Потеря солей в цифрах

Автор статьи: Джонатан Токер – Канадский бегун элитного уровня и триатлет. Он получил степень доктора по органической химии в 2001 г. в Исследовательском Институте Скрипс, участвовал в соревнованиях по триатлону среди профессионалов в течение 5 лет, теперь в основном занимается трейлранингом. Доктор Токер работал научным сотрудником в области биотехнологий 5 лет до выпуска своей уникальной электролитной капсулы SaltStick и линейки диспенсеров.

В свете недавней трагедии на соревнованиях Ironman во Франкфурте, когда 30-летний бегун упал от изнеможения на финише и несколькими днями позже скончался в больнице, возникло множество разговоров о том, что сильная жара и стратегия потребления жидкости этого спортсмена вызвали необратимый отек головного мозга.

Возникли вопросы вероятности гипонатриемии или неправильной гидрации. «Причиной смерти стал отек мозга», — заявил профессор Лео Латаш, начальник бригады скорой помощи во Франкфурте. Отек в свою очередь, скорее всего, был спровоцирован недостаточным приемом солей во время соревнований в необычно жарких условиях. Согласно заключению профессора Латаша, во время забега спортсмен пил в основном воду и не принимал достаточный объем минералов.

Между тем, доктор Тим Ноакс заявил в твиттере: «Еще одна смерть от гипонатриемии, которой можно было избежать. Этого не случилось, если бы бегунам рекомендовали пить, когда хочется, а не по расписанию».

Приведенные ниже цифры и выводы, впервые были опубликованы мною в 2009 году. Эти расчеты не имеют прямого отношения к случаю со спортсменом во Франкфурте, это лишь научная модель.

Итак, для некоторых атлетов стратегия во время забега – выживание (просто добраться до финиша). Для других самое главное – это их показатели.

В вопросе правильной гидрации, питания и электролитного баланса обе группы пытаются удержать равновесие между выживанием и показателями.

Вне всяких сомнений то, что для участия в мероприятии длительностью от 8 до 17 часов, бегуну необходимо какое-то количество калорий, жидкости и электролитов, чтобы возместить хотя бы некоторую часть того, что потребляется и теряется во время соревнований. Для тех, кому нужно получить хороший результат, несоблюдение тонкой грани между «слишком много» и «слишком мало» может привести к смещению солевого баланса и к неудаче на соревнованиях. Но и для тех, кто просто хочет сохранить организм в здоровым при обычной деятельности, данный баланс тоже играет очень важную роль, и я продемонстрирую это далее.

Уже достаточно много писалось о правильном восполнении электролитов и жидкости при занятиях спортом на выносливость, однако, всеобъемлющая математическая модель, которая проиллюстрировала бы весь спектр борьбы между потреблением и возмещением во время соревнований на выносливость или долгого тренировочного дня, до сих пор не найдена.

В своей модели я буду обсуждать исключительно потерю и восполнение натрия. Конечно, квартет электролитов (Na, Ca, K, Mg) играет критическую роль в функционировании мышц и других биохимических процессах, но потеря натрия изучена более основательно, чем остальные электролиты. К тому же потеря и восполнение калия, кальция и магния происходит аналогично, и их уровень со временем тоже будет меняться из-за потерь с потом, также, как и для натрия.
Обсуждение важности их восполнения лежит вне рамок данной статьи, единственное, что нужно отметить, — что без правильных добавок концентрация этих важнейших электролитов в крови также будет снижаться и может достичь уровня пагубного для результативности или привести к худшим последствиям.

Следует отметить, что утверждение, что гипонатриемия возникает при низком содержании натрия в крови – это типичное заблуждение. В действительности, гипонатриемия (состояние, когда концентрация натрия в плазме достигает отметки <135 мМ), может существовать либо из-за сниженного уровня натрия в нормальном объеме крови, либо при нормальном уровне натрия в повышенном объеме плазмы. Гипернатриемия определяется концентрацией натрия в плазме выше 145 мМ и также является серьезным медицинским нарушением, и может быть вызвана как повышенным уровнем натрия в нормальном объеме крови, так и нормальным содержанием натрия в пониженном объеме плазмы.

Математическую модель, изложенную ниже, стоит изучить, так как она может повлиять на вашу стратегию восполнения электролитов и жидкости.

ДЕГИДРАЦИЯ И ГИПОНАТРИЕМИЯ

Мы исследуем 2 характеристики, которые вступают в конфликт друг с другом, а именно:

1) Дегидрация — потеря объема плазмы (крови) в результате потоотделения, мочевыделения и дыхания.

2) Потеря электролитов — сотни научных работ показали, что пот содержит значительный объем натрия, также, как и других электролитов, хотя и в меньших количествах.

В обоих случаях, потеря жидкости и электролитов с потом сильно варьируется от человека к человеку и зависит, в том числе, от физической формы / акклиматизации / температуры и влажности воздуха

МОДЕЛЬ ПОТРЕБЛЕНИЕ-ПОТЕРИ

Для принятия следующей математической модели необходимо понимать, что спортсмены во время забега ведут неравный бой со своим организмом.

Энергия

Потребление калорий во время тренировки или гонки может варьироваться в диапазоне 600 – 1500 ккал/ч (профессиональный спорстмен). При этом множество исследований выявило, что человек, который занимается спортом длительное время может абсорбировать (обработать) около 200-600 ккал/ч. Этих цифр достаточно, чтобы понять, что гонка Ironman – это огромная нагрузка на организм, борьба между потерей и восполнением энергии, которую вы всегда будете проигрывать. К счастью, у нас в теле есть запасы, которые способны восполнять дефицит калорий на протяжении определенного времени. Это означает, что в теории можно добраться до финиша Ironman без еды только за счет 30000+ ккал, хранимых в жире, на аэробном или более медленном беге. То есть, в принципе, у организма есть достаточные резервы, чтобы завершить забег, но для получения результата спортсмену необходимо возмещать калорий и получать энергию из вне для лучшей работоспособности.

Жидкость

При потере и восполнении жидкости ситуация похожа на ситуацию с восполнением энергии, однако, “рабочее окно” гораздо более узкое и неправильная стратегия может привести к более серьезным проблемам, чем при недостатке пищи. Более того, как покажет моя модель, обезвоживание может наступить резко. Хотя конкретные внешние условия гонки, физические данные и подготовка атлета определяют, когда произойдет обезвоживание, определенно то, что работоспособность спортсмена пострадает, и могут возникнуть серьезные медицинские нарушения в случае дальнейшей дегидрации.

Медицинские институты определяют минимальный уровень обезвоживания как <2% (веса тела). Этот уровень легко переносится и не влияет на результативность. При потере жидкости в 5-6% (от веса тела) возникает сонливость, головные боли, тошнота и покалывание в конечностях. При потере воды в 10-15%, мышцы могут потерять контроль, возможна потеря слуха, может помутнеть в глазах. Потери более 15%, как правило, смертельны.

Электролиты

Одна из целей данной статьи – предложить модель потери электролитов и показать связанные с этим последствия по такому же принципу, как в модели потери жидкости.

Запасы натрия в теле ограничены. Большая часть ионов натрия находится в плазме крови. До сих пор не было научно подтверждено, что в тканях или органах тела существуют какие-либо запасы легкодоступного натрия. Кости и некоторые другие ткани содержат натрий, но они не могут быть его источником в рамках того времени, которое мы рассматриваем в этой статье (до 10 часов). Запасы этого минерала ограничены, теряются через пот, в меньшей степени, через мочу или со стулом. Натрий признан жизненно важным нутриентом (вещество, которое обязательно должно входить в состав потребляемой человеком пищи для обеспечения его необходимой энергией) в здоровом питании.

Обычный рацион западного человека перенасыщен натрием, но у спортсменов есть причина увеличивать количество потребляемого натрия, чтобы компенсировать его потерю на протяжении тренировок или гонок. Так же, как с жидкостью и калориями, длительный дефицит натрия пагубен для организма. Удивительно, но атлеты и тренеры не считают восполнение натрия главной проблемой соревнований, ибо он не расходуется в больших количествах. В первую очередь они решают проблему восполнения жидкости и энергии (калорий), но ограниченные запасы натрия в нашем теле могут легко истощаться при соревнованиях на выносливость (длительные забеги).

Что происходит во время потоотделения? Сначала вода перемещается из тканей в кровь (при больших температурах или больших нагрузках), затем выделяется пот, чтобы восстановить утраченные вещества (электролиты и т. д.), но при длительном потоотделении наступает критическая точка, когда организм уже не может компенсировать потери перераспределенной воды из тканей, и объем плазмы начинает снижаться. Поэтому поначалу потоотделение может идти при кажущейся постоянной концентрации электролитов в плазме (что показывает потеря веса тела и постоянный удельный вес мочи).
Другими словами, обезвоживание может происходить без обычных индикаторов (повышения удельного веса мочи), по крайней мере, вначале. Для поддержания гомеостаза, организм будет предпринимать любые требуемые и возможные меры, до тех пор, пока станет уже невозможным поддержание нормального уровня веществ в организме.

ДЕГИДРАТАЦИЯ И ДИАПАЗОН НАТРИЯ В ПЛАЗМЕ

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ПОДСЧЕТЫ

Нижеприведенные таблицы демонстрируют несколько стратегий регидрации и приема натрия в течение 10 часов. Есть несколько моментов, которые нужно учесть, и которые упрощают эти подсчеты по сравнению с реальной жизнью или лабораторным тестированием:

1) Потеря жидкости только путем потоотделения. Потери с мочой и испарения игнорируются.

2) Потеря электролитов только путем потоотделения. Потери с мочой и стулом игнорируются.

3) Предполагается, что потоотделение происходит с постоянной скоростью и с постоянным электролитным составом в течение времени.

Для данного примера рассмотрим типичного спортсмена весом 65 кг (143 фунта) с 15 Л (15 кг) плазмы, из которых 13 Л (13 кг) – вода (20% от веса тела). Скорость потоотделения установим 1 Л/ч (диапазон 0,2 – 4,0 Л/ч). Содержание натрия в поту установим на 40 мМ (диапазон 20-80 мМ), то есть 1 Л пота будет содержать 920 мг натрия.

Далее таблица описывает 3 примера регидрации, которые не предполагают никакого дополнительного приема натрия. Как говорилось выше — со снижением объема плазмы, концентрация натрия повышается.
В исследуемом примере №1, через 2 часа без потребления жидкости, содержание натрия в крови достигло опасного гипернатриемического уровня равного 158 мМ, однако, данный спортсмен, скорее всего, захочет пить задолго до того, как это случится.
В то же время, как показано в примере №2, спортсмен восполняющий 50% потерянной жидкости (т.е. 500 мЛ/ч) сможет поддерживать объем плазмы и содержание натрия в нормальных границах в течение 3 часов.

Однако, длительное применение такой стратегии ясно показывает, что вскоре возникнет как гипернатриемия, так и обезвоживание. Данный спортсмен также, скорее всего, захочет пить задолго до достижения опасного уровня.
Пример №3 рассматривает 100%-ое восполнение воды (1 Л/ч). И хотя это эффективная стратегия для предотвращения обезвоживания, ясно, что уже через 2 часа наступит гипонатриемия, а через 4 часа она достигнет опасного уровня. Этот пример четко показывает, что может «пойти не так» на марафонской дистанции (4+ часа) при потреблении воды для восстановления всей потерянной жидкости. Гипонатриемия уже становилась причиной смерти на состязаниях по всему миру именно по этой причине. Это назвали «интоксикацией водой».

Определения:

ммоль: миллимоль – объем вещества (в случае с натрием, 1 ммоль = 23 мг)

мМ: концентрация в миллимолях на литр (23 мг натрия в 1 Л = 1 мМ)

Объем ВКЖ: внеклеточная жидкость – жидкий компонент крови. Для среднего взрослого, он составляет примерно 20% от веса тела.

Теперь рассмотрим стратегию комбинированного восполнения жидкости и натрия. Еще раз отметим, что рассматривается пример, когда спортсмен теряет постоянный объем жидкости (пота) и натрия.

В примере №4, спортсмен восполняет 100% потери жидкости (1Л/ч) с добавлением 400 мг натрия/ч. Данная стратегия может быть эффективна также в течение 2 часов. Однако, со временем потери натрия превышают его восполнение и плазма начинает разбавляться. Через 6 часов наступает серьезная гипонатриемия. Этот спортсмен пьет слишком много, что по-прежнему ведет к «интоксикации водой», хотя и более медленно из-за приема натрия для восполнения потерь.

Пример №5 рассматривает спортсмена, восполняющего 75% потерь жидкости (750 мЛ/ч) и принимает значительный объем натрия (1000 мг/ч) для его размеров и количества истраченного натрия. В данном случае, спортсмен поддерживает разумный уровень гидратации на протяжении 10 часов, но из-за чрезмерного потребления натрия, через 4 часа наступит серьезная гипернатриемия. Этот спортсмен принимает слишком много соли! Вероятнее всего, у них возникнет жажда, и они станут потреблять больше жидкости, что переносит нас к примеру №6.

Здесь спортсмен выбирает 90% восполнения потерь жидкости (900 мЛ/ч) и прием 700 мг натрия в час. Основываясь на подсчетах, у этого спортсмена наибольшие шансы избежать обезвоживания, гипо- и гипернатриемии. У него наивысшие шансы показать результаты, а не просто дойти до финиша.

РЕАЛЬНЫЙ МИР

Как это соотносится с результатами в реальном мире? Исследования показали, что потери электролитов реальны, но уровни электролитов в плазме могут не измениться значительно на ранних этапах тренировки или соревнования. В случае с натрием уровень в плазме может вырасти ввиду снижения объема плазмы (как видно из математической модели выше).

Что касается калия, его внутриклеточное содержимое значительно выше, чем в плазме, вследствие чего транспортировка калия из клеток может восполнить некоторое его количество, потерянное с потом. Однако, в обоих случаях при регидрации финальная концентрация электролитов в плазме упадет. Не нужно долго искать примеры из реальной жизни, достаточно случаев гипонатриемии на Ironman и марафонах по всему миру, которые происходят регулярно.

Смертельные случаи из-за гипонатриемии случались и при «перегидрации», когда уровень плазмы высок, а содержание натрия снижено, что означает низкую концентрацию натрия в плазме. Простой совет «не пить слишком много» действительно сможет предотвратить эту проблему, но как показывает вышеприведенная математическая модель, риск того, что обезвоживание с течением времени ограничит работоспособность, очень велик.

Еще раз стоит отметить, что допущения в модели выше, упрощают сложный процесс. К примеру, потоотделение снижается при нарастании обезвоживания для того, чтобы сохранить воду. Внутренняя температура тела повышается по причине меньшего охлаждения; однако, потери жидкости с потом снижены.

Физиологически обусловлено, что большинство спортсменов в состоянии стресса могут усвоить лишь ограниченный объем жидкости, электролитов и энергии. Разумной стратегией будет восполнять тот объем, который тело может абсорбировать, как можно ближе к уровню потерь.

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

Длительные тренировки и соревнования даже при умеренной интенсивности могут вызвать значительные потери жидкости с потом. Электролиты, включающие натрий, калий, магний и кальций, содержатся в поте, но со временем запасы вашего тела истощаются. Мышечные судороги, снижение работоспособности, тепловой удар и другие симптомы могут быть результатом пониженного уровня электролитов и обезвоживания. Вода будет еще больше разбавлять оставшиеся электролитные запасы и может усугубить симптомы, вплоть до смертельного исхода. Распространенным подходом среди спортсменов для решения этих реальных проблем является прием спортивных напитков и/или твердых электролитных добавок (капсулы).

Следующая таблица иллюстрирует функцию критических электролитов и предлагает целевую дозировку при приеме жидкости и диапазон общей дневной нормы для спортсменов и людей, занимающихся активными видами отдыха.

Источник: Ким Мюллер www.Fuel-factor.com

Прием жидкости и электролитов необходим во время длительных тренировок и соревнований, учитывая индивидуальные особенности спортсмена и внешние условия. Отметим еще раз, что при непродолжительных занятиях длительностью 2 часа или менее, большинство спортсменов не нуждается в приеме жидкости или электролитов в любом виде. Будет определенная дегидратация и уровни электролитов повысятся, но в большинстве случаев останутся в пределах нормы. При тренировках длительностью более 2 часов, как показывают исследования, спортсмен, принимающий разумное количество жидкости и электролитов, нейтрализует потерю до такой степени, что ни дегидрация, ни гипергидрация не наступят, а уровни электролитов останутся в нормальных пределах. «Разумный прием» зависит от степени потерь электролитов спортсмена, которые для каждого индивидуальны, а также от конкретных внешних условий.

Доктор Ноакс в своих обширных исследованиях вопросов чрезмерной гидрации (описанных в его книге «Waterlogged»), утверждает, что «спортсменам во время забега следует пить, когда им хочется, но не более 800 мЛ/ч» в контексте марафонской дистанции.

По вопросу приема натрия, доктор Ноакс убежден, что в течение очень продолжительных соревнований (таких как Ironman) острый дефицит натрия может способствовать гипонатриемии от физической нагрузки.

У меня другое мнение на данный вопрос. Как я проиллюстрировал в модели выше, дефицит может наступить уже через несколько часов, также это подтверждается мои личным огромным опытом потери натрия.

Наш организм имеет ограниченные резервы натрия. В теле мужчины весом 70 кг (154 фунта) содержится всего 100 г натрия (Состав человеческого тела, Том 918, Стивен Хеймсфилд), из которых только 68 г находятся в мягких тканях (медленный, но доступный обмен с плазмой), в том числе 10 г в крови.

Что означает для спортсмена потеря 0,92 г натрия на 1 Л пота? Что через некоторое время из-за потерь наступит существенный дефицит.

Доктор Ноакс приводит большое количество доказательств чрезмерного потребления жидкости, чтобы доказать позицию о том, что гипонатриемия вызывается приемом жидкости больше необходимого. Действительно, вышеприведенная модель также это показывает, например, через 4 часа со 100%-ым восполнением жидкости, наступает гипонатриемия. Модель также указывает на необходимость «разумного потребления» жидкости и электролитов, чтобы замедлить их потери, и дать атлету больше времени, в течение которого он сможет поддерживать работоспособность.

Доктор Ноакс расходится со мной в вопросе необходимости восполнения натрия. В своей книге и других работах он прилагает много усилий, чтобы уличить индустрию спортивных напитков в обмане, а также выступает против того, что он считает сомнительными исследованиями.

Он делает много важных замечаний и предлагает интересную точку зрения. Однако, как это бывает со многими научными вопросами, по которым эксперты расходятся во мнении, на вопрос о гидрации и приеме питания нет единого ответа.

Часто приводится в пример чрезмерное потребление соли в «западных диетах» (10-15 г).

Лично я подсчитал мое дневное потребление соли с пищей, и оно составило 2 г. Делайте выводы сами, ведь я уже много лет тренируюсь по 2, 4 или 6 часов в день.

Какие изменения происходят в потере натрия с потом со временем?

«В ответ на низкосолевую диету и ежедневные тренировки в жаре, почки начинают снижать выделение соли в течение 1-2 часов, тогда как выведение соли с потом начинает падать только через 8-24 часа и требует нескольких дней, чтобы достичь максимума» (Робинсон, Николас и др. 1955, по книге Waterlogged). Поэтому снизьте ежедневное потребление, чтобы адаптироваться к небольшому потреблению натрия во время тренировок, но, если вы принимаете большое количество соли, вам нужно будет поддерживать большее потребление натрия во время занятий, чтобы обеспечить уровень электролита, к которому привык ваш организм.

Мой совет: cтарайтесь соблюдать диету с пониженным содержанием натрия и принимайте добавки в соответствии с потребностями вашего тела. Тут ситуация, как и с жаждой воды, когда вам нужно восполнить жидкость в организме, вы просто хотите пить и пьете, если вам хочется соленого, то просто скушайте соленое (во время упражнений, тоже можно и даже нужно), и так вы восполните натрий в организме. С другой стороны, прибавка в весе означает чрезмерное потребление жидкости и, возможно, натрия, которые следует ограничить, пока вес не вернется к норме или ниже.

Два конкурирующих фактора, обезвоживание и гипонатриемия, создают необходимость соблюдения баланса между приемом жидкости и электролитов. Ключевое слово — «баланс» означает, что есть идеальные условия (идеальный спортсмен и план выстроенный согласно этим условиям), способные оптимизировать работоспособность и минимизировать риски для здоровья. Независимо от того принимает ли спортсмен твердые электролиты с водой или в виде спортивного напитка, если на длительной дистанции игнорировать один или оба данных аспекта, возникает угроза здоровью и ухудшение спортивных результатов.