Пищевая добавка, содержащая α-кетокислоты
Изобретение относится к пищевой добавке, содержащей α-кетоаналоги аминокислот с разветвленной цепью. Предложено применение композиции, которая в основном является безазотистой и не содержит каких-либо аминокислот и содержащих азот добавок, которая содержит, по меньшей мере, одну соль щелочного или щелочноземельного металла α-кетокислоты в качестве пищевой добавки для снижения эмоционального истощения при физических тренировках. При этом кетокислоты выбирают из группы, включающей α-кетоизокапроат (КИК), α-кетоизовалерат (КИВ) и α-кето-β-метилвалерат (КМВ). 9 з.п. ф-лы, 8 ил.
Настоящее изобретение относится к пищевой добавке, содержащей α-кетоаналоги аминокислот с разветвленной цепью и предназначенной для содействия наращиванию мышечной массы, повышения мышечной работоспособности и улучшения общего самочувствия при одновременном уменьшении нагрузки на обмен веществ, в ходе которого происходит обезвреживание азота, за счет его поступления в организм в меньших количествах по сравнению с количествами азота, поступающего в организм с соответствующими аминокислотами, а также для улучшения азотистого обмена в организме.
Гипокинезия является фактором риска, который может привести к снижению физической работоспособности и тем самым к ухудшению качества жизни. Непременным условием для предотвращения снижения физической работоспособности, соответственно для восстановления физической работоспособности является физическая нагрузка, при которой протекает целый ряд клеточных процессов, таких, например, как повреждение и разрушение мышц, регенерация мышц, гипертрофия мышц и трансформация мышечных волокон. При протекании клеточных процессов решающую роль играет энергетический, соответственно белковый обмен. Следовательно, поступление аминокислот в организм имеет решающее значение для протекающих в мышечной ткани метаболических процессов. Незаменимыми субстратами и важными регуляторами при биосинтезе белков и основным источником азота для синтеза глютамина и аланина в скелетных мышцах являются прежде всего такие аминокислоты с разветвленной цепью, как валин, лейцин и изолейцин. Аланин является далее важным предшественником для глюконеогенеза, а глютамин служит переносчиком азота между органами.
Среднесуточная потребность организма в белках составляет около 660 мг на кг веса тела, однако при физической нагрузке может существенно превышать указанное значение. Обычно потребность организма в белках может покрываться за счет сбалансированного питания, добиться которого, однако, не столь просто. Физическая нагрузка из-за интенсификации при этом расщепления белков и сокращения их синтеза приводит к изменению потребности в питательных веществах и к изменению ситуации с обменом веществ, обусловленному влиянием физической нагрузки на гормональную систему, а помимо этого отсутствуют также научные данные о приемлемом рационе питания при возрастающей физической нагрузке главным образом во взаимосвязи с возрастом, из-за чего быстро может возникнуть недостаточность питания.
По указанным причинам представляется целесообразным использование пищевых добавок в рационе питания людей, испытывающих физические нагрузки. В этом отношении уже проводились исследования, цель которых состояла в изучении влияния, которое дополнение рациона питания испытуемых креатинином оказывает на их работоспособность, и при которых были получены разные результаты. Помимо этого известно, что поступление углеводов в организм в большом количестве может способствовать регенерации мышц.
Применение аминокислот с разветвленной цепью (АКРЦ) в качестве заменителя пищи также интенсивно исследовалось в прошлом, однако при этом были получены неоднозначные результаты. В то время как по результатам одного исследования сообщалось о повышении умственной, соответственно физической работоспособности при дополнении рациона питания АКРЦ-кислотами (Blomstrand E. и др., Eur. J. Appl. Physiol. Occup Physiol 63, 1991, сс.83-88), по результатам другого исследования не удалось обнаружить никакого влияния на физическую работоспособность (van Hall G., Raaymakers, Saris, Wagenmakers, J. Physiol 486 (Pt3), 1995, cc.789-794).
α-кетокислоты, полученные из аминокислот с разветвленной цепью, также играют важную роль в метаболизме аминокислот, прежде всего в скелетных мышцах и в печени. Мышечный белок на одну треть состоит из аминокислот с разветвленной цепью, которые не могут синтезироваться организмом, а должны поступать с пищей. В мышцах особенно при физической нагрузке непрерывно происходит образование белков и их расщепление, при этом при распаде аминокислот образуются соответствующие α-кетокислоты с переносом аминогруппы на переносчик. Образовавшаяся кетокислота может затем для получения энергии подвергаться дальнейшему ферментативному окислению. Переносчик транспортируется в печень и высвобождает в ней токсичный аммиак, который превращается в мочевину и в таком виде должен выводиться из организма через почки.
Применение α-кетокислот, являющихся производными аминокислот с разветвленной цепью, в фармацевтических целях известно уже достаточно давно. Так, в частности, для снижения интенсивности расщепления белков в мышцах и для уменьшения количества образующейся в результате расщепления белков мочевины после операции на мышцах можно применять прежде всего α-кетоизокапроат (кетолейцин) (US 4677121). В указанной публикации описано также применение кетолейцина при недоедании, мышечной дистрофии или уремии, соответственно при других заболеваниях, которые в качестве вторичного последствия сопровождаются расщеплением белков в мышцах. Кетолейцин вводят при этом в организм внутривенно. Помимо этого было предложено вводить α-кетокислоты, являющиеся производными лейцина, изолейцина и валина, в организм пациентов, которые, например, из-за наличия у них почечной недостаточности должны соблюдать низкобелковую диету (US 4100161). Роль α-кетокислот в белковом обмене с учетом различных медицинских показаний описана также у Walser M. и др., Kidney International, т.38, 1990, cc.595-604.
В отличие от этого в сфере нутрицевтиков для содействия наращиванию мышечной массы, например, у спортсменов, непосредственно используют главным образом аминокислоты с разветвленной цепью (Shimomura Y. и др., American Society for Nutrition). Применение α-кетокислот, являющихся производными лейцина, изолейцина и валина, для улучшения мышечной деятельности, соответственно для содействия отдыху мышц после нагрузки описано в патенте US 6100287, согласно которому в этих целях используют соли соответствующих анионных кетокислот с катионными аминокислотами в качестве противоиона, такими, например, как аргинин или лизин. При этом, однако, образуются также полиамины, о которых известно, что они могут приводить к апоптозу (запрограммированной гибели клеток). Выведение продуктов разложения полиаминов из организма также происходит через почки, которые поэтому подвергаются повышенной нагрузке.
Исходя из рассмотренного выше уровня техники, существует потребность в пищевых добавках, которые способствовали бы хорошему самочувствию после занятий спортом, интенсифицировали бы наращивание мышечной массы, соответственно повышали бы работоспособность мышц и долговременно снижали бы нагрузку по азоту на обмен веществ.
Указанная задача решается с помощью пищевых добавок, которые содержат по меньшей мере одну α-кетокислоту, выбранную из группы, включающей α-кетоизокапроат (КИК), α-кетоизовалерат (КИВ) и α-кето-β-метилвалерат (КМВ), и/или по меньшей мере одну соль этих α-кетокислот и которые необязательно дополнительно могут содержать одну или несколько аминокислот, прежде всего лейцин, изолейцин и/или валин, но в остальном являются безазотистыми.
Под "в основном безазотистыми" подразумеваются пищевые добавки, в состав которых наряду с указанными выше аминокислотами не входят в сколько-нибудь значительных количествах никакие азотсодержащие добавки, прежде всего азотсодержащие катионы, такие, например, как катионные аминокислоты, соответственно двухосновные аминокислоты из группы, включающей аргинин, лизин, гистидин и орнитин, либо иные азотсодержащие добавки. К в основном безазотистым, однако, относятся пищевые добавки, в состав которых входят азотсодержащие добавки, которые можно добавлять в пищевую добавку в очень малых количествах, составляющих менее 5 мг (суточная доза), такие, например, как азотсодержащие витамины. Вместе с тем предпочтительны пищевые добавки, в состав которых не входят никакие азотсодержащие компоненты, прежде всего катионные аминокислоты. При этом термин "безазотистый" относится к самой пищевой добавке. Пищевые продукты (нутрицевтики), содержащие предлагаемую в изобретении пищевую добавку, помимо нее могут, как очевидно, содержать также азотсодержащие ингредиенты. В предпочтительном же варианте в пищевых продуктах, модифицированных предлагаемыми в изобретении пищевыми добавками, не содержится никаких иных пищевых добавок, прежде всего пищевых добавок с дополнительно повышенным содержанием азотсодержащих соединений. В пищевом продукте прежде всего должно исключаться искусственное повышение содержания катионных аминокислот.
Наряду с α-кетокислотами из числа КИК, КИВ и КМВ в предлагаемой в изобретении пищевой добавке могут также содержаться их соли, если только они содержат безазотистые катионы. К приемлемым солям указанных α-кетокислот при этом относятся прежде всего их соли с щелочными или щелочноземельными металлами, в первую очередь Na+-, K+-, Са2+- и Mg2+-соли.
В одном из предпочтительных вариантов предлагаемые в изобретении пищевые добавки содержат комбинацию из α-кетоизокапроата и α-кетоизовалерата или α-кето-β-метилвалерата или комбинацию из α-кетоизовалерата и α-кето-β-метилвалерата, соответственно комбинацию из всех трех α-кетокислот или их солей. Предпочтительно массовое соотношение в пищевой добавке между КМВ и КИВ, соответственно между КИК и КИВ, соответственно между КИК и КМВ от 50:1 до 1:50, более предпочтительно от 5:1 до 1:5. Предпочтительное массовое соотношение между КИК и КИВ составляет от 3:1 до 1:1, между КИК и КМВ - от 3:1 и 1:1, а между КИВ и КМВ - от 2:1 до 1:2. Соответствующие количественные соотношения предпочтительны также для смеси КИК/КИВ/КМВ. В наиболее пригодной комбинации из КИК, КИВ и КМВ массовое соотношение между ними составляет 2:1:1, при этом указанные относительные количества могут варьироваться в пределах ±10%. Указанные массовые соотношения между кетокислотами оптимальны для быстрого восстановительного наращивания мышечной массы. Суточная доза потребляемых с пищевой добавкой α-кетокислот не должна превышать 2000 мг на кг веса тела для КИК, 1000 мг на кг веса тела для КИВ и 1500 мг на кг веса тела для КМВ, а предпочтительны для каждой из трех α-кетокислот дозы от 2,5 до 500 мг на кг веса тела. Особенно предпочтительная доза КИК, КИВ и КМВ составляет от 25 до 250 мг на кг веса тела, откуда следует, что для взрослого человека (например, весом от 50 до 100 кг) приблизительное общее количество каждой потребляемой α-кетокислоты в предпочтительном варианте составляет от 1,25 до 25 г. α-Кетокислоты предпочтительно, в частности, применять в следующих дозировках: от 50 до 200 мг КИК на кг веса тела, от 25 до 150 мг КИВ на кг веса тела и от 25 до 100 мг КМВ на кг веса тела. Обычная суточная доза каждой α-кетокислоты составляет по 0,5-50 г. Что касается количества содержащихся в пищевой добавке катионов, то содержание в ней Na+- и K+-ионов предпочтительно не должно превышать 10 г, более предпочтительно должно составлять от 0,5 до 2 г, содержание Са2+-ионов предпочтительно не должно превышать 5 г, более предпочтительно должно составлять от 0,2 до 2,5 г, а содержание соответствующих Mg2+-ионов предпочтительно не должно превышать 2 г, более предпочтительно должно составлять от 0,2 до 1 г.
К предлагаемой в изобретении пищевой добавке можно, кроме того, добавлять также аминокислоты с разветвленной цепью из числа лейцина, изолейцина и валина. Предпочтительно, однако, использовать указанные аминокислоты в малых количествах. Согласно настоящему изобретению количественное соотношение между α-кетокислотой и соответствующей аминокислотой, добавляемой к предлагаемой в изобретении пищевой добавке, не должно превышать 1:0,5, более предпочтительно 1:0,1. Однако особенно предпочтительные пищевые добавки не содержат лейцин, изолейцин или валин.
Особенно предпочтительные пищевые добавки содержат другие, являющиеся производными природных аминокислот кетокислоты или их соли, наиболее предпочтительно α-кетоглутаровую кислоту или ее соли, прежде всего α-кетоглутарат (АКГ). При этом особый интерес также представляет применение указанных выше солей подобных α-кетокислот с щелочными и щелочноземельными металлами. Такие дополнительно содержащиеся в пищевой добавке α-кетокислоты, соответственно их соли используют в таких же дозировках, что и указанные выше. Добавление АКГ позволяет дополнительно интенсифицировать обезвреживание аммиака за счет ускорения его транспорта из мышц в кровь и печень. При этом введение АКГ в организм, вероятно, не оказывает никакого отрицательного влияния на скорость синтеза белков. Помимо этого АКГ обладает антиокислительным действием. Поэтому в наиболее предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения в нем предлагаются пищевые добавки, содержащие КИК, КИВ и/или КМВ в сочетании с АКГ.
Предпочтительные пищевые добавки, кроме того, дополнительно содержат в качестве их компонента креатин.
К предлагаемой в изобретении пищевой добавке можно, кроме того, добавлять другие безазотистые добавки. Особо при этом следует отметить соединения-источники энергии, предпочтительно из группы углеводов, таких, например, как глюкоза, однако возможно также применение добавок, способствующих процессу регенерации мышц, таких, например, как витамины, прежде всего витамин А, витамины B1, В2, В6 и В12, витамин С, витамин D, витамин Е, витамин К, пантотеновая кислота, ниацин, фолиевая кислота, биотин, холин и инозит. Помимо этого предлагаемая в изобретении пищевая добавка может содержать антиокислители, такие, например, как β-каротин, цитрат калия, лимонная кислота, молочная кислота, токоферол, аскорбат натрия либо калия или аскорбиновая кислота. В качестве добавок возможно также применение минеральных веществ и микроэлементов из группы, включающей натрий, калий, магний, кальций, железо, цинк, марганец, медь, селен, хром, фосфор и иод. Указанные добавки используют при этом в обычно применяемых в пищевой промышленности количествах.
Предпочтительные пищевые добавки могут, например, содержать следующие компоненты в следующих количествах (данные о количественном содержании каждого из компонентов представляют собой предпочтительную суточную дозу):
| натрий | от 10 до 500 мг |
| калий | от 10 до 500 мг |
| кальций | от 50 до 500 мг |
| магний | от 10 до 300 мг |
| цинк | от 1 до 20 мг |
| железо | от 5 до 50 мг |
| иод | от 0,1 до 1 мг |
| селен | от 5 до 100 мкг |
| хром | от 5 до 100 мкг |
| витамин B1 | до 100 мг |
| витамин В2 | до 100 мг |
| витамин B6 | до 100 мг |
| витамин В12 | до 200 мкг |
| витамин С | до 5 г |
| витамин Е | до 500 мг |
| пантотеновая кислота | до 300 мг |
| ниацин | до 1 г |
| фолиевая кислота | до 10 мг |
| биотин | до 1 мг |
В качестве других добавок можно использовать насыщенные или ненасыщенные жирные кислоты, прежде всего жирные кислоты С6-С22. Помимо этого можно использовать жиры и масла из группы, включающей подсолнечное масло, кунжутное масло, рапсовое масло, пальмовое масло, касторовое масло, кокосовое масло, сафлоровое масло, соевое масло, свиной топленый жир и говяжий жир. Кроме того, предлагаемая в изобретении пищевая добавка может также в обычных, известных количествах содержать консерванты, пищевые красители, подслащивающие вещества, усилители вкуса и/или ароматизаторы. В качестве добавок можно применять прежде всего маскирующие вкус вещества, поскольку, например, свободные α-кетокислоты могут обладать кисловатым вкусом, соответственно их соли могут обладать неприятным вкусом. При использовании подобных добавок в повышенных количествах следует применять безазотистые добавки. Однако в состав особенно предпочтительных пищевых добавок не входят никакие азотсодержащие добавки.
Предлагаемые в изобретении пищевые добавки можно применять, например, в виде порошка, таблетки либо в виде раствора или суспензии. При приготовлении пищевой добавки в виде таблетки содержание в ней α-кетокислот или их солей предпочтительно должно составлять примерно от 30 до 80 об.%, предпочтительно с включением в ее состав безазотистых добавок, прежде всего углеводов, жиров и масел, а в некоторых случаях - также аминокислот, таких, например, как лейцин, изолейцин и валин, содержание которых в пищевой добавке может составлять примерно от 70 до 20 об.%.
При необходимости непосредственного применения пищевой добавки в виде порошка или таблетки может оказаться предпочтительным добавление к нему, соответственно к ней обычных носителей. В качестве примера пригодных для применения в этих целях носителей можно назвать линейные или (гипер-)разветвленные сложные полиэфиры, простые полиэфиры, полиглицерины, полигликолиды, полилактиды, сополимеры лактида с гликолидом, политартраты и полисахариды либо дендримеры на основе полиэтиленоксида, дендримеры на основе простых полиэфиров, полиамидоаминные дендримеры с покрытием, например, с покрытием из сополимера лактида с гликолидом, или простые полиариловые эфиры.
На частицы порошка или таблетку можно далее наносить пленочное покрытие с целью, например, обеспечить высвобождение пищевой добавки лишь в кишечнике. В качестве материалов для нанесения такого покрытия при этом предпочтительно использовать карбоксиметилцеллюлозу, нитроцеллюлозу, поливиниловый спирт, шеллак, каррагинан, альгинаты, желатин, ацетат целлюлозы, фталаты, этилцеллюлозу, полиглицерины, сложные полиэфиры или продукты из серии Eudragit®.
При применении же пищевой добавки в виде раствора или суспензии может оказаться целесообразным добавление эмульгаторов или коллоидов для возможности максимально полного растворения всех необходимых компонентов в водной системе. В качестве примера пригодных для применения в этих целях добавок можно назвать поливиниловые спирты, глицериды пищевых жирных кислот, их ацетаты, цитраты, лактаты или тартраты, полиоксиэтиленстеараты, сложные эфиры углеводов, сложные эфиры пропиленгликоля, сложные эфиры глицерина или сорбитановые эфиры пищевых жирных кислот либо лаурилсульфат натрия.
Следующим объектом настоящего изобретения являются пищевые продукты (нутрицевтики), содержащие предлагаемую в изобретении пищевую добавку. Речь при этом может идти, например, о таких пищевых продуктах, как напитки или батончики, которые наиболее пригодны для употребления пищевой добавки в их составе.
Пищевые продукты можно при этом в процессе их производства смешивать с предлагаемой в изобретении пищевой добавкой либо к пищевому продукту можно в последующем добавлять пищевую добавку в той или иной форме ее применения, например, в виде порошка или таблетки. В качестве примера при этом можно назвать растворение шипучих таблеток или порошка в минеральной воде.
Предлагаемые в изобретении пищевые добавки, соответственно пищевые продукты можно при этом употреблять в любое время суток, однако их рекомендуется употреблять прежде всего при физической нагрузке или после нее. Физическая нагрузка вызывает мышечную адаптацию, включая повреждение мышц, их гипертрофию и трансформацию. При этом одиночный цикл физической нагрузки должен рассматриваться как состоящий из периода физической нагрузки и периода регенерации (восстановления). При неоптимальном цикле физической нагрузки возможно, например, развитие синдрома перетренированности (синдрома хронической усталости), который проявляется в длительно сохраняющейся усталости с пониженной физической работоспособностью. Подобный синдром перетренированности часто бывает вызван или усиливается недостаточностью питания.
Предлагаемые в изобретении пищевые добавки интенсифицируют обезвреживание аммиака в мышцах, что необходимо помимо прочего из-за расщепления белков и распада аминокислот в мышцах. В результате переноса высвобождающихся аминогрупп на кетокислоты образуются соответствующие аминокислоты, которые вновь имеются в распоряжении для наращивания мышечной массы, а также снижается нагрузка на организм, связанная с энергозатратным обезвреживанием азота и его выведением из организма через печень и почки. В соответствии с этим в крови или моче снижается количество азотсодержащих продуктов разложения, таких, например, как мочевина. Одновременно с этим пищевые добавки повышают работоспособность мускулатуры, соответственно способствуют наращиванию мышечной массы, поскольку в результате переаминирования поступившие в организм кетокислоты могут переводиться в мышцах в соответствующие аминокислоты, которые в этом месте доступны для участия в анаболических реакциях. Помимо этого ускоряется регенерация мышечной ткани, а также улучшаются физическая работоспособность и общее самочувствие. Указанные α-кетокислоты особо способствуют синтезу белков в мышцах, а также обезвреживанию аммиака, поскольку такие кислоты избирательно усваиваются мышечной тканью. Обезвреживание аммиака наиболее эффективно, когда предлагаемые в изобретении пищевые добавки дополнительно содержат α-кетоглутарат (АКТ).
Таким образом, предлагаемые в изобретении пищевые добавки улучшают азотистый баланс организма, подвергающегося физической нагрузке, в двух следующих аспектах: во-первых, сокращается потеря азота в результате процессов разрушения мышц при физической нагрузке, благодаря чему улучшается регенерация, соответственно восстановление мышц, а во-вторых, ускоряется обезвреживание аммиака, благодаря чему убыстряется отдых мышц, соответственно снижается усталость мускулатуры. Ускоренная регенерация мышц позволяет также увеличить объем физической нагрузки, соответственно повысить интенсивность и частоту физической нагрузки без провоцирования указанных выше отрицательных эффектов, проявляющихся в перетренированности.
Резюмируя сказанное выше, можно констатировать, что дополнение рациона предлагаемыми в изобретении пищевыми добавками предупреждает недостаточность питания, способствует удовлетворению повышенной потребности организма в питательных веществах, ускоряет процесс регенерации мышц и предотвращает наступление перетренированности, что приводит к укреплению мускулатуры, а также к повышению работоспособности и улучшению самочувствия человека.
С учетом рассмотренных выше аспектов предлагаемая в изобретении пищевая добавка предназначена прежде всего для людей, занимающихся спортом, и спортсменов, под которыми подразумеваются и спортсмены-любители, и спортсмены-профессионалы, включая также людей, занимающихся силовыми видами спорта, а также для людей, интересующихся велнесом и фитнесом. Предлагаемые в изобретении пищевые добавки особенно предпочтительно также применять пожилым людям, у которых, как известно, часто ограничена экономия азота, соответственно ограничена способность к выведению азота.
Таким образом, еще одним объектом настоящего изобретения является применение предлагаемых в нем пищевых добавок для приготовления принимаемых внутрь продуктов, таких, например, как нутрицевтики, прежде всего напитков, гелей, кремов, пюре, питательных батончиков и т.д., а также таблеток, порошков, которые можно расфасовывать, например, в упаковки "саше", пакеты, тубы, тюбики, и для содействия тем самым наращиванию мышечной массы, для повышения работоспособности мускулатуры, для ее защиты от повреждения клеток при физической нагрузке, для улучшения общего самочувствия, для повышения общей физической работоспособности, соответственно для содействия регенерации мышц после физической нагрузки при одновременном уменьшении нагрузки на обмен веществ, в ходе которого происходит обезвреживание азота.
В соответствии с этим следующим объектом настоящего изобретения является применение предлагаемых в нем пищевых добавок или пищевых продуктов в сочетании с целенаправленным питанием, прежде всего в сочетании с малокалорийной диетой, разгрузочными диетами или фитнес-диетами.
Предлагаемые в изобретении пищевые добавки можно также использовать для приготовления кормов для животных.
Повышенная работоспособность мускулатуры, достигаемая благодаря приему предлагаемых в изобретении пищевых добавок, соответственно модифицированных ими пищевых продуктов, может проявляться, во-первых, в улучшении выносливости, а во-вторых, также в увеличении прыжковой силы и иных характеризующих физическую работоспособность параметров. Для испытания на повышенную работоспособность испытуемых можно приводить в состояние перетренированности (интенсивная физическая нагрузка с недостаточной регенерацией). Кетокислоты можно принимать, например, в шипучих таблетках путем их растворения в воде, при этом дозу α-кетокислот необходимо согласовывать с весом тела испытуемого. Свежеприготовленные напитки предпочтительно принимать в каждом цикле физической нагрузки либо практически сразу по его завершении.
При проведении подобного исследования предпочтительно использовать либо α-кетоглутарат кальция, соответственно натрия или соответствующую свободную кислоту в суточной дозе 0,2 г/кг, либо α-кетоизокапроат кальция, соответственно натрия или соответствующую свободную кислоту в суточной дозе 0,2 г/кг, либо α-кетоизовалерат кальция, соответственно натрия или соответствующую свободную кислоту в суточной дозе 0,2 г/кг, либо α-кетометилвалерат кальция, соответственно натрия или соответствующую свободную кислоту в суточной дозе 0,2 г/кг, либо смесь указанных компонентов в суточной дозе 0,2 г/кг, прежде всего смесь из кальциевых, соответственно натриевых солей КИК (например, в суточной дозе 95 мг/кг), КИВ (например, в суточной дозе 60 мг/кг) и КМВ (например, в суточной дозе 45 мг/кг). В качестве плацебо можно использовать, например, кальциевую и/или натриевую соль глюкозы, соответственно свободную глюкозу. По своему внешнему виду и вкусу все композиции по возможности должны быть идентичными.
Для возможности лучшей оценки результатов следует также вести пищевой дневник, используя при этом по возможности стандартизированное питание (например, используя для ведения пищевого дневника программу Prodi).
Определять общее самочувствие и степень восстановления после нагрузки можно путем опроса испытуемых. Другие выводы об изменении общей работоспособности можно сделать на основании изменения веса тела и доли внутреннего жира.
Для возможности общей оценки функции мышц измеряют максимальное потребление кислорода (VO2max) организмом испытуемого при физической нагрузке. Для этого используют велоэргометр, повышая на нем уровень нагрузки, изменяемой по линейному закону (например, непрерывное изменение мощности с первоначальных 0 Вт со скоростью 50 Вт/мин до появления субъективного чувства утомления). Дополнительно можно одновременно определять частоту сердечных сокращений путем электрокардиографии. Потребление кислорода вычисляют на основании измеренного в реальном времени минутного объема легочной вентиляции и разности между концентрациями кислорода во вдыхаемом и выдыхаемом газах.
Для определения показателей, характеризующих повышение выносливости, определяют индивидуальный анаэробно-аэробный порог (ИААП). В этих целях определяют зависимость уровня лактата в крови от уровня нагрузки, соответственно мощности с построением соответствующей кривой, подвергая испытуемого физической нагрузке на тренажере "беговая дорожка" (протокол изменения физической нагрузки: начальная скорость 6 км/ч, увеличение на 2 км/ч, что соответствует повышению мощности примерно на 25-50 Вт/мин, длительность одного периода с постоянной нагрузкой 3 мин), соответственно на велоэргометре (начальная мощность 50 Вт, увеличение на 25 Вт, длительность одного периода с постоянной нагрузкой 3 мин, до появления субъективного чувства утомления). При этом до и после каждого периода с постоянной физической нагрузкой в 30-секундные перерывы между ними берут пробы крови (например, цельную кровь (гемолизированную) из гиперемированных капилляров (мочки уха)) и определяют концентрацию в ней глюкозы и лактата с помощью анализатора YSI 2300 STAT plus фирмы YSI Life Sciences (Йеллоу-Спрингс, США), а также спирометрически определяют максимальное потребление кислорода (VO2max) с помощью измерительного прибора К4 фирмы Cosmed (Рим, Италия).
Увеличение прыжковой силы можно определять с помощью соответствующей измерительной плиты фирмы Kistler (Винтерхур, Швейцария). Для определения толчковой силы в исследовании прыжковой силы используют собственные протоколы измерительного прибора "squat jump" (прыжок из положения на корточках) и "counter-movement jump" (прыжок из положения полуприсев). Прыжковую силу измеряют на основании продолжительности контакта с измерительной плитой и высоты прыжка и рассчитывают с поправкой на вес тела. Для определения максимального усилия можно, например, нагружать мускулатуру нижних конечностей под определенных углом и измерять максимальное усилие.
Метаболические параметры, такие, например, как концентрация кетокислот с разветвленной цепью (ККРЦ) и АКГ или концентрация мочевины, соответственно мочевой кислоты в крови, можно определять путем жидкостной хроматографии высокого давления (ЖХВД). Для определения степени повреждения мышечных клеток, например, при физической нагрузке, определяют уровень мочевой кислоты в крови или моче либо креатинкиназаную активность в крови. Возрастание креатинкиназаной активности, которое соотносится с объемом повреждения мышц, можно определять путем ферментативной реакции с использованием набора №1087533 фирмы Roche Diagnostics (Маннгейм, Германия). Концентрацию мочевой кислоты можно определять фотометрически с использованием набора "Fluitest UA®" фирмы Biocon Diagnostics (Фель/Мариенхаген, Германия).
Влияние предлагаемой в изобретении пищевой добавки на белковый обмен можно определять, измеряя концентрацию мочевины в крови или моче. Концентрацию мочевины можно измерять путем фотометрического определения конечной точки при длине волны 334 нм, используя комбинированную пробу "Harnstoff S" (набор реагентов №7775/10 фирмы Boehringer Mannheim, Германия).
Действие предлагаемой в изобретении пищевой добавки, способствующее наращиванию мышечной массы, можно подтвердить путем определения экспрессии миогенных факторов MyoD и миогенина с помощью полимеразной цепной реакции с обратной транскриптазой (ОТ-ПЦР). Для этого у испытуемых до и после периода физической нагрузки берут образцы мышечной ткани путем биопсии, используя биопсийную иглу (например, биопсийную иглу 13-го размера фирмы Peter Pflugbeil Medizinische Instrumente GmbH (Цорнединг, Германия) или биопсийную иглу 16-го размера фирмы Manan Medical Products (Нортбрук, шт. Иллинойс, США)). При биопсии берут образцы ткани массой примерно по 3 мг, которые сразу охлаждают жидким азотом и хранят при температуре около -70°С. ПЦР проводят с использованием системы LightCycler® фирмы Roche Applied Science, США, и с использованием хорошо зарекомендовавших себя для применения в этих целях праймеров, при этом продукт ОТ-ПЦР-реакции можно идентифицировать путем анализа кривой температуры плавления, а количественное определение можно проводить путем гель-электрофореза и денситометрической регистрации продукта ОТ-ПЦР-реакции. Увеличение количества MyoD-мРНК указывает при этом на пролиферацию клеток-сателлитов в мышечной ткани, тогда как увеличение количества миогенин-мРНК указывает на дифференцировку мышечных клеток в мышечной ткани. Мышечную адаптацию можно также контролировать путем анализа изоформ тяжелых цепей миозина, соответственно путем определения стресс-белка Hsp70 (индуцибельная форма) (методы анализа, например, согласно Liu и др., Eur. J. Appl. Physiol. 91, 2004, cc.330-335; Liu и др., Int. J. Sports Med. 21, 2000, cc.351-355; Liu и др., J. Appl. Physiol. 86, 1999, cc.101-104).
Методика проведения исследований
Для определения влияния α-кетокислот с разветвленной цепью (ККРЦ) на наращивание мышечной массы, на повышение мышечной работоспособности, на азотистый обмен, а также на улучшение общего самочувствия при физической нагрузке проводили следующие исследования на людях.
Для проведения исследования набирали две группы испытуемых, по 12 испытуемых в каждой группе. Испытуемых распределяли по группам случайным образом. В обеих группах испытуемые выполняли физическую нагрузку по следующей одинаковой программе:
физическая нагрузка в течение 4 недель по 5 дней в неделю:
физическая нагрузка на выносливость (бег) по 30 минут в день,
быстрый бег 3 раза в день по 3 минуты.
По завершении цикла физической нагрузки следует 1-недельный восстановительный период без физической нагрузки.
На протяжении всего исследования испытуемые в обеих группах ежедневно принимали в согласованном с весом их тела количестве смесь 1 (содержавшую кетокислоты с разветвленной цепью в указанных ниже относительных количествах) или смесь 2 (плацебо), при этом каждый испытуемый на протяжении всего времени всегда принимал одну и ту же смесь.
В исследовании использовали пищевую добавку со следующим относительным содержанием в ней α-кетокислот с разветвленной цепью (смесь 1):
КИК 47,6%
КИВ 29,7%
КМВ 22,7%
Ежедневно каждый испытуемый, принимавший участие в клиническом исследовании, принимал указанную смесь в количестве по 0,2 г на кг веса тела. КИК использовали в исследовании в виде натриевой соли, а КИВ и КМВ - в виде кальциевой соли.
Смеси кетокислот для улучшения их вкуса можно добавлять в имеющиеся в продаже сладкие или соленые пищевые продукты, такие как йогурты, напитки на основе молочной сыворотки, плодово-ягодные компоты и концентраты супов в пакетиках.
На протяжении всего исследования все испытуемые надлежащим образом вели запланированный дневник. Обработка результатов исследования проводилась, таким образом, на основании данных, полученных для всех 24 испытуемых. По своим антропометрическим данным, а также по своему анамнезу, касающемуся физического развития и физической подготовленности, и состоянию тренированности испытуемые в обеих группах статистически не различались между собой.
Испытуемые выполняли физическую нагрузку по приведенному выше плану и самостоятельно регулировали ее интенсивность. Данные о выполнении физической нагрузки тщательно заносились испытуемыми в соответствующий дневник и регулярно контролировались выборочным путем. Поэтому можно исходить из того, что заполненные испытуемыми опросные листы касательно физической нагрузки содержали в основном достоверные данные.
Влияние пищевой добавки на физическую работоспособность и на функцию мышц при физической нагрузке
В данном случае анализировали влияние пищевой добавки на физическую работоспособность, прежде всего на параметр "время, в течение которого организм выдерживал физическую нагрузку", в качестве показателя, характеризующего способность переносить физическую нагрузку (или переносимость физической нагрузки), на общую физическую работоспособность, а также на функцию мышц.
Согласно программе исследования предполагалось проводить по 5 циклов физической нагрузки, каждый из которых состоял из 30-минутной физической нагрузки на выносливость в диапазоне 2 основной выносливости (GA2) с последующим быстрым бегом 3 раза по 3 минуты с так называемым "power-out". При такой программе исследования, таким образом, еженедельная общая продолжительность физической нагрузки составляла 195 минут, из которых 150 минут приходилось на физическую нагрузку на выносливость, а 45 мин - на быстрый бег.
Влияние пищевой добавки на способность переносить физическую нагрузку при ее выполнении
На фиг.1 приведена диаграмма, на которой представлена еженедельная общая продолжительность физической нагрузки. На 1-ой неделе общая продолжительность физической нагрузки не различалась между обеими группами испытуемых.
На 2-ой неделе общая продолжительность физической нагрузки в группе испытуемых, принимавших ККРЦ, снижалась лишь незначительно, тогда как в группе испытуемых, принимавших плацебо, она, однако, снижалась явно и значимо (Р<0,05). В группе испытуемых, принимавших плацебо, продолжительность физической нагрузки на 3-ей неделе продолжала явно снижаться (Р<0,05) и особенно на 4-ой неделе снизилась на 51% по сравнению с 1-ой неделей (Р<0,01). Сравнение продолжительности физической нагрузки между обеими группами испытуемых свидетельствует о том, что общая продолжительность физической нагрузки не существенно различалась между обеими группами испытуемых на 1-ой, соответственно на 2-ой неделе. Однако на 3-ей, соответственно на 4-ой неделе продолжительность физической нагрузки в группе испытуемых, принимавших плацебо, однозначно и статистически значимо снижалась в отличие от группы испытуемых, принимавших ККРЦ.
Подобные результаты однозначно и статистически достоверно свидетельствуют о том, что прием ККРЦ позволяет повысить способность переносить физическую нагрузку. При приеме ККРЦ продолжительность выполнения физической нагрузки испытуемыми почти удвоилась. Таким образом, прием ККРЦ приводит к повышению способности переносить физическую нагрузку при ее выполнении на протяжении длительного периода времени.
Влияние пищевой добавки на метаболизм цикла мочевины
Для исследования влияния пищевой добавки на метаболизм цикла мочевины при физической нагрузке измеряли концентрацию мочевины в плазме крови и в моче (фиг.2).
Концентрация мочевины в плазме крови испытуемых обеих групп перед выполнением физической нагрузки находилась на примерно одинаковом уровне. По завершении выполнения физической нагрузки концентрация мочевины в плазме крови испытуемых обеих групп была выше, чем до выполнения физической нагрузки, однако была выше на разные величины в зависимости от того, принимали ли испытуемые пищевую добавку или плацебо. Возросший уровень мочевины в плазме крови по завершении выполнения физической нагрузки указывал на повышенный синтез мочевины, обусловленный увеличенным из-за выполнения физической нагрузки расщеплением белков.
Характер изменения концентрации мочевины в плазме крови явно различался между обеими группами испытуемых. Из приведенной на фиг.3 диаграммы следует, что уровень, до которого в конце выполнения физической нагрузки повышалась концентрация мочевины в плазме крови, был в группе испытуемых, принимавших ККРЦ, явно выше, чем в группе испытуемых, принимавших плацебо. После однонедельного восстановительного периода дальнейшее повышение концентрации мочевины в плазме крови в группе испытуемых, принимавших ККРЦ, не происходило, тогда как в группе испытуемых, принимавших плацебо, наблюдалось значительное повышение концентрации мочевины в плазме крови.
С учетом продолжительности метаболизма цикла мочевины расчетное время ее выведения с мочой составило 8 часов. По завершении выполнения физической нагрузки количество выводимой с мочой мочевины было выше по сравнению с ее выводимым количеством перед выполнением физической нагрузки. Однако уровень, до которого в конце выполнения физической нагрузки происходило обусловленное ею повышение количества выводимой с мочой мочевины, был в группе испытуемых, принимавших ККРЦ, выше, чем в группе испытуемых, принимавших плацебо (фиг.4).
Подобные результаты согласуются с концентрацией мочевины в плазме крови. Этим фактором объясняется прежде всего разница в количестве выводимой с мочой мочевины между моментами проведения измерений (фиг.5).
Поскольку синтез мочевины основан на образующемся в результате расщепления белков аммиаке, повышенный синтез мочевины можно, вероятно, объяснить тем, что аммиак, образующийся в работающей мускулатуре в результате расщепления белков путем катаболизма, быстрее транспортируется к печени, либо тем, что KAS возможно способствовала синтезу мочевины в печени.
Влияние пищевой добавки на функцию мышц
В данном случае исследовали влияние ККРЦ на функцию мышц испытуемых путем определения изометрического максимального усилия. Для измерения максимального усилия мускулатуры нижних конечностей использовали изокинетический прибор. При этом мускулатуру нижних конечностей нагружают под определенных углом и определяют максимальное усилие мускулатуры нижних конечностей.
Статическое максимальное усилие четырехглавой мышцы бедра (m.quadrizeps femoloris) в среднем у всех испытуемых возросло с 252 Н·м (ньютон-метр) до 264 Н·м, соответственно примерно на 5%. При этом изменения в статическом максимальном усилии различались между обеими группами испытуемых. В то время как в группе испытуемых, принимавших ККРЦ, статическое максимальное усилие возросло на 20 Н·м, в группе испытуемых, принимавших плацебо, не наблюдалось никакого изменения в статическом максимальном усилии (фиг.6).
Таким образом, полученные результаты свидетельствуют об увеличении изометрического максимального усилия при приеме ККРЦ.
Влияние пищевой добавки на психосоматические аспекты при физической нагрузке
Для определения влияния пищевой добавки на психосоматические аспекты при физической нагрузке испытуемым в течение всего периода исследования предлагалось 1 раз в неделю заполнять опросные листы, касающиеся физического восстановления и напряжения (ОЛВН) (см. Kellmann и др., Sport Psychologist 15, 2001, с 151). При этом каждый опросный лист содержал в общей сложности 76 вопросов, при ответах на которые испытуемые оценивали свое состояние в баллах по шкале Лайкерта от 0 (никогда) до 6 (всегда) и ответы на которые затем обобщались в виде параметров, характеризующих напряжение и восстановление, а также повреждение/утомление.
Общее напряжение варьировалось в каждой группе испытуемых (фиг.7), при этом, однако, в группе испытуемых, принимавших плацебо, дисперсия статистически значимо возрастала на 3-ей неделе, тогда как в группе испытуемых, принимавших ККРЦ, она изменялась лишь незначительно (Р>0,05). Этот результат указывает на то, что испытуемые, принимавшие плацебо, в целом чувствовали себя более напряженными.
В течение всего времени наблюдения параметр "эмоциональное утомление" в целом возрастал (фиг.8), что относится прежде всего к группе испытуемых, принимавших плацебо. В группе же испытуемых, принимавших ККРЦ, этот параметр возрастал лишь в малой степени и статистически незначимо (Р>0,05).
Испытуемые, принимавшие плацебо, в целом чувствовали себя более напряженными, при этом у них прежде всего возрастало эмоциональное утомление при физической нагрузке. Прием же ККРЦ испытуемыми другой группы позволил успешно предотвратить появление у них подобных эффектов.
1. Применение композиции, которая в основном является безазотистой и не содержит каких-либо аминокислот и содержащих азот добавок, которая дополнительно содержит по меньшей мере одну соль щелочного или щелочноземельного металла α-кетокислоты, выбранную из группы, включающей α-кетоизокапроат (КИК), α-кетоизовалерат (КИВ) и α-кето-β-метилвалерат (КМВ), в качестве пищевой добавки для снижения эмоционального истощения при физических тренировках.
2. Применение по п.1, где снижение эмоционального истощения при физических тренировках дополнительно приводит к увеличению времени тренировок этого индивидуума.
3. Применение по п.1 или 2, отличающееся тем, что Na+-, К+-, Са2+- и Mg2+- соли указанных α-кетокислот присутствуют в пищевой добавке.
4. Применение по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что пищевая добавка содержит либо комбинацию из α-кетоизокапроата и α-кетоизовалерата или α-кето-β-метилвалерат, либо комбинацию из α-кетоизовалерата и α-кето-β-метилвалерата, либо комбинацию из α-кетоизокапроата, α-кетоизовалерат и α-кето-β-метилвалерата и/или солей указанных α-кетокислот.
5. Применение по п.4, отличающееся тем, что массовое соотношение между α-кетокислотами КИВ и КИК составляет от 50:1 до 1:50, массовое соотношение между α-кетокислотами КМВ и КИК составляет от 50:1 до 1:50 и/или массовое соотношение между α-кетокислотами КМВ и КИВ составляет от 50:1 до 1:50.
6. Применение по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что пищевая добавка содержит каждую из входящих в ее состав α-кетокислот в суточной дозе, составляющей от 0,5 до 50 г.
7. Применение по любому из пп.1-6, отличающееся тем, что пищевая добавка содержит другие добавки, выбранные из группы, включающей углеводы, жиры, масла, витамины, антиокислители, минеральные вещества, микроэлементы, консерванты, пищевые красители, подслащивающие вещества, усилители вкуса и ароматизаторы.
8. Применение по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что пищевая добавка дополнительно содержит другие кетокислоты.
9. Применение по п.8, отличающееся тем, что пищевая добавка дополнительно содержит α-кетоглутаровую кислоту или ее соли.
10. Применение по любому из пп.1-9, где физические тренировки индивидуум применяет дополнительно в сочетании с малокалорийной диетой, разгрузочными диетами или фитнес-диетами либо иным целенаправленным питанием.
