Na+ and Cl- from sweat. PloS one, 14(10), e0223381. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0223381
2. Liappis N, Hungerland H. Quantitative study of free amino acids in human eccrine sweat during normal conditions and exercise. The American Journal of Clinical Nutrition. 1972;25(7):661–3. 10.1093/ajcn/25.7.661
3. Kutyshenko VP, Molchanov M, Beskaravayny P, Uversky VN, Timchenko MA. Analyzing and Mapping Sweat Metabolomics by High-Resolution NMR Spectroscopy. PLoS ONE
4. Gitlitz PH, Sunderman, F. William, Hohnadel DC. Ion-Exchange Chromatography of Amino Acids in Sweat Collected from Healthy Subjects during Sauna Bathing. Clinical Chemistry. 1974;20(10):1305–12.
5. Dunstan RH, Sparkes DL, Dascombe BJ, Macdonald MM, Evans CA, Stevens CJ, et al. Sweat Facilitated Amino Acid Losses in Male Athletes during Exercise at 32–34°C. PLoS One. 2016;11(12):e0167844 10.1371/journal.pone.0167844
6. Rawlings AV, Scott IR, Harding CR, Bowser PA. Stratum corneum moisturization at the molecular level.