В своей работе (Rollo I. et al. Primary, Secondary, and Tertiary Effects of Carbohydrate Ingestion During Exercise //Sports Medicine. – 2020.),  учёные подробно описали весь путь, которые углеводы проходят в организме человека: от ротовой полости до своей конечной точки назначения – митохондрий.

Как известно, энергия, получаемая организмом при усвоении углеводов, расходуется на производство энергии в скелетных мышцах и тратится во время нагрузки. Однако сначала углеводы попадают в ротовую полость, и этот этап является очень важным с точки зрения физиологии.

Еда в ротовой полости также обрабатывается механически, а ферменты слюны начинают расщеплять углеводы на более маленькие составные части – олигосахариды. Углеводы обнаруживаются рецепторами в полости рта и на языке, это обнаружение ведёт к активации центров вознаграждения в мозге, что в свою очередь ведёт к секреции инсулина.

Примечательно, что активация центров поощрения и вознаграждения в мозге происходит как в случае приёма сладких, так и в случае потребления несладких углеводов. Интересным является и то, что согласно ряду исследований, простое полоскание рта углеводным раствором в течение 5-10 секунд во время нагрузки может повышать выносливость и силовые показатели.

Простое обнаружение углеводов в полости рта регулирует чувства удовольствия, восприятия прикладываемого усилия и настроение в целом. Мы рекомендуем ознакомиться со статьями британского нутрициониста Аскера Джокендрапа (Asker Jeukendrup), чтобы подробнее ознакомиться с работами в этой области.

Далее в своём обзоре учёные выделяют вторичный эффект приёма углеводов на работоспособность, который проявляется в период между всасыванием углеводов в кишечнике и появлению моносахаридов в системном кровотоке.

В тонком кишечнике, куда дисахариды, олигосахариды и полисахариды после ферментативной обработки в желудке, углеводы продолжают расщепляться до своих элементарных составляющих – моносахаридов. Каждый углевод, будь то глюкоза, фруктоза или галактоза, попадает в клетки через специфический транспортный белок, расположенный на мембране этих клеток.

После всасывания и ферментативной обработки в кишечнике углеводы переносятся в печень, в клетках которой присутствуют глюкорецепторы – рецепторы, чувствительные к изменению концентрации глюкозы в крови. Эти рецепторы играют важную роль в симпатоадреналовой реакции на гипогликемию, то есть на низкое содержание сахара в крови.

Уже в печени, полученные углеводы могут либо окислиться, либо запасаться в виде гликогена, пока организму не потребуется дополнительное количество гликогена. Отметим, что если во время нагрузки спортсмен не употребляет углеводы, то печень производит глюкозу через пути гликогенолиза и глюконеогенеза, что позволяет поддерживать концентрацию глюкозы в крови на должном уровне.

Авторы указывают, что во время длительной нагрузки (2 часа) умеренной интенсивности печень производит глюкозу со скоростью около 0,5 г. в минуту (то есть 30 грамм в час).

К третичным эффектам потребления углеводов авторы относят те эффекты, которые проявляются при попадании углеводов в системное кровообращение. Поддержание оптимального уровня глюкозы в крови (не ниже 3,5 ммоль на литр) важно не только при нагрузке, но и в повседневной жизни, так как низкий уровень глюкозы вредит здоровью и может привести к гипогликемической коме. Для поддержания работоспособности глюкоза важна и в плане обеспечения центральных функций (мозговых), и в плане осуществления периферических функций, например, мышечных сокращений.

Интересно, что при выполнении центральных функций, некоторую часть энергообеспечения берёт на себя лактат (читайте подробнее здесь). Поддержание достаточного количества глюкозы и/или лактата необходимо для поддержания нормальной работы мозга во время нагрузки. Так, гипогликемия, вызванная физической нагрузкой, вызывает центральное утомление. С практической точки зрения, несколько исследований показали, что прием углеводов во время тренировки может улучшать способности принятия решений, выполнения технических приёмов, которые напрямую связаны с центральной нервной системой и представляют ключевые факторы для оптимального выполнения упражнений.

При поступлении глюкозы в мышечную клетку для выполнения так называемых переферических функций учёные наблюдают большое разнообразие метаболических путей, в ходе которых глюкоза утилизируется. Хорошо известно, что в мышечных клетках глюкоза может окисляться во время гликолиза, цикла Кребса для образования АТФ. Во время нагрузки экзогенная, то есть полученная извне, глюкоза может окисляться со скоростью 1-1,2 грамма в минуту. Любопытно, что скорость окисления может быть увеличена до 1,75 грамм в минуту при потреблении смеси глюкозы и фруктозы. Следовательно, комбинированный приём фруктозы и глюкозы может увеличить доступность глюкозы вследствие приёма пищи, увеличить скорость окисления углеводов на 40-50%, что может привести к улучшению многих спортивных качеств, например, выносливости.