EFECTUL BICARBONATULUI DE SODIU ÎN TIMPUL EXERCIȚIULUI

Aprovizionarea cu energie este o condiție esențială pentru menținerea exercițiului, în cadrul căruia grăsimile, carbohidrații (glucoza) și proteinele sunt transformate în adenozin trifosfat (ATP) pentru a furniza energie organismului. Producția de energie rezultată din mișcarea umană este împărțită între sistemele de aprovizionare energetică anaerobă și aerobă. Sistemele anaerobe sunt sistemul fosfagen și sistemul glicolitic, care sintetizează ATP fără participarea oxigenului. Substraturile energetice ale sistemului fosfagen sunt ATP și fosfatul de creatină (CP sau fosfocreatina – PCr), denumit și sistemul ATP-CP. ATP-CP participă direct la furnizarea de energie, fiind cea mai rapidă, dar și cea mai scurtă cale de a menține durata aportului energetic. Substratul energetic al sistemului glicolitic este glucoza, care sintetizează ATP prin descompunerea acesteia. Procesul prin care organismul descompune un substrat în condiții aerobe se numește respirație intracelulară. Acest proces necesită participarea oxigenului și este numit sistem oxidativ. Mitocondriile din celule sunt organele care produc ATP prin oxidarea glucozei, grăsimilor și proteinelor, iar în același timp, sistemele cardiovascular și respirator trebuie să transporte cantități mari de oxigen către mușchi pentru a le satisface nevoile.
În fiziologia exercițiului, interconectarea dintre energia necesară pentru a finaliza diferite tipuri de exerciții și modurile în care fiecare sistem energetic contribuie la aceasta este denumită „unitatea continuă de energie” (CUE). Aceasta descrie relația generală dintre diferite mișcări și diferitele căi de aprovizionare cu energie ale sistemului energetic. CUE este, de obicei, exprimată ca procentaj al energiei furnizate aerob și anaerob. În funcție de raportul dintre energia anaerobă și cea aerobă pentru diferite sporturi, se pot determina pozițiile relative ale diverselor activități în cadrul CUE și se poate înțelege care este sistemul energetic dominant.

Raportul dintre aprovizionarea energetică anaerobă și cea aerobă este determinat de intensitatea exercițiului. Sistemul ATP-CP furnizează în principal energie pentru exerciții de intensitate mare și durată scurtă (de exemplu: sprint, aruncări, sărituri și haltere); sistemul glicolitic furnizează energie pentru exerciții de intensitate medie-mare și durată scurtă (de exemplu: alergare de 400 m sau înot de 100 m), iar sistemul oxidativ funcționează în principal pentru exerciții de intensitate scăzută-medie și durată medie-lungă (de exemplu: alergare de fond, canotaj și ciclism). Capacitatea de furnizare a energiei a diferitelor sisteme determină nivelul capacității de efort. Sistemul ATP-CP arată că atunci când ATP-ul este utilizat, creatin kinaza descompune PCr și elimină simultan fosfatul anorganic (Pi) pentru a elibera energie în timpul activităților explozive. Energia generată prin descompunerea PCr permite combinarea Pi cu adenozin difosfatul (ADP) pentru a regenera ATP-ul, menținând astfel stabilitatea nivelurilor de ATP. Principiul sistemului glicolitic constă în faptul că glicogenul sau glucoza se descompun pentru a forma piruvat, care se transformă în acid lactic în absența oxigenului. Dacă acidul lactic nu este eliminat la timp, el se descompune și se transformă în lactat, cauzând acumularea unei cantități mari de ioni de hidrogen (H+), ceea ce duce la acidifierea mușchilor și la apariția acidozei.

Creșterea concentrației de H+ determină scăderea pH-ului în organism, iar dezechilibrul acido-bazic rezultat afectează contractilitatea musculară și împiedică producția de ATP. Pentru a reduce efectul ionilor liberi de H+, substanțele alcaline din sânge și mușchi se combină cu aceștia pentru a-i neutraliza. În organism, există trei tampoane chimice principale: ionii de bicarbonat (HCO3−), fosfatul anorganic (Pi) și proteinele. În plus, hemoglobina din globulele roșii este, de asemenea, un tampon important, însă o mare parte din acest efect depinde de HCO3−. Atunci când se formează acid lactic, sistemul tampon al lichidelor corporale crește nivelul de HCO3− din sânge pentru a ajuta organismul să se refacă rapid după oboseală. Acest proces se numește „încărcare cu bicarbonat”. Bicarbonatul de sodiu (NaHCO3) este un tip de supliment fiziologic. Ingerarea unor substanțe care pot crește nivelul de HCO3− din sânge, precum NaHCO3, poate crește pH-ul sângelui și îl poate face mai alcalin. Cu cât nivelul de HCO3− este mai ridicat, cu atât mai puternic este efectul de tamponare acido-bazică, permițând prezența unor concentrații mai mari de acid lactic în sânge.
Există studii care arată că NaHCO3 poate modifica nivelul lactatului din sânge (BLa), HCO3−, pH-ul și echilibrul bazic în timpul exercițiilor bazate pe efort anaerob. Deși acești parametri sunt influențați de ingestia de NaHCO3, schimbarea sistemelor de metabolism anaerob diferă. Capacitatea sistemului glicolitic poate crește sau rămâne aceeași, dar sistemul ATP-CP pare să nu fie afectat de ingestia de NaHCO3, deoarece conținutul de ATP sau PCr nu este influențat de acesta. Datorită participării oxigenului la procesul de sinteză a ATP-ului în sistemul oxidativ, numeroase studii au arătat că îmbunătățirea absorbției oxigenului și a capacității mușchilor de a-l utiliza poate crește performanța sistemului oxidativ. Din acest motiv, unii cercetători au explorat dacă NaHCO3 poate crește absorbția oxigenului și influența sistemul oxidativ. Similar sistemului glicolitic, literatura de specialitate oferă dovezi contradictorii – unele arătând o creștere a capacității sistemului, iar altele nicio schimbare în urma administrării de NaHCO3.

Principalul motiv pentru care NaHCO3 are efecte diferite asupra diverselor sisteme de metabolism energetic ar putea fi durata diferită a exercițiilor, reflectată de tipul acestora. Unele studii au arătat că aportul de NaHCO3 îmbunătățește exercițiile intermitente de intensitate mare sau capacitatea de sprint repetat. În funcție de durata exercițiului, unii autori au concluzionat că NaHCO3 are efect asupra exercițiilor mai scurte de 4 minute, dar nu are efect asupra celor de durată mai mare. Alți cercetători au constatat un efect mai specific în funcție de timp – că pentru exercițiile sub 1 minut sau peste 7 minute, NaHCO3 este ineficient, iar beneficiile sale suplimentare pentru eforturile anaerobe de până la 2 minute sunt foarte limitate. Un alt aspect este diferența de gen – bărbații par să beneficieze mai mult de suplimentarea cu NaHCO3, ceea ce ar putea fi explicat prin diferențele fiziologice. Femeile au fibre musculare de tip II mai mici decât bărbații, iar aceste fibre se bazează predominant pe sistemul energetic glicolitic. Acest lucru ar putea explica de ce studiile anterioare au oferit rezultate contradictorii.

Spre deosebire de studiile anterioare, din cauza rezultatelor diferite și a discuțiilor variate, această analiză nu se mai concentrează pe sporturi specifice, sarcini de exercițiu sau durată, ci revine la sursă pentru a explora mecanismul și principiile aplicării NaHCO3. În ciuda diferențelor aparente, aprovizionarea cu energie este, în esență, aceeași în toate sporturile.

Cunoașterea principiilor nutriției poate influența alegerile alimentare și performanța atletică și este importantă pentru antrenori, deoarece aceștia reprezintă adesea principala sursă de informații pentru sportivii lor. În plus, un studiu a concluzionat că nivelul de cunoștințe al sportivilor privind utilizarea corectă și intenționată a suplimentelor sportive arată necesitatea implementării unei educații continue despre suplimentația sportivă. Clarificarea rolului NaHCO3 poate oferi un punct de referință valoros pentru numeroși sportivi și antrenori.

Materiale și metode

Strategia de căutare
Articolul de față este o meta-analiză care se concentrează pe contribuția bicarbonatului de sodiu la metabolismul energetic în timpul diferitelor tipuri de exerciții (aerobe și anaerobe). Acest studiu a urmat ghidurile PRISMA (Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses) și criteriile de eligibilitate ale articolelor au fost determinate folosind modelul de întrebări PICOS (Participanți, Intervenție, Comparație, Rezultat și Designul studiului). Aceste elemente au fost utilizate în titlu, rezumat și/sau în textul integral al articolelor pentru a identifica studiile care îndeplineau criteriile de eligibilitate.
A fost efectuată o căutare sistematică utilizând bazele de date PubMed, Web of Science, SCOPUS, Medline și SPORTDiscus, pentru a identifica studiile eligibile publicate între 2010 și iunie 2020. Au fost folosiți termeni de căutare asociați principalelor concepte: „sodium bicarbonate” ȘI („metabolism” SAU „energy expenditure”) ȘI („exercise” SAU „physical activity” SAU „sport”) ȘI „aerobic” ȘI „anaerobic”. În urma acestei căutări au fost obținute în total 351 de articole, dintre care 17 au fost incluse în final în această meta-analiză.

Selecția articolelor: criterii de includere și excludere
După obținerea celor 351 de articole în conformitate cu criteriile PICOS, au fost aplicate următoarele criterii de excludere pentru a determina studiile finale:

1. Recenzii și meta-analize;
2. Lipsa administrării suplimentului cu bicarbonat de sodiu sau absența măsurării rezultatelor legate de metabolismul energetic;
3. Supliment combinat cu alte substanțe (cum ar fi cafeina sau beta-alanina);
4. Experimente pe animale;
5. Participanți cu leziuni sau fără experiență de antrenament;
6. Designul studiului necorespunzător: lipsa condițiilor experimentale identice (de exemplu, hipoxie sau ingestie după exerciții de intensitate mare), lipsa exercițiului după ingestie, absența unui grup placebo pentru comparație;
7. Măsurarea inadecvată a parametrilor;
8. Date incomplete sau insuficient descrise (de exemplu, lipsa mediei sau a deviației standard, lipsa răspunsului autorului după contactare).

Calitatea metodologică a articolelor a fost evaluată utilizând Formularul de evaluare critică McMaster. Acest formular conține 15 itemi care sunt notați în funcție de gradul în care criteriile specifice au fost îndeplinite (da = 1, nu = 0). Pentru fiecare articol s-a calculat un scor final prin însumarea punctajelor obținute la itemii relevanți și împărțirea la scorul maxim posibil. Principalele deficiențe observate în ceea ce privește calitatea metodologică au fost asociate cu itemul 14 al chestionarului, „au fost raportate abandonurile?”, deoarece în majoritatea studiilor nu a fost menționat dacă participanții s-au retras sau nu.

Extragerea și analiza datelor
Datele fiziologice au fost extrase sub forma mediei, deviației standard (SD) și dimensiunii eșantionului pentru grupurile placebo și NaHCO3. Datele au fost colectate direct din tabele sau din textul studiilor selectate, atunci când a fost posibil. Datele din 6 studii au fost parțial extrase cu ajutorul unui software online de digitalizare a graficelor (WebPloDigitizer) atunci când valorile nu erau raportate în text. Acestea au inclus valori extrase direct sub formă de medie și SD sau calculate după obținerea mediei și a erorii standard (SE) ori a unui interval de încredere de 95% (95% CI). Un studiu a fost exclus din meta-analiză atunci când datele lipsă nu au putut fi furnizate sau autorul nu a răspuns. Variabilele dependente au inclus parametrii relevanți pentru metabolismul energetic după exercițiile efectuate în urma intervenției cu suplimentul. Atunci când datele necesare nu erau disponibile sau menționate în articol, studiul era exclus din meta-analiză.

Meta-analiza a fost realizată folosind programul Review Manager 5.3 (v5.3, Cochrane Collaboration, Copenhaga, Danemarca, 2020), pentru a agrega, printr-un model cu efecte aleatoare, diferența medie standardizată (SMD) între efectele grupurilor tratate cu NaHCO3 și cele placebo. Media ± SD și dimensiunea eșantionului au fost utilizate pentru calcularea SMD. De asemenea, a fost efectuată o analiză pe subgrupuri pentru a evalua influența asupra exercițiilor cu caracteristici metabolice diferite. Utilizarea statisticii SMD a permis transformarea tuturor dimensiunilor efectului pe o scară uniformă, interpretată conform criteriilor convenționale ale lui Cohen:

• SMD < 0,20 – efect neglijabil,
• 0,20–0,49 – efect mic,
• 0,50–0,79 – efect moderat,
• 0,80 – efect mare.

Eterogenitatea a fost determinată folosind valoarea I², unde valorile de 25, 50 și 75 indică eterogenitate scăzută, moderată și, respectiv, ridicată. Rezultatele sunt raportate ca medii ponderate și intervale de încredere de 95% (95% CI). Pragul de semnificație statistică a fost stabilit la p < 0,05.

Rezultate
Selecția și caracteristicile studiilor
Un total de 351 de articole au fost identificate inițial prin intermediul bazelor de date. Dintre cele 186 rămase după eliminarea celor 165 de duplicate, 101 articole nu au fost considerate relevante și au fost excluse. Pe baza criteriilor de includere, 17 articole publicate între 2010 și 2019 au îndeplinit în totalitate criteriile și au fost incluse în revizuire. Toate descrierile și caracteristicile studiilor analizate sunt prezentate, de asemenea, evaluarea calității articolelor selectate a fost clasificată drept „Foarte bună”. Designul studiului, parametrii testați și caracteristicile participanților pentru studiile analizate în meta-analiză. Toate studiile sunt împărțite în două tipuri de exerciții: bazate pe anaerob sau bazate pe aerob. Caracteristicile exercițiilor depind de designul experimental după intervenția cu NaHCO₃, adică dacă exercițiul este dominat de capacitatea anaerobă sau aerobă. După analiză, 11 articole au fost considerate ca aparținând exercițiilor bazate pe anaerob pentru analiza sistemelor energetice anaerobe (ATP-CP și sistemul glicolitic), iar 6 articole au fost considerate ca aparținând exercițiilor bazate pe aerob pentru analiza sistemului oxidativ.

Numărul total al participanților din toate studiile a fost de 215. Studiile au utilizat fie eșantioane mixte (3 studii), fie doar bărbați (10 studii), fie doar femei (1 studiu), iar alte 3 studii nu au specificat sexul participanților. Dintre cele 17 studii incluse, 14 au utilizat o doză de NaHCO₃ de 0,3 g•kg⁻¹, două studii au folosit o doză de 0,5 g•kg⁻¹, iar un studiu a utilizat o doză de 4 mmol•kg⁻¹ (aproximativ 0,336 g•kg⁻¹). Momentul ingerării a variat între 60 de minute și până la 4 ore înainte de exercițiu. În unele studii, doza de NaHCO₃ a fost administrată într-o singură dată, iar în altele a fost împărțită în mai multe momente. Durata administrării NaHCO₃ a fost fie o singură dată, fie pe o perioadă de 5 zile consecutive. Tipul de administrare a fost prin capsule de gelatină sau tablete, însă unele studii nu au raportat această informație.

Influența ingestiei de NaHCO₃ asupra sistemelor metabolice anaerobe (AnMS)
Produsele secundare metabolice (de exemplu, acidul lactic) se acumulează în mare măsură în urma procesului de generare a energiei anaerobe. În timpul disocierii acestor produse, concentrația de ioni de hidrogen (H⁺) din fluidele corporale crește, reducând astfel valoarea pH-ului. Pentru a diminua efectul ionilor H⁺ liberi, substanțele alcaline din sânge și mușchi se combină cu aceștia pentru a-i neutraliza.

Din fericire, celulele și fluidele corporale dispun de tampoane, precum HCO₃⁻, care pot reduce impactul ionilor H⁺. Fără aceste tampoane, H⁺ ar scădea valoarea pH-ului organismului cu 1,5 unități, ceea ce ar duce la moarte celulară. Când pH-ul intracelular scade sub 6,9, activitatea enzimelor glicolitice importante este inhibată, reducând astfel rata glicolizei și producția de ATP. Când pH-ul ajunge la 6,4, ionii H⁺ opresc complet descompunerea glicogenului, cauzând o scădere rapidă a ATP-ului până la epuizare. Totuși, datorită capacității de tamponare a organismului, chiar și în timpul exercițiilor foarte intense, concentrația de H⁺ este menținută la un nivel redus. Chiar și la epuizare, pH-ul muscular scade ușor de la valoarea de repaus de 7,1, dar nu ajunge sub 6,6–6,4.

În concluzie, ingestia de NaHCO₃ neutralizează ionii H⁺, modificând astfel conținutul de substanțe tampon (HCO₃⁻) din organism și valoarea pH-ului, influențând echilibrul acido-bazic. Deoarece ingestia de NaHCO₃ determină un flux mai mare de lactat din mușchii scheletici activi către plasmă, concentrația de lactat din sânge (BLa) poate reflecta într-o anumită măsură capacitatea metabolică. Prin urmare, cele patru variabile (HCO₃⁻, pH, BE și BLa), la ultimul moment de măsurare (adică după ultima sesiune de exercițiu, dacă au existat mai multe), au fost selectate pentru a evalua influența NaHCO₃ asupra sistemelor metabolice anaerobe.

Meta-analiza generală a sistemelor metabolice anaerobe (AnMS)
Graficele forestiere ilustrează valorile individuale ale diferenței medii standardizate (SMD), intervalele de încredere de 95% și modelele cu efecte aleatorii pentru pH, HCO₃⁻, BE și BLa.

Diferența medie standardizată (SMD) pentru valoarea pH-ului sanguin a fost de 1,38 (interval de încredere 95%: 0,97 – 1,79), indicând un efect semnificativ în timpul exercițiului între condițiile cu NaHCO₃ și placebo (p < 0,001). De asemenea, s-a constatat un efect semnificativ în timpul exercițiului după ingerarea NaHCO₃ asupra HCO₃⁻ (SMD = 1,63, 95% CI: 1,10 – 2,17, p < 0,001), BE (SMD = 1,67, 95% CI: 1,16 – 2,19, p < 0,001) și BLa (SMD = 0,72, 95% CI: 0,34 – 1,11, p < 0,001) în sânge. A fost detectată o eterogenitate moderată între studiile care au evaluat pH-ul (I² = 69%) și BLa (I² = 68%), în timp ce HCO₃⁻ și BE au prezentat o eterogenitate ridicată (I² = 80% și respectiv I² = 77%).

Analiza pe subgrupuri a sistemelor metabolice anaerobe (AnMS)
A fost efectuată o analiză pe subgrupuri pentru a evalua efectul ingerării de NaHCO₃ asupra exercițiilor cu caracteristici metabolice diferite. A existat o diferență semnificativă între cele două grupuri pentru valoarea pH-ului atât în exercițiile bazate pe anaerob (SMD = 1,38, 95% CI: 0,88 – 1,87, p < 0,001, I² = 70%), cât și în exercițiile bazate pe aerob (SMD = 1,39, 95% CI: 0,56 – 2,22, p = 0,001, I² = 72%).

Similar cu HCO₃⁻ și BE, s-a constatat o diferență semnificativă între cele două grupuri pentru HCO₃⁻ și BE în exercițiile bazate pe anaerob (SMD = 1,29, 95% CI: 0,77 – 1,18, p < 0,001, I² = 73% și SMD = 1,37, 95% CI: 0,94 – 1,84, p < 0,001, I² = 67%) și în exercițiile bazate pe aerob (SMD = 2,35, 95% CI: 1,06 – 3,64, p < 0,001, I² = 83% și SMD = 2,52, 95% CI: 1,07 – 3,96, p < 0,001, I² = 84%).

De asemenea, s-a observat o diferență semnificativă între cele două grupuri pentru BLa în exercițiile bazate pe anaerob (SMD = 0,90, 95% CI: 0,40 – 1,41, p < 0,001, I² = 74%), dar o diferență nesemnificativă în exercițiile bazate pe aerob (SMD = 0,30, 95% CI: −0,1 – 0,7, p = 0,14). Nu s-a detectat eterogenitate între studiile care au evaluat BLa (I² = 0%) în exercițiile bazate pe aerob.

Analiza strategică a NaHCO₃ în AnMS
Pentru exercițiile bazate pe anaerob (Tabelul 6), 9 (82%) din cele 11 studii au utilizat o doză de 0,3 g•kg⁻¹ de NaHCO₃, iar celelalte 2 articole au folosit o doză de 0,5 g•kg⁻¹. Durata administrării a fost o singură dată în 10 (91%) studii, iar un studiu a avut o durată de 5 zile consecutive. Administrarea NaHCO₃ s-a făcut sub formă de capsule de gelatină în 7 (64%) studii, iar în 4 studii nu s-a raportat metoda de administrare. Mai mult de jumătate dintre studii au arătat că ingerarea NaHCO₃ a avut loc cu 60–90 de minute înainte de test, în timp ce alte studii au raportat administrarea cu peste 2 ore înainte de test.

Influența ingerării de NaHCO₃ asupra sistemului oxidativ
În timpul exercițiilor de intensitate moderată pe termen lung, volumul ventilației se corelează cu rata metabolismului energetic, fiind necesară o modificare constantă a raportului dintre consumul de oxigen al organismului (VO₂) și producția de dioxid de carbon (VCO₂). Este bine cunoscut faptul că un VO₂ mai mare este asociat cu o capacitate aerobă mai puternică. Majoritatea CO₂-ului (aproximativ 60–70%) produs în timpul exercițiilor musculare este transportat înapoi la inimă sub formă de HCO₃⁻.

CO₂ și moleculele de apă se combină pentru a forma acid carbonic, care este instabil și se descompune rapid, formând ioni liberi de H⁺ și HCO₃⁻:
CO₂ + H₂O → H₂CO₃ → H⁺ + HCO₃⁻

Când sângele ajunge în zona unde presiunea parțială a dioxidului de carbon (PCO₂) din plămâni este scăzută, H⁺ se combină cu HCO₃⁻ pentru a forma acid carbonic, care apoi se descompune în CO₂ și apă:
H⁺ + HCO₃⁻ → H₂CO₃ → CO₂ + H₂O

După ce CO₂ ajunge în plămâni, acesta este eliminat prin disociere — acesta fiind principalul mecanism prin care se reduce concentrația de H⁺ atunci când CO₂ este eliminat.

Cantitatea și viteza schimbului de gaze prin membrana respiratorie sunt determinate în principal de presiunea parțială a fiecărui gaz. Gazele difuzează de la zona cu presiune mai mare spre cea cu presiune mai mică. La presiunea atmosferică standard, presiunea parțială a oxigenului (PO₂) din exteriorul corpului este mai mare decât cea din interior, după schimbul de gaze alveolar. Când mușchii activi solicită mai mult oxigen pentru a satisface nevoile metabolice, oxigenul venos scade, accelerând schimbul de gaze alveolar și ducând la reducerea PO₂. Astfel, O₂ intră în sânge, iar CO₂ iese din sânge.

PCO₂ este folosit în principal pentru a determina dacă există acidoză sau alcaloză respiratorie. O creștere a PCO₂ sugerează o ventilație pulmonară insuficientă și retenție de CO₂ în organism, ceea ce duce la acidoză respiratorie. O scădere a PCO₂, indicând hiperventilație (respirație mai adâncă sau mai rapidă) și eliminarea excesivă a CO₂ din organism, duce la alcaloză respiratorie. Prin urmare, o creștere a PCO₂ determină o creștere a CO₂ în sânge, ceea ce duce la scăderea valorii pH-ului.

În concluzie, modificarea nivelurilor de O₂ și CO₂ în timpul exercițiilor de intensitate moderată și durată lungă poate reflecta într-o anumită măsură capacitatea aerobă. Din acest motiv, cele patru variabile — VO₂, VCO₂, PO₂ și PCO₂ — au fost alese pentru a evalua influența NaHCO₃ asupra sistemului oxidativ.

Meta-analiza generală a sistemului oxidativ
Graficele forestiere care ilustrează valorile individuale SMD și intervalele de încredere de 95% și modelele cu efecte aleatoare pentru VO₂, VCO₂, PO₂ și PCO₂ au arătat următoarele rezultate:

• VO₂: SMD = 0,06 (95% CI: −0,34 – 0,46), indicând un efect nesemnificativ între grupurile NaHCO₃ și placebo în timpul exercițiului (p = 0,78).
• VCO₂: SMD = 0,21 (95% CI: −0,19 – 0,62, p = 0,30) – efect nesemnificativ.
• PO₂: SMD = −0,19 (95% CI: −0,66 – 0,29, p = 0,44) – efect nesemnificativ.
• PCO₂: SMD = 0,51 (95% CI: 0,13 – 0,90, p = 0,009) – efect semnificativ.

Nu s-a detectat eterogenitate între studiile care au evaluat VO₂, VCO₂ și PCO₂ (I² = 0%), iar PO₂ a prezentat o eterogenitate scăzută (I² = 32%).

Analiza subgrupurilor sistemului oxidativ

A fost realizată o analiză a subgrupurilor pentru a evalua efectul ingestiei de NaHCO3 asupra exercițiilor cu caracteristici metabolice diferite. Nu a existat o diferență semnificativă între cele două cohorte pentru VO2 în exercițiile bazate pe anaerob (SMD = 0,20, 95% CI: −0,38 până la 0,77, P = 0,50, I2 = 0%) și cele bazate pe aerob (SMD = −0,08, 95% CI: −0,63 până la 0,48, P = 0,79, I2 = 0%). Similar, pentru VCO2 și PO2, nu a existat o diferență semnificativă între cohorte în exercițiile bazate pe anaerob (SMD = 0,35, 95% CI: −0,24 până la 0,93, P = 0,25, I2 = 0% și SMD = 0,07, 95% CI: −0,53 până la 0,66, P = 0,83, I2 = 0%) și cele bazate pe aerob (SMD = 0,09, 95% CI: −0,46 până la 0,65, P = 0,74, I2 = 0% și SMD = −0,37, 95% CI: −1,13 până la 0,40, P = 0,35, I2 = 54%).

A existat o diferență semnificativă între cohorte pentru PCO2 în exercițiile bazate pe anaerob (SMD = 0,87, 95% CI: 0,25 până la 1,50, P = 0,006), dar nu și în cele bazate pe aerob (SMD = 0,29, 95% CI: −0,20 până la 0,78, P = 0,25). Nu a fost detectată heterogenitate între studiile care au evaluat PCO2 în exercițiile bazate pe anaerob (I2 = 0%) și cele bazate pe aerob (I2 = 0%).

Analiza strategică a NaHCO3 asupra sistemului oxidativ Pentru exercițiile bazate pe aerob, 5 din 6 studii (83%) au utilizat 0,3 g•kg−1 BM de NaHCO3, iar un articol a utilizat 4 mmol•kg−1. Durata a fost de o singură administrare în 5 din 6 studii (83%), în timp ce un studiu a avut o durată de 5 zile consecutive. Administrarea de NaHCO3 a fost sub formă de tablete într-un studiu, capsule de gelatină în două studii și nu a fost înregistrată în trei studii. Jumătate dintre studii au arătat că ingestia de NaHCO3 a avut loc cu 90 de minute înainte de test, alte studii au indicat administrarea cu 3–1,5 ore înainte de test.

Discuție

Din câte știm, studiul prezent este primul care evaluează contribuția ingestiei de NaHCO3 asupra metabolismului energetic în timpul exercițiilor fizice, utilizând o tehnică statistică meta-analitică cu Review Manager 5.3. Principalele descoperiri ale acestei analize au indicat că ingestia de NaHCO3 îmbunătățește pH-ul, HCO3− și BE în sânge în timpul exercițiilor fizice comparativ cu un placebo. Cu toate acestea, BLa poate fi îmbunătățit în exercițiile bazate pe anaerob, dar nu și în cele bazate pe aerob prin ingestia de NaHCO3. Mai mult, comparativ cu un placebo, ingestia de NaHCO3 în timpul exercițiilor nu îmbunătățește VO2, VCO2 și PO2, deși îmbunătățește PCO2 în exercițiile bazate pe anaerob, dar nu și în cele bazate pe aerob. În ansamblu, aceste rezultate indică faptul că ingestia de NaHCO3 este mai eficientă decât un placebo pentru a îmbunătăți AnMS, dar nu are niciun efect asupra sistemului oxidativ.

Trebuie luate în considerare discrepanțele din studiile raportate în această meta-analiză. Gradientul de pH extracelular către intracelular crește, deoarece HCO3− este impermeabil membranelor celulare, ceea ce duce la un efflux mai mare de H+ și lactat din mușchii activi. Acest lucru se produce fie prin difuzie simplă, fie prin co-transportori de lactat sau H+. S-a sugerat că effluxul de lactat din mușchi este mai mare ca urmare a alcalozei extracelulare. Cu toate acestea, nu a existat o diferență semnificativă pentru BLa în situații bazate pe aerob. Acest lucru ar putea explica lipsa efectului ingestiei de NaHCO3 asupra performanței bazate pe sistemul oxidativ, în ciuda efectelor semnificative asupra AnMS.

Prin urmare, a fost realizată o analiză de sensibilitate pentru a verifica rezultatele. Conform rezultatelor evaluării, studiul cu cel mai scăzut scor și alte cinci articole care nu au primit punctaj maxim au fost excluse. Rezultatele acestei analize de sensibilitate au fost similare cu cele ale meta-analizei originale.

Discuție despre AnMS

Rezultatele analizei prezente indică faptul că ingestia de NaHCO3 este eficientă în îmbunătățirea AnMS, ceea ce poate contribui la ameliorarea performanței sportive bazate pe capacitatea anaerobă. Rezultatele de performanță ale studiilor incluse au arătat că performanța s-a îmbunătățit sau a rămas neschimbată în cazul ingestiei de NaHCO3, în timp ce un placebo a indicat o scădere a performanței sportive. Acest rezultat diferă de cel al altor meta-analize, dar este similar cu mai multe studii individuale care nu au îndeplinit criteriile de eligibilitate ale prezentei analize. Două studii incluse au raportat nicio îmbunătățire a performanței sportive, iar noi am constatat că exercițiile experimentale din aceste două articole se bazau mai degrabă pe sistemul ATP-CP pentru obținerea energiei. Acest lucru este similar cu studiile anterioare, în care sistemul ATP-CP nu a fost afectat de ingestia de NaHCO3.

Punctul cheie al contradicțiilor din rezultatele diferite poate fi reprezentat de problemele gastrointestinale (GI) cauzate de ingestia de NaHCO3. Deoarece sistemul tampon de bicarbonat nu este responsabil doar pentru pH-ul sângelui și este vital și în alte sisteme, cum ar fi stomacul și duodenul, prin neutralizarea acidului gastric, durerea abdominală și diareea sunt adesea experimentate de indivizii care iau NaHCO3. Un articol inclus în studiul prezent a ilustrat, de asemenea, această problemă. Deși rezultatele în rândul tuturor subiecților au indicat că ingestia de NaHCO3 nu are efect asupra performanței sportive, după excluderea subiecților care au avut probleme GI în urma ingestiei de NaHCO3, s-a observat o diferență semnificativă în performanța sportivă. Cu toate acestea, în această meta-analiză, autorul a extras datele tuturor subiecților din acest articol și a verificat că acestea nu au afectat rezultatele meta-analizei. Ca răspuns la problemele GI, au fost luate unele contramăsuri care s-au dovedit științific că pot atenua sau preveni problemele GI. De exemplu, ingestia unei cantități mari de apă, împreună cu alimente, cu carbohidrați sau administrarea sub formă de capsule cu formulă enteric. Mai multe măsuri pentru prevenirea problemelor GI ar putea contribui la demonstrarea îmbunătățirii performanței sportive cu ingestia de NaHCO3, deoarece subiecții nu sunt afectați de probleme GI.

Discuție despre sistemul oxidativ

 Deși PCO2 în ansamblu prezintă o diferență semnificativă, exercițiile bazate pe aerob nu au arătat, în mod individual, nicio diferență semnificativă. Prin urmare, ingestia de NaHCO3 nu aduce beneficii exercițiilor bazate pe sistemul oxidativ, ceea ce înseamnă că este posibil să nu îmbunătățească performanța sportivă bazată pe capacitatea aerobă. Acest lucru este similar cu rezultatele de performanță prezentate, cu excepția unui studiu care nu a înregistrat rezultate de performanță și a altor două studii care au avut rezultate posibil datorate ingestiei cronice sau scăderii PO2 din cauza ingestiei de NaHCO3. După cum s-a menționat anterior, reducerea PO2 accelerează schimbul de gaze alveolare. Rezultatele bazate pe această meta-analiză, conform cărora performanța sportivă bazată pe capacitatea aerobă nu este afectată de ingestia de NaHCO3, diferă de unele studii anterioare, dar sunt similare cu alte studii.

Există un motiv pentru care ingestia de NaHCO3 provoacă rezultate diferite pentru exercițiile bazate pe aerob. Indiferent dacă ATP-ul este produs în condiții aerobe sau anaerobe, glicogenul joacă un rol important. Glicogenul poate furniza energie pentru a susține exerciții de intensitate moderată timp de 3 până la 5 minute în condiții aerobe. Motivul pentru care unele studii au rezultate diferite față de studiul prezent poate fi faptul că acestea se bazează pe forma de aprovizionare energetică aerobă a glicogenului muscular. Cu toate acestea, studiile incluse în această meta-analiză se bazează pe forma de aprovizionare energetică aerobă a grăsimilor (conform duratei exercițiului, energia din grăsimi poate fi susținută timp de 1–2 ore sau mai mult). Diferite forme de aprovizionare ale sistemului oxidativ pot fi unul dintre motivele pentru rezultatele de performanță diferite după ingestia de NaHCO3.

Limitări

O serie de limitări pot fi prezente în această meta-analiză și ar trebui luate în considerare. În primul rând, alegerea variabilelor care reflectă sistemele ATP-CP, glicolitic și oxidativ ar putea să nu fie reprezentative în mod adecvat pentru performanță. După cum știm, substraturile pentru recuperarea ATP în sistemele ATP-CP, glicolitic și oxidativ sunt ATP/PCr, glucoza și grăsimile (adică acizii grași liberi [FFA], care sunt principalele surse de energie pentru sistemul oxidativ), respectiv. Modul ideal ar fi utilizarea acestor variabile, deoarece modificările în conținutul lor pot reflecta direct schimbările în capacitatea fiecărui sistem de metabolism energetic. Cu toate acestea, un total de 9 articole din căutarea inițială au analizat folosind acești parametri (adică ATP, PCr, glucoză sau FFA), iar doar unul a rămas după excluderea articolelor care nu îndeplineau criteriile de eligibilitate. Acesta este motivul pentru care am ales pH, HCO3−, BE și BLa; VO2, VCO2, PO2 și PCO2, care reflectă indirect modificările în capacitatea fiecărui sistem de metabolism energetic, ceea ce ar putea afecta acuratețea rezultatelor cercetării.

În plus, acest studiu analizează integrarea sistemelor ATP-CP și glicolitic ca AnMS, dar, de fapt, rezultatele cercetării din acest articol pot fi orientate mai mult spre sistemul glicolitic. Resinteza ATP în ATP-CP are loc foarte rapid, iar ingestia de NaHCO3 ar putea fi prea tardivă pentru a avea un efect. Prin urmare, există o lipsă a unei influențe specifice a ingestiei de NaHCO3 asupra sistemului ATP-CP, în timp ce alte studii au raportat că alcaloza indusă nu afectează sistemul ATP-CP, dar beneficiază sistemul glicolitic și nu influențează sistemul oxidativ, similar rezultatelor din prezenta meta-analiză.

Concluzii

Această meta-analiză oferă dovezi că ingestia de NaHCO3 crește conținutul de pH, HCO3−, BE și lactat în sânge, ceea ce poate fi benefic pentru exercițiile bazate pe sistemul de metabolism anaerob, în special pe sistemul glicolitic. Modul ideal este administrarea acestuia sub formă de capsule de gelatină în regim acut, utilizând o doză de 0,3 g•kg−1 BM de NaHCO3 cu 90 de minute înainte de test. În plus, forma specifică de aprovizionare oxidativă aerobă ar trebui luată în considerare înainte de a ingera NaHCO3 în timpul exercițiilor aerobe. Prin urmare, sportivii și antrenorii ar trebui să fie conștienți că exercițiile și capacitatea sportivă anaerobă și aerobă bazate pe sistemul glicolitic pot fi îmbunătățite prin suplimentarea cu NaHCO3.

By. Bitanu-Alexandru

Referințe

1. Kenney WL, Wilmore JH, and Costill DL: Physiology of sport and exercise: Human kinetics; 2015.

2. MacLaren D and Morton J: Biochemistry for sport and exercise metabolism: John Wiley & Sons; 2011.

3. Sahlin K. Muscle energetics during explosive activities and potential effects of nutrition and training. Sports Med 2014;44:167–173. https://doi.org/10.1007/s40279-014-0256-9

4. Zinner C, Wahl P, Achtzehn S, et al. Effects of bicarbonate ingestion and high intensity exercise on lactate and H+−ion distribution in different blood compartments. Eur J Appl Physiol 2011;111:1641–1648. https://doi.org/10.1007/s00421-010-1800-4

5. Juel C. Current aspects of lactate exchange: lactate/H+ transport in human skeletal muscle. Eur J Appl Physiol 2001;86:12–16. https://doi.org/10.1007/s004210100517

6. Burke LM: Practical considerations for bicarbonate loading and sports performance. In Nutritional coaching strategy to modulate training efficiency. Volume 75. Edited by Tipton KD and VanLoon LJC; 2013:15–26.

7. Carr AJ, Hopkins WG, Gore CJ. Effects of acute alkalosis and acidosis on performance: a meta-analysis. Sports Med 2011;41:801–814. https://doi.org/10.2165/11591440-000000000-00000

8. Cameron SL, McLay-Cooke RT, Brown RC, et al. Increased blood pH but not performance with sodium bicarbonate supplementation in elite rugby union players. Int J Sport Nutr Exerc Metab 2010;20:307–321. https://doi.org/10.1123/ijsnem.20.4.307

9. Carr AJ, Slater GJ, Gore CJ, et al. Effect of sodium bicarbonate on [HCO3−], pH, and gastrointestinal symptoms. International Journal of Sport Nutrition & Exercise Metabolism 2011;21:189–194. https://doi.org/10.1123/ijsnem.21.3.189

10. Limmer M, Sonntag J, de Marées M, et al. Effects of an alkalizing or acidizing diet on high-intensity exercise performance under normoxic and hypoxic conditions in physically active adults: a randomized, crossover trial. Nutrients 2020;12.

11. Lopes-Silva JP, Da Silva Santos JF, Artioli GG, et al. Sodium bicarbonate ingestion increases glycolytic contribution and improves performance during simulated taekwondo combat. Eur J Sport Sci 2018;18:431–440. https://doi.org/10.1080/17461391.2018.1424942

12. Stephens TJ, McKenna MJ, Canny BJ, et al. Effect of sodium bicarbonate on muscle metabolism during intense endurance cycling. Med Sci Sports Exerc 2002;34:614–621.

13. Edge J, Eynon N, McKenna MJ, et al. Altering the rest interval during high-intensity interval training does not affect muscle or performance adaptations. Exp Physiol 2013;98:481–490. https://doi.org/10.1113/expphysiol.2012.067603

14. Maliqueo S, Ojeda ÁC, Barrilao RG, et al. Time to fatigue on lactate threshold and supplementation with sodium bicarbonate in middle-distance college athletes. Archivos de Medicina del Deporte 2018;35:16–22.

15. Northgraves MJ, Peart DJ, Jordan CA, et al. Effect of lactate supplementation and sodium bicarbonate on 40-km cycling time trial performance. J Strength Cond Res 2014;28:273–280. https://doi.org/10.1519/JSC.0b013e3182986a4c

16. Krustrup P, Ermidis G, Mohr M. Sodium bicarbonate intake improves high-intensity intermittent exercise performance in trained young men. J Int Soc Sport Nutr 2015;12.

17. da Silva RP, de Oliveira LF, Saunders B, et al. Effects of β-alanine and sodium bicarbonate supplementation on the estimated energy system contribution during high-intensity intermittent exercise. Amino Acids 2019;51:83–96. https://doi.org/10.1007/s00726-018-2643-2

18. McGinley C, Bishop DJ. Influence of training intensity on adaptations in acid/base transport proteins, muscle buffer capacity, and repeated-sprint ability in active men. J Appl Physiol 2016;121:1290–1305. https://doi.org/10.1152/japplphysiol.00630.2016

19. Miller P, Robinson AL, Sparks SA, et al. The effects of novel ingestion of sodium bicarbonate on repeated sprint ability. J Strength Cond Res 2016;30:561–568. https://doi.org/10.1519/JSC.0000000000001126

20. Hadzic M, Eckstein ML, Schugardt M. The impact of sodium bicarbonate on performance in response to exercise duration in athletes: a systematic review. J Sports Sci Med 2019;18:271–281.

21. Price M, Moss P, Rance S. Effects of sodium bicarbonate ingestion on prolonged intermittent exercise. Med Sci Sports Exerc 2003;35:1303–1308. https://doi.org/10.1249/01.MSS.0000079067.46555.3C

22. Simoneau JA, Bouchard C. Human variation in skeletal muscle fiber-type proportion and enzyme activities. Am J Phys 1989;257:E567–E572.

23. Heikkilä M, Valve R, Lehtovirta M, et al. Nutrition knowledge among young Finnish endurance athletes and their coaches. Int J Sport Nutr Exerc Metab 2018;28:522–527. https://doi.org/10.1123/ijsnem.2017-0264

24. Jovanov P, Đorđić V, Obradović B, et al. Prevalence, knowledge and attitudes towards using sports supplements among young athletes. J Int Soc Sports Nutr 2019;16:27. https://doi.org/10.1186/s12970-019-0294-7

25. Wang X, Chen Y, Liu Y, et al. Reporting items for systematic reviews and meta-analyses of acupuncture: the PRISMA for acupuncture checklist. BMC Complement Altern Med 2019;19:208. https://doi.org/10.1186/s12906-019-2624-3

26. Fernández-Lázaro D, Mielgo-Ayuso J, Seco Calvo J, et al. Modulation of exercise-induced muscle damage, inflammation, and oxidative markers by curcumin supplementation in a physically active population: a systematic review. Nutrients 2020;12.

27. Law MS, D. Pollock, N. Letts, L. Bosch, J. Westmorland, M.: Guidelines for critical review form—quantitative studies 1998. Hamilton, ON, Canada: McMaster University; 2008.

28. Mero AA, Hirvonen P, Saarela J, et al. Effect of sodium bicarbonate and beta-alanine supplementation on maximal sprint swimming. J Int Soc Sports Nutr 2013;10:52. https://doi.org/10.1186/1550-2783-10-52

29. Oliveira LF, de Salles PV, Nemezio K, et al. Chronic lactate supplementation does not improve blood buffering capacity and repeated high-intensity exercise. Scand J Med Sci Sports 2017;27:1231–1239. https://doi.org/10.1111/sms.12792

30. Correia-Oliveira CR, Lopes-Silva JP, Bertuzzi R, et al. Acidosis, but not alkalosis, affects anaerobic metabolism and performance in a 4-km time trial. Med Sci Sports Exerc 2017;49:1899–1910. https://doi.org/10.1249/MSS.0000000000001295

31. Thomas C, Delfour-Peyrethon R, Bishop DJ, et al. Effects of pre-exercise alkalosis on the decrease in VO2 at the end of all-out exercise. Eur J Appl Physiol 2016;116:85–95. https://doi.org/10.1007/s00421-015-3239-0

32. Zabala M, Peinado AB, Calderón FJ, et al. Bicarbonate ingestion has no ergogenic effect on consecutive all out sprint tests in BMX elite cyclists. Eur J Appl Physiol 2011;111:3127–3134. https://doi.org/10.1007/s00421-011-1938-8

33. Peinado AB, Holgado D, Luque-Casado A, et al. Effect of induced alkalosis on performance during a field-simulated BMX cycling competition. J Sci Med Sport 2019;22:335–341. https://doi.org/10.1016/j.jsams.2018.08.010

34. Joyce S, Minahan C, Anderson M, et al. Acute and chronic loading of sodium bicarbonate in highly trained swimmers. Eur J Appl Physiol 2012;112:461–469. https://doi.org/10.1007/s00421-011-1995-z

35. De Araujo Dias GF, Eira Silva VD, Painelli VDS, et al. (In)consistencies in responses to sodium bicarbonate supplementation: a randomised, repeated measures, counterbalanced and double-blind study. PLoS One 2015;10.

36. Freis T, Hecksteden A, Such U, et al. Effect of sodium bicarbonate on prolonged running performance: a randomized, double-blind, cross-over study. PLoS One 2017;12. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0182158

37. Higgins JP, Thompson SG, Deeks JJ, et al. Measuring inconsistency in meta-analyses. BMJ 2003;327:557–560. https://doi.org/10.1136/bmj.327.7414.557

38. Cohen J. A power primer. Psychol Bull 1992;112:155–159. https://doi.org/10.1037/0033-2909.112.1.155

39. Mündel T. Sodium bicarbonate ingestion improves repeated high-intensity cycling performance in the heat. Temperature (Austin, Tex) 2018;5:343–347.

40. Carr BM, Webster MJ, Boyd JC, et al. Sodium bicarbonate supplementation improves hypertrophy-type resistance exercise performance. Eur J Appl Physiol 2013;113:743–752. https://doi.org/10.1007/s00421-012-2484-8

41. Saunders B, Sale C, Harris RC, et al. Sodium bicarbonate and high-intensity-cycling capacity: variability in responses. Int J Sports Physiol Perform 2014;9:627–632. https://doi.org/10.1123/ijspp.2013-0295

42. Hobson RM, Harris RC, Martin D, et al. Effect of sodium bicarbonate supplementation on 2000-m rowing performance. Int J Sports Physiol Perform 2014;9:139–144. https://doi.org/10.1123/ijspp.2013-0086

43. Siegler JC, Gleadall-Siddall DO. Sodium bicarbonate ingestion and repeated swim sprint performance. J Strength Cond Res 2010;24:3105–3111. https://doi.org/10.1519/JSC.0b013e3181f55eb1

44. Deb SK, Gough LA, Sparks SA, et al. Determinants of curvature constant (W’) of the power duration relationship under normoxia and hypoxia: the effect of pre-exercise alkalosis. Eur J Appl Physiol 2017;117:901–912. https://doi.org/10.1007/s00421-017-3574-4

45. Smith GI, Jeukendrup AE, Ball D. The effect of sodium acetate ingestion on the metabolic response to prolonged moderate-intensity exercise in humans. Int J Sport Nutr Exerc Metab 2013;23:357–368. https://doi.org/10.1123/ijsnem.23.4.357

46. Mueller SM, Gehrig SM, Frese S, et al. Multiday acute sodium bicarbonate intake improves endurance capacity and reduces acidosis in men. J Int Soc Sport Nutr 2013;10:16. https://doi.org/10.1186/1550-2783-10-16

47. Egger F, Meyer T, Such U, et al. Effects of sodium bicarbonate on high-intensity endurance performance in cyclists: a double-blind, randomized cross-over trial. PLoS One 2014;9.

48. Macutkiewicz D, Sunderland C. Sodium bicarbonate supplementation does not improve elite women’s team sport running or field hockey skill performance. Physiol Rep 2018;6. https://doi.org/10.14814/phy2.13818

49. Wu CL, Shih MC, Yang CC, et al. Sodium bicarbonate supplementation prevents skilled tennis performance decline after a simulated match. J Int Soc Sport Nutr 2010;7:33. https://doi.org/10.1186/1550-2783-7-33

50. McNaughton LR, Siegler J, Midgley A. Ergogenic effects of sodium bicarbonate. Curr Sports Med Rep 2008;7:230–236. https://doi.org/10.1249/JSR.0b013e31817ef530