Kofein zeslabuje akutní
odezvu růstového hormonu
po silovém tréninku (II.)

Výsledky

Krevní glukóza

Obrázek a ukazuje odezvu krevní glukózy před a po cvičení proti odporu. Ve výsledcích ze skupin přijímajících kofein byly koncentrace krevní glukózy po cvičení (vzorky P0, P15, P30) výrazně vyšší než zbývající hodnoty (pre-60), což ve skupinách přijímajících placebo k vidění nebylo.

Sérová volná mastná kyselina

Obrázek b ukazuje odezvu sérové volné mastné kyseliny před a po cvičení proti odporu. U skupin přijímajících kofein byly koncentrace volných mastných kyselin po podání kofeinu (pre-exe, P0, P15, P30) významně vyšší než zbývající hodnoty (pre-60) a výsledky analýzy vzorků skupin přijímajících placebo také vykazovaly podobně jako u kofeinových skupin jemné zvýšení. Koncentrace volných mastných kyselin u skupin s kofeinem ve vzorcích pre-exe, P0, P15 a P30 byly také významně vyšší než u skupin s placebem.

Sérová kyselina mléčná

Obrázek c ukazuje odezvu sérové kyseliny mléčné před a po cvičení. U skupin přijímajících kofein byly koncentrace sérové kyseliny mléčné po cvičení (P0, P15, P30) významně vyšší než zbývající hodnoty. Měření vzorků skupiny s placebem také vykazovalo podobný trend jako u skupin s kofeinem. Jinak řečeno, v podstatě nebyl zjištěn žádný významný rozdíl v koncentracích volných mastných kyselin mezi skupinami.

Sérový inzulín

Obrázek d ukazuje odezvu inzulínu obsaženého v séru před a po cvičení. Skupiny přijímající kofein vykazovaly koncentrace sérového inzulínu ve vzorcích pre-exe, P0, P15 a P30 významný pokles vzhledem k odběrům v klidu (pre-60). U skupin s placebem byl také pozorován pokles (pre-exe, P0) vzhledem ke klidové hodnotě (pre-60), ovšem ne tak silný. Celkově vzato ovšem nebyl mezi skupinami s kofeinem a s placebem zjištěn žádný rozdíl koncentrací inzulínu před ani po cvičení.

Sérový růstový hormon

Obrázek e ukazuje odezvu GH před a po cvičení. U skupin přijímajících kofein byly koncentrace sérového GH po cvičení (P0, P15) významně vyšší než u vzorků v klidu (pre-60) a tento trend vykazovaly také vzorky skupin s placebem. Evidentní je ovšem to, že byl shledán významný rozdíl v koncentracích GH mezi skupinami u vzorků po cvičení (P0, P15, P30).

Sérový testosteron

Obrázek f ukazuje odezvu testosteronu obsaženého v krevním séru před a po cvičení. U skupin s kofeinem zaznamenaly koncentrace sérového testosteronu po cvičení zvýšení oproti vzorkům v klidu (pre-60). Vzorky skupin s placebem vykazovaly toto zvýšení vzhledem ke klidové hodnotě (pre-60) ještě větší (P0, P15). Celkově vzato ale nebyl zpozorován významný rozdíl v koncentracích testosteronu před a po cvičení mezi skupinami s kofeinem a bez něj.

Sérový kortizol

Obrázek g ukazuje odezvu kortizolu obsaženého v séru před a po cvičení. U všech skupin vykazovaly koncentrace kortizolu u vzorků pre-exe, P0, P15 a P30 významné zvýšení vzhledem ke klidové hodnotě (pre-60). Jediný významnější rozdíl mezi skupinami byl zpozorován u vzorků před cvičením (pre-exe).

Diskuze a závěr

Náš výzkum zjišťoval vliv příjmu kofeinu v množství 6 mg/kg na okamžité hormonální odezvy po krátkodobém tréninku proti odporu. Předpokládali jsme, že příjem kofeinu před cvičením může zvýšit sekreci kortizolu a utlumit sekreci růstového hormonu po cvičení. Prvotní nálezy naznačily, že příjem kofeinu před cvičením vyústí ve významné zvýšení koncentrací sérových volných mastných kyselin a ve významné snížení odezvy růstového hormonu při cvičení. U skupin přijímajících kofein a placebo však nebyl shledán žádný výrazný rozdíl dalších hormonů (inzulín, testosteron a kortizol).

Nálezy ukazují, že cvičení proti odporu výrazně zvyšuje koncentraci lidského růstového hormonu v době 15 až 30 minut po cvičení (Kraemer et al., 1993). Zdá se, že akutní hormonální odezvy na cvičení jsou vysoce ovlivněny celkovou prací (intenzita, objem a pauzy mezi sériemi), výběrem cviků a množstvím svalů použitých pro cvičení (Kraemer and Ratamess, 2005). Sekrece růstového hormonu v podvěsku mozkovém je ovlivněna hlavně hormonem uvolňujícím růstový hormon GHRH (Florini et al., 1996). Výsledky této studie demonstrují výrazný pokles koncentrací 22-kD růstového hormonu po cvičení (P0, P15, P30) u skupin s kofeinem i s placebem. 22-kD je jeden z typů patřících do celé rodiny růstových hormonů. Koncentrace jiných růstových hormonů této skupiny nebyly v této studii zjišťovány. Ačkoli se většina studií zaměřuje na růstový hormon 22-kD (Kraemer a Ratamess, 2005), několik studií ukázalo, že i jiné formy růstového hormonu jsou závislé na cvičení proti odporu (Hymer et al., 2001; Kraemer et al., 2003).

Množství možných mechanismů, které potlačují akutní odezvu GH, je velké. Výšší hladina krevní glukózy může potlačit reakci růstového hormonu na GHRH (Frystyk et al., 1997; Hjalmarsen et al., 1996; Nakagawa et al., 2002; Van Loon et al., 2003), avšak ukázalo se, že příjem kofeinu před cvičením proti odporu koncentraci krevní glukózy nijak významně nezvyšuje. Několik předchozích výzkumů uvedlo, že příjmem sacharidů nebo aminokyselin během cvičení může zvýšit koncentraci inzulínu ústící ve zvýšenou hladinu růstového hormonu po cvičení a inzulínová odezva tudíž vykazuje účinek na odezvu růstového hormonu (Bird et al., 2006; Chandler et al., 1994; Kraemer et al., 1998; Volek, 2004). Tato studie v průběhu zpracování výsledků upravila hodnoty hormonálních odezev vzhledem ke změnám objemu plazmy, ovšem akutní koncentrace růstového hormonu po cvičení zůstaly u skupin s kofeinem stále významně snížené.

Jako příklad je možno uvést výsledky některých studií. Například předchozí experimenty na zvířatech objevily vliv vysokých dávek kofeinových infuzí (30 a 50 mg/kg), které stimulují podvěsek mozkový k produkci růstového hormonu zamezujícího potlačení sekrece GH (Spindel et al., 1980). Konzumace energetického drinku obsahujícího kofein v množství 110 mg před cvičením proti odporu významně omezují akutní sekreci GH i testosteronu (Ratamess et al., 2007). Množství testosteronu se zvyšuje v reakci na cvičení proti odporu a je úzce spjato se silou a zvyšováním podílu svalové hmoty (Kraemer a Ratamess, 2005). Poznatky této studie ukazují, že koncentrace sérového testosteronu u skupin s kofeinem i placebem zaznamenávají významné zvýšení vzhledem ke klidové hodnotě (pre-60). Avšak podle našich dat nebyl mezi skupinami žádný významný rozdíl. Předchozí pokusy na zvířatech také objevily, že vysoké dávky kofeinu (30 mg/kg a 60 mg/kg) zvyšují koncentraci testosteronu v plasmě (Pollard, 1988).

Kortizol je katabolický hormon a může svým vlivem stimulovat degradaci svalové bílkoviny a zamezovat bílkovinné syntéze obou typů svalových vláken (Kazarian et al., 1983). Kortizol je známý pro svou schopnost zvýšit množství krevní glukózy a volných mastných kyselin s cílem zajistit dostatečný zdroj energie. Čili změny koncentrací krevní glukózy a volných mastných kyselin během a po cvičení proti odporu může mít na svědomí právě kortizol. Poslední výzkumy oznámily, že samotné sacharidy nebo sacharidy v kombinaci s aminokyselinami podávané před a během cvičení proti odporu významně potlačují vylučování kortizolu ve srovnání s podáváním placeba (Bird et al., 2006; Tarpenning et al., 2003). Avšak, jiné studie nezmiňují žádný významný vliv (Bloomer et al., 2000; Kraemer, et al., 1998; Williams et al., 2002). Proto je nutné říct, že vliv suplementace na potlačení vylučování kortizolu je diskutabilní.

Účastníci této studie byli velmi slabí konzumenti kofeinu, což mohlo výsledky ovlivnit. Subjekty v této studii byli studenti katedry tělesné výchovy, a proto se mohly jejich fyzické aktivity vykonávané v čase před experimentem do značné míry lišit. Ovšem během dvou týdnů experimentů vykazovali všichni velmi podobný tréninkový objem. Podmínky studie také zabránily subjektům vykonávat během celé doby experimentu další cvičení proti odporu a jiná vyčerpávající cvičení.

Stupeň hydratace subjektů také mohl ovlivnit hormonální koncentrace měřené v této studii. Přestože jsme neodebírali vzorky moči před cvičením, objem přijímaných tekutin byl podřízen přesně odměřeným dávkám, které subjekty přijaly pod naším dohledem. Pro zpřesnění okamžitých změn objemu plasmy po cvičení jsme měřili také hemoglobin a hematokrit. Výsledky indukují, že příjem kofeinu může zeslabit akutní odezvy růstového hormonu, což však nemůže přímo ovlivnit svalovou syntézu. V dalších výzkumech se musíme zaměřit na dlouhodobější účinky příjmu kofeinu a také na vliv samotného tréninku na hormonální odezvy.

Celkově vzato, prezentovaná studie ukazuje, že příjem kofeinu 6 mg/kg jednu hodinu před cvičením proti odporu redukuje odezvu růstového hormonu po tréninku. Tento efekt může být způsoben zvýšenými koncentracemi volných mastných kyselin a krevní glukózy po cvičení proti odporu. Ačkoli jsme v této studii nezjistili odezvy GHRH ani hormonu potlačujícího růstový hormon, nemůžeme vyloučit mechanismus záporné zpětné vazby ovlivňující zeslabení odezvy růstového hormonu. Navíc nálezy této studie neukazují žádný významný vliv na hladinu inzulínu, testosteronu ani kortizolu po cvičení proti odporu. Vztah mezi příjmem kofeinu a hormonální odezvou není zatím dobře znám a důkladné pochopení tohoto vztahu vyžaduje podrobnější výzkum.

Poděkování

Děkujeme všem zúčastněným subjektům za jejich úsilí a odhodlání. Tento výzkum byl podporován grantem Národního vědeckého konsilu (Taiwan, R.O.C).

Reference:

• American College of Sports Medicine. (1998) ACSM’s resource manual for guidelines for exercise testing and prescription. 3rd edition. Williams and Wilkins, Baltimore, Md. 134, 306.
• Astorino, T.A., Rohmann, R.L. and Firth, K. (2008) Effect of caffeine ingestion on one-repetition maximal muscular strength. European Journal of Applied Physiology 102, 127-132.
• Beaven, C.M., Hopkins, W.G., Hansen, K.T., Wood, M.R., Cronin, J.B. and Lowe, T.E. (2008) Dose effect of caffeine on testosterone and cortisol responses to resistance exercise. International Journal of Sport Nutrition and Exercise Metabolism 18, 131-141. Baechle, T.R. and Earle, R.W. (2000) Essentials of Strength Training and Conditioning. 2nd edition. Champaign, IL: Human Kinetics.
• Bird, S.P., Tarpenning, K.M. and Marino, F.E. (2006) Effects of liquid carbohydrate/essential amino acid ingestion on acute hormonal response during a single bout of resistance exercise in untrained men. Nutrition 22, 367-375.
• Beck, T.W., Housh, T.J., Schmidt, R.J., Johnson, G.O., Housh, D.J., Coburn, J.W. and Malek, M.H. (2006) The acute effects of a caffeine-containing supplement on strength, muscular endurance, and anaerobic capabilities. Journal of Strength and Conditioning Research 20(3), 506-510.
• Bell, D.G. and McClellan, T.M. (2002) Exercise endurance 1, 3, and 6 h after caffeine ingestion in caffeine users and nonusers. Journal of Applied Physiology 9, 1227-1234.
• Bell, D.G. and McClellan, T.M. (2003) Effect of repeated caffeine ingestion on repeated exhaustive exercise endurance. Medicine and Science in Sports and Exercise 35(8), 1348-1354.
• Blackard, W.G., Hull, E.W. and Lopeza, A. (1971) Effect of lipids on growth hormone secretion in humans. Journal of Clinical Investigation 50, 1439-1443.
• Bloomer, R.J., Sforzo, G.A. and Keller, B.A. (2000) Effects of meal form and composition on plasma testosterone, cortisol, and insulin following resistance exercise. International Journal of Sport Nutrition 10, 415-424.
• Chandler, R.M., Byrne, H.K., Paterson, J.G. and Ivy, J.L. (1994) Dietary supplements affect the anabolic hormones after weight training exercise. Journal of Applied Physiology 76, 839-845.
• Costill, D.L., Dalsky, G.P. and Fink, W.J. (1978) Effects of caffeine ingestion on metabolism and exercise performance. Medicine Science in Sports 10, 155-158.
• Dill, D.B. and Costill, D.L. (1974) Calculation of percentage changes in volumes of blood, plasma, and red cells in dehydration. Journal of Applied Physiology 37, 247-248.
• Essig, D., Costill, D. and Van Handel, P. (1980) Effects of caffeine ingestion on utilization of muscle glycogen and lipid during leg ergometer cycling. International Journal of Sports Medicine 1, 86-90.
• Fineberg, E.S., Horland, A.A. and Merimee, T.J. (1972) Free fatty acid concentrations and growth hormone secretion in man. Metabolism 21, 491-498.
• Florini, J.R. (1987) Hormonal control of muscle growth. Muscle Nerve 10, 577-598.
• Florini, J.R., Ewton, D.Z. and Coolican, S.A. (1996) Growth hormone and the insulin-like growth factor system in myogenesis. Endocrine Reviews 17, 481-517.
• Fryburg, D.A., Gelfand, R.A. and Barrett, E.J. (1991) Growth hormone acutely stimulates forearm muscle protein synthesis in normal humans. American Journal of Physiology 260, 499-504.
• Frystyk, J., Grofte, T., Skjaerbaek, C. and Orskov, H. (1997) The effect of oral glucose on serum free insulin-like growth factor-I and -II in health adults. Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism 82, 3124-3127.
• Gliottoni, R.C., Meyers, J.R., Arngrimsson, S.A., Broglio, S.P. and Motl, R.W. (2009) Effect of caffeine on quadriceps muscle pain during acute cycling exercise in low versus high caffeine consumers. International Journal of Sport Nutrition and Exercise Metabolism 19, 150-161.
• Goto, K., Higashiyama, M., Ishii, N. and Takamatsu, K. (2005) Prior endurance exercise attenuates growth hormone response to subsequent resistance exercise. European Journal of Applied Physiology 94, 333-338.
• Goto, K., Ishii, N., Kurokawa, K. and Takamatsu, K. (2007) Attenuated Growth Hormone Response to Resistance Exercise with Prior Sprint Exercise. Medicine and Science in Sports and Exercise 39(1), 108-115.
• Graham, T.E. and Spriet, L.L. (1995) Metabolic, catecholamine, and exercise performance responses to various doses of caffeine. Journal of Applied Physiology 78, 867-874.
• Graham, T.E. (2001) Caffeine and exercise: Metabolism, endurance and performance. Sports Medicine 31(11), 785-807.
• Griggs, R.C., Kingston, W., Jozefowicz, R.F., Herr, B.E., Forbes, G. and Halliday. D. (1989) Effect of testosterone on muscle mass and muscle protein synthesis. Journal of Applied Physiology 66, 498 -503.
• Hakkinen, K. and Pakarinen, A. (1993) Acute hormonal responses to two different fatiguing heavy-resistance protocols in male athletes. Journal of Applied Physiology 74, 882-887.
• Hjalmarsen, A., Aasebo, U., Aakvaag, A. and Jorde, R. (1996) Sex hormone responses in healthy men and male patients with chronic obstructive pulmonary disease during an oral glucose load. Scandinavian journal of clinical and laboratory investigation 56, 635-640.
• Hymer, W.C., Kraemer, W.J., Nindl, B.C., Marx, J.O., Benson, D.E., Welsch, J.R., Mazzetti, S.A., Volek, J.S. and Deaver, D,R. (2001) Characteristics of circulating growth hormone in women after acute heavy resistance exercise. American Journal of Physiology Endocrinology and Metabolism 281, E878-887.
• Imaki, T., Shibasaki, T., Masuda, A., Hotta, M., Yamauchi, N., Demura, H., Shizume, K., Wakabayashi, I. and Ling, N. (1986) The effect of glucose and free fatty acids on growth hormone (GH)-releasing factor-mediated GH secretion in rats. Endocrinology 118, 2390-2394.
• Ivy, J., Costill, D., Fink, W. and Lower, R. (1979) Influence of caffeine and carbohydrate feedings on endurance performance. Medicine and Science in Sports and Exercise 11, 6-11.
• Kazarian, V.A., Shchelkunov, A.V. and Rapoport, E.A. (1983) Effect of hydrocortisone on protein metabolism in skeletal muscles. Zh Nevropatol Psikhiatr Zhurnal Nevropatologii i Psikhiatrii Imeni S.S. Korsakova 83, 1654-1659. (In Russian, English abstract).
• Kimball, S.R. and Jefferson, L.S. (1988) Cellular mechanisms involved in the action of insulin on protein synthesis. Diabetes Metabolism Review 4, 773-787.
• Kraemer, W.J., Fleck, S.J. and Dziados, J.E., Harman, E.A., Marchitelli, L.J., Gordon, S.E., Mello, R., Frykman, P.N., Koziris, L.P. and Triplett, N.T. (1993) Changes in hormonal concentrations after different heavy-resistance exercise protocols in women. Journal of Applied Physiology 75, 594-604.
• Kraemer, W.J., Volek, J.S., Bush, J.A., Putukian, M. and Sebastianelli, W.J. (1998) Hormonal responses to consecutive days of heavy-resistance exercise with or without nutritional supplementation. Journal of Applied Physiology 85, 1544-1555.
• Kraemer, W.J., Rubin, M.R., Hakkinen, K., Nindl, B.C., Marx, J.O., Volek, J.S., French, D.N., Gómez, A.L., Sharman, M.J., Scheett, T., Ratamess, N.A., Miles, M.P., Mastro, A., VanHeest, J., Maresh, C.M., Welsch, J.R. and Hymer, W.C. (2003) Influence of muscle strength and total work on exercise-induced plasma growth hormone isoforms in women. Journal of Science and Medicine in Sport 6, 295-306
• Kraemer, W.J. and Ratamess, N.A. (2005) Hormonal responses and adaptations to resistance exercise and training. Sports Medicine 35(4), 339-361.
• Lanfranco, F., Giordano, R., Pellegrino, M., Gianotti. L., Ramunni, J., Picu, A., Baldi, M., Ghigo, E. and Arvat, E. (2004) Free fatty acids exert an inhibitory effect on adrenocorticotropin and cortisol secretion in humans. The Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism 89, 1385-1390.
• Lanzi, R., Losa, M., Mignogna, G., Caumo, A. and Pontirol, A.E. (1999) The control on growth hormone release by free fatty acids is maintained in acromegaly. The Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism 84, 1234-1238.
• Lovallo, W.R., Farag, N.H., Vincent, A.S., Thomas, T.L. and Wilson, M.F. (2006) Cortisol responses to mental stress, exercise, and meals following caffeine intake in men and women. Pharmacology, Biochemistry, and Behavior 83(3), 441-447.
• Maridakis, V., O’Connor, P.J., Dudley, G.A. and McCully, K.K. (2007) Caffeine attenuates delayed-onset muscle pain and force loss following eccentric exercise. The Journal of Pain 8(3), 237-243.
• Meikle, A.W., Benson, S.J., Liu, X.H., Boam, W.D. and Stringham, J.D. (1989) Nonesterified fatty acids modulate steroidogenesis in mouse Leydig cells. American Journal of Physiology 257, E937-E942.
• Motl, R.W., O’Connor, P.J., Tubandt, L., Puetz, T. and Ely, M.R. (2006) Effect of caffeine on leg muscle pain during cycling exercise among females. Medicine and Science in Sports and Exercise 38(3), 598-604.
• Motl, R.W., O’Connor, P.J. and Dishman, R.K. (2003) Effect of caffeine on perceptions of leg muscle pain during moderate intensity cycling exercise. The Journal of Pain 4(6), 316-321.
• Murai, J.T., Mendel, C.M. and Siiteri, P.K. (1991) Free fatty acids do not influence the concentrations of free steroid hormones in serum under physiological conditions. The Journal of Clinical Endocrinology Metabolism 72, 137-139.
• Nakagawa, E., Nagaya, N., Okumura, H., Enomoto, M., Oya, H., Ono, F., Hosoda, H., Kojima, M. and Kangawa, K. (2002) Hyperglycaemia suppresses the secretion of ghrelin, a novel growth-hormone releasing peptide: responses to the intravenous and oral administration of glucose. Clinical Sciences 103, 325-328.
• OConnor, P.J., Motl, R.W., Broglio, S.P. and Ely, M.R. (2004) Dose-dependent effect of caffeine on reducing leg muscle pain during cycling exercise is unrelated to systolic blood pressure. Pain 109, 291-298.
• Pollard, I. (1988) Increases in plasma concentrations of steroids in the rat after the administration of caffeine: comparison with plasma disposition of caffeine. The Journal of Endocrinology 119, 275-280.
• Ratamess, N.A., Hoffman, J.R., Ross, R., Shanklin, M., Faigenbaum, A.D. and Kang, J. (2007) Effects of an amino acid/creatine energy supplement on the acute hormonal response to resistance exercise. International Journal of Sport Nutrition and Exercise Metabolism 17, 608-623.
• Spindel, E., Arnold, M., Cusack, B. and Wurtman, R.J. (1980) Effects of caffeine on anterior pituitary and thyroid function in the rat. Pharmacology and Experimental Therapeutics 214, 58-62.
• Tarpenning, K.M., Wiswell, R.A. and Hawkins, S.A. (2003) CHO-induced blunting of cortisol response to weightlifting exercise in resistance-trained older men. European Journal of Sport Science 3, 1-10.
• Trice, I. and Haymes, E.M. (1995) Effects of caffeine ingestion on exercise-induced changes during high-intensity, intermittent exercise. International Journal of Sport Nutrition 5, 37-44.
• Van Dam, P.S., Smid, H.E., de Vries, W.R., Niesink, M., Bolscher, E., Waasdorp, E.J., Dieguez, C., Casanueva, F.F. and Koppeschaar, H.P. (2000) Reduction of free fatty acids by acipimox enhances the growth hormone (GH) responses to GH-releasing peptide 2 in elderly men. The Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism 85, 4706-4711.
• Van Loon, L.J.C., Kruijshoop, M., Menheere, P.P., Wagenmakers, J.M., Saris, W.H.M. and Keizer, H.A. (2003) Amino acid ingestion strongly enhances insulin secretion in patients with long-term type2 diabetes. Diabetes Care 26, 625-630.
• Volek, J.S. (2004) Influence of nutrition on responses to resistance training. Medicine and Science in Sports and Exercise 36(4), 689-696.
• Williams, A.G., Ismail, A.N., Sharma, A.A. and Jones, D.A. (2002) Effects of resistance exercise volume and nutritional supplementation on anabolic and catabolic hormones. European Journal of Applied Physiology 86, 315-321.
• Woolf, K., Bidwell, W.K. and Carlson, A.G. (2008) The effect of caffeine as an ergogenic aid in anaerobic exercise. International Journal of Sport Nutrition and Exercise Metabolism 18, 412-429.