Бета-аланин: научный обзор

Содержание

Бета-Аланин в спортивной медицине

Авторы: д.м.н. Александр Дмитриев, врач-эндокринолог Алексей Калинчев

В последние годы в мире возрос интерес к бета-Аланину (β-Аланин, β-Alanine, БА) как биологически активной аминокислоте, применяемой в качестве фармаконутриента с целью повышения физической готовности как спортсменов, так и обычных лиц, занимающихся физкультурой или подверженных повышенным физическим нагрузкам. В период с 2007 по 2015 год выполнено большое количество исследований у разных категорий лиц: профессиональных спортсменов, военных, обычных тренированных и нетренированных лиц, - для определения эффективности БА, дозировок и схем использования. На основании этих работ сформулированы рекомендации для однократного (острого) и курсового применения БА, сочетания с другими макро-, микро- и фармаконутриентами. В то же время, в отечественной литературе крайне мало работ, посвященных данному вопросу, что затрудняет практическое применение БА. Данный обзор предназначен для восполнения пробела в этом плане и создания основы для будущих российских рекомендаций.

Структура и физико-химические свойства β-Аланина (БА)

Структура Beta-Alanine (Бета-Аланин) и dl-Alpha-Alanine (dl-Альфа-Аланин)

Бета-Аланин (3-аминопропионовая кислота; бета-аминопропионовая кислота; 3-Aminopropionic acid; Beta-Aminopropionic acid) имеет молекулярный вес 89,1 г/моль, чрезвычайно высокую растворимость в воде 545 г/л (при 25оС). Растворимость в воде L-Аланина (альфа-Аланина) при той же температуре - 166 г/л.

Альфа- и бета- Аланин – изомеры, имеют одинаковую формулу С3Н7NO2, но молекулярная структура у них разная. У альфа-Аланина амидная группа прикреплена к центральному углеродному атому, в то время как у бета-Аланина – к концевому углеродному атому. Это обусловливает различные химические свойства. В частности, температура плавления альфа-Аланина – 314оС, бета-Аланина – 196оС.

Экзогенное введение β-Аланина и метаболические процессы в организме

Фармакокинетика

В работе R.C.Harris и соавторов (2006) на 28 здоровых молодых мужчинах (возраст 33,5±9,9 года; вес 80,2±17,1 кг) исследовалась динамика концентрации БА в плазме крови после перорального его введения в нескольких вариантах.

Исследование 1. Однократное введение БА (n=6): A) БА в виде дипептида с гистидином (эквивалентно 40 мг/кг веса тела) в курином бульоне; B) 10 мг/кг веса тела, C) 20 мг/кг веса тела и D) 40 мг/кг веса тела в виде препарата Карнозин (CarnoSyn, NAI, USA, бета-Аланин-L-Гистидин).
Исследование 2. Двухнедельное введение БА (n=6) в дозе 10 мг/кг веса тела 3 раза в день (три приема БА с 9.00 утра с интервалом 3 часа).
Исследование 3. Четырехнедельное введение БА или Карнозина (n=16) 4 раза в день по 800 мг БА или плацебо для оценки влияния хронического введения БА на биохимические и гематологические показатели крови.

Рис.1. Динамика изменения (по оси абсцисс – время в час) концентрации β-Аланина (БА) в плазме крови человека (по оси ординат – мкмол/л) после однократного перорального введения в дозах 10 (белые кружки), 20 (черные треугольники) и 40 (белые ромбы) мг/кг. (по R.C.Harris и соавт., 2006). Остальные объяснения в тексте.

В исследовании 1 с однократным введением различных доз БА выявлено, что доза 40 мг/кг БА вызывает побочные эффекты в виде покраснения и покалывания, которые развиваются через 20 мин после перорального применения и продолжаются в течение 1 часа, после чего бесследно исчезают. Эти проявления возникают первично на ушах, лбе, коже черепа, и распространяются далее на нос, руки, спину и ягодицы. Аналогичные, но гораздо менее интенсивные и кратковременные проявления, отмечены и в дозе 20 мг/кг веса тела, и достаточно редко – в дозе 10 мг/кг (ориентировочная фиксированная средняя доза 800 мг на прием). Пики концентраций БА (рис.1) для всех исследуемых доз наблюдались в интервале 30-40 минут, при этом максимальная концентрация БА в плазме отмечалась в дозе 40 мг/кг (833,5±42,8 мкмол/л на 40-ой минуте), что в 2,2 раза превышает максимальную концентрацию в дозе 20 мг/кг. Эффект дозы 10 мг/кг был очень мал. Затем концентрация БА в плазме быстро снижается в течение часа в дозе 20 мг/кг, и 1,5-2 часов – в дозе 40 мг/кг. Время полужизни (Т1/2) для всех введенных доз составляет около 25 минут. Результаты показали, что имеются существенные различия в абсорбции и динамике содержания БА в плазме между пероральным введением БА в чистом виде или в растворе куриного бульона (рис.2).

Рис.2. Динамика изменения (по оси абсцисс – время в час) концентрации β-Аланина (БА) в плазме крови человека (по оси ординат – мкмол/л) после однократного перорального введения БА в чистом виде в дозе 40 мг/кг (белые ромбы), и в такой же дозе в составе куриного бульона (черные квадраты). (по R.C.Harris и соавт., 2006). Остальные объяснения в тексте.

Из графиков видно, что куриный бульон замедляет всасывание БА, снижает пик его концентрации в плазме крови, но пролонгирует время повышения концентрации. Так, пик концентрации в плазме при введении БА в составе куриного бульона примерно в два раза ниже, чем при введении БА в чистом виде (427,9±66,1 мкмол/л на 90-ой минуте, и 833,5±42,8 мкмол/л на 40-ой минуте, соответственно).

В исследовании 1 оценивалась также потеря введенного перорально БА с мочой в зависимости от дозы. Потери составили 0,6±0,09%, 1,5±0,4% и 3,6±0,5% для доз 10, 20 и 40 мг/кг, соответственно.

Рис.3. Динамика изменения (по оси абсцисс – время в час) концентрации β-Аланина (БА) в плазме крови человека (по оси ординат – мкмол/л) после трехкратного перорального введения БА (с интервалом в три часа) в дозе 10 мг/кг в первый (черные треугольники) и в 15-й день (белые ромбы). (по R.C.Harris и соавт., 2006). Остальные объяснения в тексте.

В исследовании 2 с двухнедельным введением БА в дозе 10 мг/кг веса тела 3 раза в день (три приема БА с 9.00 утра с равными интервалами в 3 часа) и примерной разовой дозой 800 мг выявлено (рис.3), что концентрация БА в плазме после каждого приема препарата успевала вернуться к исходным значениям (через 3 часа) перед следующим приемом. Побочные эффекты, характерные для более высоких доз и, частично, для данной дозы при первом применении, при повторных приемах уже не проявлялись. Пик концентрации БА в плазме после приема дозы 10 мг/кг составлял такую же величину, что и в исследовании 1.

В исследовании 3 с 4-х недельным введением БА (4 раза в день по 800 мг, т.е. примерно 10 мг/кг веса) не выявлено каких-либо изменений биохимических и гематологических показателей в плазме крови, а также проявлений побочных эффектов. Параллельно в течение 4-х недель приема препарата происходило нарастание содержания карнозина в мышечной ткани с исходных 22,7±1,1 ммол/кг/дм до 33,4±4,0 ммол/кг/дм к концу 4-ой недели (в среднем +47%). Это расценивается в качестве положительного эффекта в плане регуляции рН мышечных клеток, обеспечения нормального перехода мышц из состояния отдыха в рабочее (тренировочное) состояние, и наоборот, а также снижения лактата.

В связи с выявленным снижением выраженности и частоты побочных эффектов БА при замедлении всасывания в кишечнике, были созданы ретардные формы с постепенным высвобождением БА (таблетки, порошки). Изучению фармакокинетики и связанных побочных эффектов одной из таких форм БА в виде таблеток (slow-release - SR) c постепенным выделением БА посвящена работа J.Decombaz и соавторов (2012). В рандомизированном одиночном-слепом исследовании на 11 здоровых добровольцах сравнивались основные фармакокинетические параметры однократного утреннего введения обычного водного раствора БА и ретардных таблеток в дозе 1,6 г (табл.1).

Таблица 1. Сравнительный фармакокинетический анализ однократного болюсного введения двух пероральных форм БА (быстрое и медленное высвобождение активного вещества). Примечания: Сmax (мкмол/л) – максимальная (пик) концентрация БА в плазме крови; Тmax (мин) – время достижения максимальной концентрации в плазме крови; AUC (мкмол/л/час) – площадь под кривой концентрация/время; Ka (мин) – константа скорости абсорбции; Tlog (мин) – время первого появления БА в плазме; Т1/2 (мин) – время полужизни БА. TABa – таблетки с замедленным высвобождением БА; REFb – водный раствор БА сравнения (референтный). По J.Decombaz и соавт. (2012).

Как видно из таблицы 1, величина пика концентрации (Сmax) при приеме ретардных таблеток была примерно в три раза ниже, чем в случае водного раствора, а время его достижения (Тmax) – в два раза дольше (1 час против 0,5 часа). В то же время не выявлено различий в площадях под кривыми «концентрация/время», снижались потери БА с мочой (202 против 663 мкмол, Р<0,0001) и повышалось удержание БА в организме (98.9% против 96.3%, Р<0.001). Побочные эффекты, описанные ранее как покраснение и покалывание в определенных участках кожи, и соответствующие по времени максимуму концентрации БА в плазме крови, были значительно менее выражены при приеме ретардных таблеток (Р<0,001), а по частоте возникновения приближались к эффекту плацебо. Таким образом, применение ретардных форм, обеспечивающих замедленное высвобождение БА в кишечнике, позволяет избежать побочных эффектов неретардированных форм БА при сохранении величины основного показателя (для хронического применения вещества) – площади под кривой «концентрация-время». Эти факторы обеспечивают, по крайней мере для тех спортсменов, которые болезненно реагируют на покраснение кожи и парестезии при применении повышенных доз БА, несомненные преимущества SR-форм.

Метаболизм

Особенности метаболизма БА обусловлены его химической структурой. На рисунке 4 представлено сходство БА с некоторыми другими аминокислотами и процесс образования карнозина в скелетных мышцах.

Рис.4. Сходство химической структуры БА, Глицина и ГАМК (вверху) и биохомический процесс образования Карнозина в скелетных мышцах (внизу). По J.Caruso и соавт., 2012.

БА – непротеиногенная аминокислота (не участвует в синтезе белков) и продуцируется в самом организме в процессе распада пиримидинов, декарбоксилирования кишечной микрофлорой L-аспартата и трансаминирования при взаимодействии 3-оксопропаната и L-аспартата (K.E.Tiedje и соавт., 2010). Синтез БА происходит в печени в процессе необратимой деградации тимина, цитозина и урацила. После синтеза БА транспортируется в мышечные клетки, проникает в сарколемму за счет натрий и хлор-зависимой транспортной системы, которая может быть универсальной для сходных по химической структуре аминокислот (рис.4). Аналогичный процесс происходит и в ЦНС, где БА играет роль нейропередатчика и нейромодулятора, имеет идентифицированные места связывания с рецепторами ГАМК, NMDA и глицина в гиппокампе и некоторых других структурах, участвующих в формировании когнитивных функций.

Внутри возбудимых клеток БА может формировать дипептидную связь с гистидином в процессе АТФ-зависимой реакции и действия фермента карнозин-синтетазы, образуя карнозин (рис.4). Синтез карнозина регулируется величиной поступления БА внутрь мышечных волокон (W.Derave и соавт., 2010), уровнем активности карнозин-синтетазы и, в отсутствие достаточного поступления БА с пищей, печеночным синтезом БА и его транспортом в скелетные мышцы (R.C.Harris и соавт., 2012). Нормальный уровень внутриклеточного карнозина 20-30 ммол/кг-1 сухого веса тела, у мужчин он выше, чем у женщин, с возрастом понижается в среднем на 47% к 70 годам по сравнению с 20-летними лицами. Существует прямая корреляционная связь возрастного снижение БА и тестостерона. Карнозин, как и БА, выполняет множество функций: снижение окисления липидов и протеинов; повышение АТФ-азной активности; регуляция функции макрофагов; защита клеточных мембран; образование хелатов двухвалентных катионов и др., в том числе, связанных с процессом старения. Важным аспектом является участие в нейрогенной регуляции, особенно, в процессах памяти.

Фармакодинамика (механизм действия)

Карнозин (β-Аланил-L-Гистидин) – естественный дипептид организма, образующийся, как уже отмечалось выше, в результате соединения бета-Аланина и Гистидина при помощи карнозин-синтетазы. Депо карнозина находится в скелетных мышцах. Распад этого соединения происходит под влиянием фермента карнозиназы, которая локализуется в сыворотке крови и ряде тканей, но отсутствует в мышечной ткани (С.Sale и соавт., 2010). Поэтому пероральное введение карнозина – неэффективный метод повышения содержания уровня внутримышечного карнозина, т.к. поступающий через кишечник карнозин в конечном счете полностью метаболизируется перед попаданием в мышцы (M.L.Gardner и соавт., 1991). Роль Карнозина как внутриклеточного протонного буфера впервые была выявлена еще в 1953 году в СССР С.Е.Севериным (S.E.Severin и соавт., 1953), который показал, что отсутствие карнозина приводит к быстрому развитию усталости и ацидоза. По показателю логарифма константы диссоциации (pKa) равному 6.83 и высокой концентрации в мышцах карнозин представляется более эффективным буфером, чем два других физико-химических буфера - бикарбонат (pKa 6.3) или неорганический фосфат (pKa 7.2), при превышении физиологического диапазона рН. Предварительные данные показывают, что вклад карнозина в буферизационную способность мышц составляет от 7 до 40%. Данные о способности пищевых добавок БА увеличивать внутримышечную концентрацию карнозина и снижать посттренировочную редукцию рН (ацидоз, вызванный физической нагрузкой), подтверждают концепцию о значительной роли карнозина в буферных системах мышечной ткани.

Потенциальная физиологическая роль карнозина не ограничивается функцией протонного буфера. В процессе повышенных физических нагрузок образуется большое количество реактивных кислородных радикалов, которые вносят существенный вклад в развитие утомляемости и мышечных повреждений. Карнозин препятствует действию этих субстанций, выступая в роли антиоксиданта (G.I.Klebanov и соавт., 1998), а также связывая в виде хелатных соединений ионы таких металлов как медь и железо.

Применение пищевых добавок БА в различных видах спорта

Велосипедный спорт

Велосипедный спорт (C.A.Hill и соавт., 2007). БА (CarnoSyn) назначался перорально 13 лицам в течение 4 недель, а 8 из них – в течение 10 недель. Биопсия мышечной ткани производилась до назначения БА, через 4 и 10 недель после приема БА. Испытуемые проходили тест на велотренажере для определения общего объема выполненной работы (total work done – TWD) при максимальной мощности (Wmax). 12 испытуемых получали плацебо. Выявлено, что БА значительно и достоверно повышает содержание карнозина в мышцах (+58.8% и +80.1% после 4-х и 10-и недель приема БА, соответственно). Это возрастание было одинаковым в процентном отношении во всех типах мышечных волокон, хотя исходные показатели концентрации карнозина были в 1,7 раза выше в волокнах типа IIa. В контрольной группе не отмечено изменений. Концентрация таурина не изменялась. Параллельно БА увеличивал общий объем выполненной работы по мере возрастания длительности приема аминокислоты: +13% на 4-ой неделе, и еще +3,2% дополнительно – на 10-й неделе. В контрольной группе также не выявлено изменений. Авторы связывают повышение работоспособности в тесте на велотренажере под влиянием БА с возрастанием концентрации внутримышечного карнозина.

Борьба и футбол

Цель двойного-слепого плацебо-контролируемого исследования (B.D.Kern, T.L.Robinson, 2011) заключалась в оценке эффективности пищевых добавок БА как потенциального эргогенного вещества в тестах анаэробной мощности (высокоинтенсивные кратковременые упражнения, повторяющийся спринт) после 8 недель приема БА. В исследовани приняли участие 22 борца (возраст 19.9 ± 1.9 года) и 15 футболистов (18.6 ± 1.5 года), каждый из которых получал 4 г/день БА или плацебо. У испытуемых до и после приема БА фиксировались следующие показатели: время выполнения теста бега на 300 ярдов отрезками по 25 ярдов с возвратом (timed 300-yd shuttle – один из беговых тестов оценки состояния сердечно-сосудистой системы, требующий высокой анаэробной выносливости); время удержания на перекладине в положении подтягивания (90° flexed-arm hang (FAH), композиция тела и лактат крови после бегового теста. У футболистов отмечено укорочение времени выполнения бегового теста на 1,1 сек по сравнению с плацебо (0,4 сек) и удлинение времени удержания по тесту FAH (3,0 сек против 0,39 сек в плацебо-группе). У борцов на первый план вышло увеличение ТМТ (тощей массы тела) – +0,5 кг против снижения на 0,4 кг в плацебо-группе. У футболистов также отмечено повышение ТМТ: на 1 кг в группе с БА и на 0,5 кг – в плацебо-группе. Авторы делают вывод о положительном влиянии БА в дозе 4 г/день на физическую готовность борцов и футболистов за счет повышения анаэробной мощности.

J.R.Hoffman и соавторы (2008) исследовали эффект 30-дневного приема БА в дозе 4,5 г/день у игроков футбольной команды в отношении показателей анаэробной готовности. Испытуемые были рандомизированы в две группы: БА и плацебо (мальтодекстрин 4,5 г/день). Прием добавок начинался за 3 недели до предсезонных тренировочных сборов и продолжался еще 9 дней после их начала. Оценка физической готовности включала 60-секундный «Wingate anaerobic power test» и возвратный бег на 200 ярдов с 2-х минутным отдыхом между спринтами. Показатели этих тестов оценивались в первый день сборов. БА не влиял на обучаемость испытуемых в процессе повторения упражнений, но снижал утомляемость по показателю анаэробной мощности в Wingate-тесте. БА повышал объем выполняемой работы по тесту жима лежа и другим тестам в процессе тренировочной сессии (P = 0,09). Кроме того, БА снижал субъективное чувство усталости (данные специальных анкет-опросников). Авторы делают заключение, что прием БА у хорошо тренированных спортсменов в дозе 4.5 г/день в течение 30 дней не влияет на обучаемость при повторяющихся упражнениях, однако достоверно увеличивает объем выполняемой работы при жиме лежа и проявляет общую тенденцию к росту показателей пропорционально времени приема препарата. БА также снижает развитие усталости.

Гребной спорт

Исходной предпосылкой работы A.Baguet и соавт., 2010 явилось установленное ранее в исследованиях у нетренированных лиц повышение содержания карнозина в мышечной ткани и улучшение анаэробной тренировочной физической готовности. Цель работы состояла в установлении взаимосвязи между повышением мышечного карнозина и улучшением физической готовности после приема БА у элитных гребцов. В исследовании приняло участие 18 элитных бельгийских гребцов, которые в течение 7 недель принимали БА (5 г/день) или плацебо. Методом магнитно-резонансной спектроскопии определялось содержание карнозина в двух мышцах (soleus и gastrocnemius medialis) до и после курса приема БА и плацебо. Физическая готовность оценивалась по результатам выполнения 2 км эргометрического теста. Исходные показатели содержания карнозина в мышцах имели строгую положительную корреляцию со скоростью прохождения дистанции в диапазоне 100, 500 и 2000 м. На фоне курсового приема БА содержание карнозина возрастало на 45,3% в камбаловидной мышце и на 28,2% - в икроножной. Время прохождения дистанции в группе с БА было короче на 4,3 с по сравнению с плацебо-группой. Повышение концентрации карнозина положительно коррелировало с улучшением физической готовности. Авторы делают заключение, что уровень мышечного карнозина – новая детерминанта готовности гребцов, а курсовое назначение БА в дозе 5 г/день в течение 49 дней достоверно повышает эту готовность на протяжении всей дистанции в 2 км в прямой связи с возрастанием уровня карнозина.

Плавание

W.Chung и соавторы (2012) из Австралии выполнили специальное исследование в группах элитных пловцов (23 мужчины и 18 женщин, возраст 21.7 ± 2.8 года), которые в течение 10 недель получали пищевую добавку БА (4 недели нагрузочную дозу 4,8 г/день, далее поддерживающую дозу 3,2 г/день) или плацебо. Рассчитывался логарифм времени тренировочной готовности до и после курса приема БА (до и после национальных и международных соревнований). Стандартный тренировочный тест включал спринтерскую дистанцию (4х50м). Анализ крови включал оценку рН, концентрацию бикарбоната и лактата. Не выявлено значимых эффектов БА в отношении показателей крови. Вместе с тем, динамика изменений физической готовности, определяемая по времени выполнения плавательного теста, существенно зависела от срока приема БА (рис.6).

Рис.6. Изменение времени прохождения короткой дистанции элитными австралийскими пловцами (в% по оси ординат) до (week 0) и после курсового приема БА (сплошная линия) и плацебо (пунктирная линия) через 4 недели (week 4) и 10 недель (week 10). До 4-ой недели доза БА составляла 4,8 г/день (нагрузочная доза), после 4-ой и до 10 недели – 3,2 г/день (поддерживающая доза). Остальные объяснения в тексте. По W.Chung и соавт. (2012)

Как видно из графиков, до 4-ой недели включительно отмечается снижение среднего времени прохождения дистанции на фоне ежедневной дозы БА 4,8 г/день. Однако далее переход на поддерживающую дозу 3,2 г/день приводит к полному устранению положительных сдвигов в концу курсового приема БА. Авторы делают заключение, что прием БА в дозе 4.8 г/день в течение 4-х недель умеренно повышает физическую готовность у элитных женщин-пловцов, но при дальнейшем снижении дозы до 3,2 г/день в течение 6-и недель эти положительные сдвиги уходят. Выявленные закономерности требуют: 1) учета времени курсового назначения дозы 4,8 г/день (не более 4-х недель до старта); 2) продолжения исследования данной дозы без снижения в сроки более 4-х недель; 3) исследования комбинаций БА (в частности с креатином) в тех же условиях.

Обзоры и мета-анализ эффективности и безопасности добавок БА в спортивной медицине

G.G.Artioli и соавторы (2010) (обзор). В этом аналитическом исследовании представлены данные по метаболизму БА и карнозина при их экзогенном введении, полученные на тот момент, и обсуждается влияние пищевых добавок БА на физическую готовность. Постулируется, что внутримышечный ацидоз является одной из главных причин усталости при интенсивных тренировках, а карнозин играет значительную роль в регуляции мышечной рН. Синтез карнозина из БА и гистидина в мышечных клетках ограничивается величиной поступления БА внутрь клеток, т.е. биодоступностью последнего. Добавки БА увеличивают внутриклеточное содержание карнозина, повышая буферную способность клеток нивелировать ацидотические изменения в процессе физических нагрузок и , как результат, усиливая физическую готовность спортсменов и лиц, занимающихся улучшением своей физической формы. Положительные эффекты БА подтверждены для многократных и однократных физических нагрузок, длящихся более 60 секунд. Кроме того, БА замедляет развитие нейромышечной усталости. Хотя БА не повышает максимальную силу или VO2макс, некоторые аспекты, характеризующие выносливость, такие как анаэробный порог и время истощения, могут улучшаться. При применени дозы, превышающей 800 мг, могут наблюдаться парестезии, которые, однако, носят транзиторный характер, и связаны с величиной концентрации БА в плазме. Эти побочные эффекты могут быть нивелированы применением специальных форм с медленным высвобождением БА в кишечнике, или использованием специальных схем и комбинаций в процессе дозирования БА. Пищевые добавки БА безопасны как при однократном, так и достаточно длительном применении.

W. Derave и соавторы (2010) (обзор). Хроническое пероральное применение БА во всех вариантах без исключения повышает внутримышечную концентрацию карнозина, причем в зависимости от дозы и частоты назначения уровень карнозина может увеличиваться до 80%. Авторы обзора обращают внимание на тот факт, что улучшение физической готовности отмечается как у тренированных, так и у начинающих спортсменов и лиц, подверженных физическим нагрузкам. Это расширяет перечень целевых групп, которым могут быть рекомендованы пищевые добавки БА в качестве средств улучшения физической формы и повышения эффективности тренировок. Оценивая роль биохимических процессов, в которых участвует БА, авторы делают вывод о том, что БА, хотя и не участвует в классических АТФ-метаболических путях, играет важную роль как дипептид с гистидином в гомеостазе сократительных мышечных клеток. Это касается получения анаэробной энергии, снижения внутриклеточного ацидоза в скелетной мускулатуре, повышения устойчивости к повреждающему действию реактивных кислородных радикалов (антиоксидантная активность). Отличительной особенностью действия БА является выраженное увеличение концентрации карнозина в мышечных волокнах IIa типа (быстросокращающиеся волокна), хотя и в других типах волокон она нарастает при введении БА, но в меньшей степени. На основании ряда сравнительных исследований авторы обзора делают вывод, что содержание карнозина в мышцах меньше у женщин по сравнению с мужчинами, снижается с возрастом, зависит от диеты (концентрация карнозина ниже у вегетарианцев). Атлеты-спринтеры имеют значительно более высокую исходную концентрацию карнозина, что расценивается в качестве генетического фактора и критерия отбора будущих спортсменов. Авторы считают доказанной эффективность БА в целом ряде конкретных ситуаций при длительной подготовке спортсменов. В то же время, многие аспекты влияния БА на физическую готовность требуют дальнейшего изучения.

R.M.Hobson и соавторы (2012) (мета-анализ). В данный мета-анализ включено 15 опубликованных статей по результатам 57 оценок в 23 тестах физической готовности влияния 18 режимов пищевых добавок у 360 участников (174 – добавки БА, группа БА; 186 участников – группа плацебо – ПЛ) (табл.2)

Таблица 2. Опубликованные исследования (за период 2006-2011) применения пищевых добавок БА в спорте, включенные в мета-анализ R.M.Hobson и соавторов (2012)

Авторы исследования	Категория участников	Протокол теста	Дозирование БА	Суммарная доза БА (г)	Средняя величина эффекта
А.Baguet и соавт., 2010	Элитные гребцы БА=8, ПЛ=9	Гребля 2 км	5 г/день 49 дней	245	БА=0,261 ПЛ=-0,098
W.Derave и соавт., 2007	Мужчины-бегуны на 400 м. БА=8, ПЛ=7	Бег-спринт, изометрические упражнения на выносливость	2,4 г/день 4 дня, затем 3,6 г/день 4 дня, затем 4,8 г/день 20-27 дней	До 153,6	БА=0,369 ПЛ=0,284
С.А.Hill и соавт., 2007	Мужчины, восстановительный период. БА=13, ПЛ=12	Объем работы на велотре-нажере при 110% макс. мощности	4 г/день 7 дней, затем 4,8 г/день 7 дней, затем 5,6 г/день 7 дней, затем 6,4 г/день 7 дней	145,6 за 4 недели 414,4 за 10 недель	БА=0,850 ПЛ=0,043 БА=1,046 ПЛ=0,105
Т.Jordan и соавт., 2010	Мужчины, восстановительный период. БА=8, ПЛ=9	Бегущая дорожка, бег до отказа (изнеможения)	6 г/день 28 дней	168	БА=0,185 ПЛ=0,070
I.P.Kendrick и соавт., 2008	Мужчины-студенты БА=13, ПЛ=13	Общая сила, величина изокинетической мощности, мышечная выносливость	6,4 г/день 70 дней	448	БА=0,691 ПЛ=0,654
B.D.Kern, T.L.Robinson, 2011	Мужчины-борцы и футболисты, БА=17, ПЛ=20	Спринтерский бег, мышечная выносливость	4 г/день 60 дней	224	БА=0,255 ПЛ=0,176
С.Sale и соавт., 2011	Мужчины, восстановительный период. БА=10, ПЛ=10	Объем работы на велотре-нажере при 110% макс. мощности	6,4 г/день 28 дней	179	БА=0,964 ПЛ=0,104
A.E.Smith и соавт., 2009a,b 3 недели	Мужчины, восстановительный период. БА=18, ПЛ=18	Объем работы на велотренажере при 110% макс. мощности VO2max	6 г/день 21 день	126	БА-0,600 ПЛ=0,607
A.E.Smith и соавт., 2009a,b 6 недель	Мужчины, восстановительный период. БА=18, ПЛ=18	Объем работы на велотренажере при 110% макс. мощности VO2max	6 г/день 21 день, затем 3 г/день 21 день	189	БА-1,067 ПЛ=1,180
J.R.Stout и соавт., 2006	Здоровые мужчины-добровольцы, БА=12, ПЛ=13	Циклический тест по возрастающей до отказа	6,4 г/день 6 дней, затем 3,2 г/день 22 дня	108,8	БА=0,489 ПЛ=-0,063
J.R.Stout и соавт., 2007	Здоровые женщины-добровольцы, БА=11, ПЛ=11	Циклический тест по возрастающей до отказа	3,2 г/день 7 дней, затем 6,4 г/день 21 день	156,8	БА=0,217 ПЛ=-0,023
J.R.Stout и соавт., 2008	Пожилые мужчины и женщины-добровольцы, БА=12, ПЛ=14	2-х мин циклы на тренажере с возрастающей нагрузкой	2,4 г/день 90 дней	216	БА=2,648 ПЛ=-0,007
K.M.Sweeney и соавт., 2010	Мужчины, восстановительный период. БА=9, ПЛ=10	2 подхода 5х5 с. Спринт на беговой дорожке	4 г/день 7 дней, затем 6 г/день 28 дней	196	БА=0,037 ПЛ=0,116
R.VanThienen и соавт., 2009	Мужчины-велосипедисты, БА=9, ПЛ=8	Велотренажер тест до отказа Имитация режима велогонки	2 г/день 14 дней, затем 3 г/день 14 дней, затем 4 г/день 28 дней	182	БА=0,292 ПЛ=0,060
A.A.Walter и соавт., 2010 3 недели	Женщины, восстановительный период. БА=14, ПЛ=19	Велотренажер тест до отказа	6 г/день 21 день	126	БА=0,953 ПЛ=0,537
A.A.Walter и соавт., 2010 6 недель	Женщины, восстановительный период. БА=14, ПЛ=19	Велотренажер тест до отказа	6 г/день 21 день, затем 3 г/день 21 день	189	БА=1,129 ПЛ=0,791
R.F.Zoeller и соавт., 2007	Здоровые мужчины-добровольцы, БА=12, ПЛ=13	Велотренажер тест до отказа	6,4 г/день 6 дней, затем 3,2 г/день 22 дня	108,8	БА=0,117 ПЛ=-0,152

Примечания: БА – бета-аланин; ПЛ – плацебо

Добавки БА достоверно (P=0,002) по сравнению с ПЛ улучшали показатели мышечной выносливости при выполнении кратковременных тестовых упражнений, а также физической готовности, при этом эффективная суммарная курсовая доза БА составила 179 г. Не выявлено положительного влияния БА в тестах продолжительностью менее 60 с. Данный мета-анализ дал хорошую доказательную базу наличия у БА умеренного эргогенного эффекта, проявляющегося повышением на 2,85% мышечной выносливости под влиянием БА в процессе выполнения движений продолжительностью 60-240 с.

Пищевые добавки БА и физическая подготовка военнослужащих

В процессе интенсивных физических тренировок военных и повышения их боеготовности часто отмечается снижение физической формы. Применение специальных пищевых добавок с целью избежать подобных спадов физической формы – обычная практика в армиях многих стран. В частности, в США частота применения БАДов достигает 30-40% в зависимости от рода войск и характера выполняемых задач. Следует подчеркнуть, что в армейской подготовке военнослужащих западных стран, как и в спортивной подготовке спортсменов, проявляется четкая тенденция к смещению акцента с применения фармакологических средств на использование нутритивных методов повышения физической готовности. Так, ряд членов Медицинской Корпорации армии США высказал необходимость исследования нефармакологических (недопинговых) альтернатив снижения утомляемости военнослужащих в процессе тренировки выносливости и выполнения тактических задач (M.B.Russo и соавт., 2008).

Β-Аланин (БА) очень популярная добавка (J.R.Hoffman и соавт., 2015a,b), используемая для повышения мышечной силы и мощности у тренированных спортсменов. Однако, до настоящего времени отсутствовали исследования влияния БА на функциональную подготовку солдат, выполняющих специфические оперативные задачи. Проблема заключалась в том, что военные врачи при назначении БА руководствовались результатами исследований на спортсменах и экстраполировали их в отношении военных, без учета специфики стоящих перед ними задач, адаптации к специальным тренировочным программам. Считалось, что результаты, полученные в конкурентных видах спорта, автоматически можно переносить на армию без анализа влияния БА на выполнение тактических заданий.

Первая работа по специальной оценке эффективности БА у военнослужащих была опубликована только в 2014 году R.Ko и соавторами. В этом обзоре, сделанном по заказу Министерства обороны, анализируется безопасность и эффективность БА и его комбинаций с другими фармаконутриентами в процессе физической подготовки, снижения усталости, восстановления после упражнений у военнослужащих в целом на основе 13 баз данных. Чрезвычайная вариабельность исследованных групп лиц, доз БА, их комбинаций, отсутствие привязки к выполнению физических упражнений и многие другие факторы не позволили дать положительное заключение об эффективности БА.

Исследования, проведенные J.R.Hoffman и соавторами (2014, 2015 a,b) позволили более детально оценить эффективность БА при выполнении специфических военных заданий с повышенной физической нагрузкой, требующих решения тактических задач.

В исследовании 2014 года J.R.Hoffman и соавторы показали, что прием БА (6 г/день) в течение 4-х недель молодыми здоровыми солдатами элитного военного подразделения армии Израиля увеличивает мощность физических движений (прыжков), точность стрельбы и скорость поражения цели. Эти улучшения в подготовке выявляются после 4 недель высокоинтенсивных тренировок и однократного бега (4 км) на выносливость. В то же время не выявлено улучшений когнитивных функций под влиянием БА в условиях повышенных нагрузок и утомления. Авторы объясняют этот факт возможной неадекватностью используемого теста в данных условиях для оценки изменений когнитивных функций.

В последующих работах J.R.Hoffman и соавторы (2015a,b) на солдатах этого же элитного подразделения сил самообороны Израиля исследовали влияние ежедневного приема БА в дозе 6 г/день в течение 30 дней на содержание карнозина в мышцах и мозге методом магнитно-резонансной спектроскопии (МРС – MRS – диагностический метод исследования, основанный на использовании явления ядерного магнитного резонанса для получения биохимического профиля тканей). Оценивалась также физическая готовность и когнитивные функции, но уже с помощью другого теста, более адекватного специфике задач данного подразделения. Через 30 дней отмечено значительное увеличение содержания карнозина в мышцах (рис.7), совпадающее с изменениями, наблюдаемыми ранее у спортсменов (см.выше), но без изменения уровня карнозина в мозге.

Рис.7. Изменение содержания карнозина (ммоль) в скелетных мышцах (gastrocnemius) солдат элитного военного подразделения после 30 дней дней приема БА в дозе 6 г/день (темный столбик) или плацебо (светлый столбик)

Улучшение физической готовности носило выборочный характер и касалось, в основном, однократного кратковременного (в интервале 60-360 секунд) упражнения (переноска пострадавшего на 50 метров) (рис.8).

Рис.8. Изменение (∆, сек, по оси ординат) времени выполнения теста «переноска пострадавшего» на 50 метров у солдат элитного военного подразделения после 30 дней приема БА в дозе 6 г/день (темный столбик) или плацебо (светлый столбик)

С помощью нового теста удалось выявить достоверное улучшение когнитивных функций на фоне приема БА, что проявлялось не только повышением точности стрельбы, но и способностью сохранять фокусировку в условиях массированного огня. Этот факт расценен авторами как результат антистрессорного опосредованного действия БА.

БА как потенциальный протектор посттравматических стрессовых нарушений

По данным Американской Ассоциации Психиатров (2013) стресс, перенесенный вследствие травмы, в ряде случаев служит причиной значительных поведенческих изменений, включая боязнь высоких нагрузок, потерю концентрации, неадекватность реакций на события и др. Имеются основания предполагать, что повышение уровня карнозина в мозге оказывает антидепрессанто-подобное действие (S.Tomonaga и соавт., 2008). J.R.Hoffman и соавторами (2015c) выполнена экспериментальная работа, которая создает основу для еще одного направления применения БА в спортивной медицине – нутритивно-метаболической терапии (НМТ) и предотвращения развития посттравматического стресс-синдрома, ускорения процесса адаптации спортсменов после травм. В опытах на крысах 30-дневное пероральное введение БА в дозе 100 мг/кг значительно уменьшало поведенческие реакции, характерные для посттравматического состояния. Нормализация поведения сопровождалась повышением концентрации карнозина в гиппокампе.

Ссылки

Artioli G.G., Gualano B., Smith A. et al. Role of beta-alanine supplementation on muscle carnosine and exercise performance. Med. Sci. Sports Exerc. 2010, 42(6):1162-1173.
Baguet A., Bourgois J., Vanhee L. et al. Important Role Of Muscle Carnosine In Rowing Performance. J. Appl. Physiol. 2010, 109(4):1096-1101.
Chung W., Shaw G., Anderson M.E. et al. Effect of 10 Week Beta-Alanine Supplementation on Competition and Training Performance in Elite Swimmers. Nutrients 2012, 4(10): 1441-1453.
Decombaz J., Beaumont M., Vuichoud J. et al. Effect of slow-release b-alanine tablets on absorption kinetics and paresthesia. Amino Acids. 2012, 43:67–76
Derave, W., Özdemir, M.S., Harris, R.C. et al. β-Alanine supplementation augments muscle carnosine content and attenuates fatigue during repeated isokinetic contraction bouts in trained sprinters. J. Appl. Physiol. 2007, 103, 1736–1743.
Derave W., Everaert I., Beeckman S., Baguet A. Muscle carnosine metabolism and beta-alanine supplementation in relation to exercise and training. Sports Med. 2010, 1, 40(3):247-263.
De Vries H.A., Tichy M.W., Housh T.J. et al. A method for estimating physical working capacity at the fatigue threshold (PWCFT). Ergonomics. 1987, 30(8):1195-1204.
Gardner M.L., Illingworth K.M., Kelleher J., Wood D. Intestinal absorption of the intact peptide carnosine in man, and comparison with intestinal permeability to lactulose. J. Physiol. 1991, 439(1):411–422.
Harris R.C., Hill C., Wise J.A. Effect of combined beta-alanine and creatine monohydrate supplementation on exercise performance (Abstract). Med. Sci. Sports Exerc. 2003, 35(5):S218.
Harris R.C., Tallon M.J., Dunnett M. et al. The absorption of orally supplied beta-alanine and its effect on muscle carnosine synthesis in human vastus lateralis. Amino Acids. 2006, 30(3):279–289.
Harris, R.C., Wise, J.A., Price, K.A. et al. Determinants of muscle carnosine content. Amino Acids 2012, 43, 5–12.
Hill C.A., Harris R.C., Kim H.J. et al. Influence of beta-alanine supplementation on skeletal muscle carnosine concentrations and high intensity cycling capacity. Amino Acids. 2007, 32(2):225-233.
Hobson R.M., Saunders B., Ball G. et al. Effects Of β-alanine Supplementation On Exercise Performance: A Meta-analysis. Amino Acids. 2012, 43(1):25-37
Hoffman J.R., Ratamess N.A., Kang J. Effect of creatine and beta-alanine supplementation on performance and endocrine responses in strength/power athletes. Int. J. Sport Nutr. Exerc. Metab. 2006, 16(4):430-446.
Hoffman J.R., Ratamess N.A., Ross R. et al. Beta-alanine And The Hormonal Response To Exercise. Int. J. Sports Med. 2008a, 29(12):952-958.
Hoffman J.R., Ratamess N.A., Faigenbaum A.D. et al. Short-duration Beta-alanine Supplementation Increases Training Volume And Reduces Subjective Feelings Of Fatigue In College Football Players. Nutr. Res. 2008b, 28(1):31-35.
Hoffman J.R., Landau G., Stout J.R. et al. β-alanine supplementation improves tactical performance but not cognitive function in elite special operation soldiers. J. Int. Soc. Sports Nutr. 2014, 11:15.
Hoffman J.R., Stout J.R., Harris R.C., Moran D.S. β‑Alanine supplementation and military performance. Amino Acids. 2015a, 47: 2463-2474.
Hoffman J.R., Landau G., Stout J.R. et al. β-Alanine ingestion increases muscle carnosine content and combat specific performance in soldiers. Amino Acids. The Forum for Amino Acid, Peptide and Protein Research. 2015b, 47(3): 627-636.
Hoffman J.R., Ostfeld I., Stout J.R. et al. β‑Alanine supplemented diets enhance behavioral resilience to stress exposure in an animal model of PTSD. Amino Acids, 2015c, 47:1247–1257.
Jordan T., Lukaszuk J., Misic M., Umoren J. Effect Of Beta-alanine Supplementation On The Onset Of Blood Lactate Accumulation (OBLA) During Treadmill Running: Pre/post 2 Treatment Experimental Design. J. Int. Soc. Sports Nutr. 2010, 19:7:20.
Kendrick I.P., Harris R.C, Kim H.J. et al. The effects of 10 weeks of resistance training combined with b-alanine supplementation on whole body strength, force production, muscular endurance and body composition. Amino Acids 2008, 34:547–554.
Kern B.D., Robinson T.L. Effects Of β-alanine Supplementation On Performance And Body Composition In Collegiate Wrestlers And Football Players. J. Strength Cond. Res. 2011, 25(7):1804-1815.
Klebanov G.I., Teselkin Yu. O., Babenkova I.V. et al. Effect of carnosine and its components on free-radical reactions. Membr Cell Biol. 1998, 12(1):89–99.
Ko R., Low Dog T., Gorecki D.K. et al. Evidence-based evaluation of potential benefits and safety of beta-alanine supplementation for military personnel. Nutr. Rev. 2014, 72:217–225.
Russo M.B., Arnett M.V., Thomas M.L., Caldwell J.A. Ethical use of cogniceuticals in the militaries of democratic nations. Am. J. Bioeth. 2008, 8:39–49
Sale C, Saunders B, Harris RC. Effect of beta-alanine supplementation on muscle carnosine concentrations and exercise performance. Amino Acids. 2010, 39(2):321–333.
Sale C., Saunders B., Hudson S. et al. Effect of beta-alanine plus sodium bicarbonate on high-intensity cycling capacity. Med. Sci. Sports Exerc. 2011, 43(10):1972–1978.
Severin S.E., Kirzon M.V., Kaftanova T.M. Effect of carnosine and anserine on action of isolated frog muscles. Dokl. Akad. Nauk SSSR.1953, 91(3):691–694.
Smith A.E., Walter A.A., Graef J.L. et al. Effects of b-alanine supplementation and high intensity interval training on endurance performance and body composition in men; a double blind trial. J. Int. Soc. Sports Nutr. 2009a, 6:5.
Smith A.E., Moon J.R., Kendall K.L. et al. The effect of b-alanine supplementation and high-intensity interval training on neuromuscular fatigue and muscle function. Eur. J. Appl. Physiol. 2009b,105:357–363.
Stout J.R., Cramer J.T., Mielke M. et al. Effects of twenty-eight days of beta-alanine and creatine monohydrate supplementation on the physical working capacity at neuromuscular fatigue threshold. J.Strength Cond. Res. 2006, 20(4): 928–931.
Stout J.R., Cramer J.T., Zoeller R.F. et al. Effects Of Beta-alanine Supplementation On The Onset Of Neuromuscular Fatigue And Ventilatory Threshold In Women. Amino Acids. 2007, 32(3):381-386.
Stout J.R., Graves B.S., Smith A.E. et al. The effect of beta-alanine supplementation on neuromuscular fatigue in elderly (55–92 years): a double-blind randomized study. 2008, J. Int. Soc. Sports Nutr. 5:21
Sweeney K.M., Wright G.A., Glenn B.A., Doberstein S.T. The Effect Of Beta-alanine Supplementation On Power Performance During Repeated Sprint Activity. J. Strength Cond. Res. 2010, 24(1): 79-87.
Tiedje K.E., Stevens K., Barnes, S., Weaver D.F. β-Alanine as a small molecule neurotransmitter. Neurochem. Int. 2010, 57, 177–188
Tomonaga S., Yamane H., Onitsuka E. et al. Carnosine-induced anti-depressant-like activity in rats. Pharmacol. Biochem. Behav. 2008, 89:627–632.
Van Thienen R., Van Proeyen K., Vanden Eynde B. et al. b-alanine improves sprint performance in endurance cycling. Med. Sci. Sports Exerc. 2009,41:898–903
Walter A.A., Smith A.E., Kendall K.L. et al. Six weeks of high-intensity interval training with and without b-alanine supplementation for improving cardiovascular fitness in women. J. Strength Cond. Res. 2010, 24:1199–1207.
Zoeller R.F., Stout J.R., O’kroy J.A. et al. Effects Of 28 Days Of Beta-alanine And Creatine Monohydrate Supplementation On Aerobic Power, Ventilatory And Lactate Thresholds, And Time To Exhaustion. Amino Acids. 2007, 33(3):505-510.

SportWiki энциклопедия ^β