BRPI0715653A2

BRPI0715653A2 - uso de cafeÍna e carboidrato, e, mÉtodo para promover re-sÍntese do glicogÊnio muscular

Info

Publication number: BRPI0715653A2
Application number: BRPI0715653-7A
Authority: BR
Inventors: John Alan Hawley
Original assignee: Glaxo Group Limided
Priority date: 2006-08-31
Filing date: 2007-07-06
Publication date: 2013-03-05
Also published as: AP2009004788A0; RU2438355C2; GB0617182D0; EP2056682A1; AU2007291474A1; RU2009105169A; US20100099631A1; CN101511209A; WO2008025590A1

Abstract

USO DE CAFEÍNA E CARBOIDRATO, E, METODO PARA PROMO VER RE-SÍNTESE DO GLICOGÊNIO MUSCULAR. A presente invenção diz respeito ao uso da administração oral combinada de cafeína com carboidrato para aumentar a taxa de re-síntese de glicogénio muscular após o exercício intenso.

Description

"USO DE CAFEÍNA E CARBOIDRATO, E, MÉTODO PARA PROMOVER RE-SÍNTESE DO GLICOGÊNIO MUSCULAR"

A presente invenção diz respeito ao uso da administração oral combinada de cafeína com carboidrato para aumentar a taxa da re-síntese do glicogênio muscular após exercício intenso.

Carboidrato endógeno na forma de glicogênio muscular é a fonte de combustível primária tanto durante o exercício de intensidade moderada contínuo prolongado (mais que 90 minutos), quanto exercício intermitente típico do padrão de muitos esportes em equipe, (Mclnerney P, Lessard S.J., Burke L.M., Coffey V.G.; Lo Giudice Si., Southgate R.J., Hawley J.A., Failure to repeatedly supercompensate muscle glycogen stores in highly trained men. Med Sol Esportes Exerc. 37:404-411, 2005). Portanto, um objetivo principal para indivíduos envolvidos nestas atividades é atingir níveis de glicogênio muscular altos antes do início do exercício.

Restauração de armazenamentos de glicogênio muscular após o exercício é crucial para a recuperação da capacidade do exercício subsequente. Quando carboidrato adequado é ingerido depois de atividade intensa (isto é, 10 gramas de carboidrato por quilograma de massa corpórea por dia), a restauração de glicogênio muscular pode ser alcançada dentro de 24 a 36 horas. Além disso, não são bem definidas estratégias nutricionais para restaurar rapidamente glicogênio muscular em um período curto de tempo (por exemplo, <12 horas). É reportado que, para atletas envolvidos em esportes que envolvem múltiplas rodadas de exercícios em um período curto de tempo, será benéfico identificar diretrizes que maximizem a taxa de armazenamento de glicogênio muscular nas primeiras horas após o exercício (Jentjens R., Jeukendrup A. Determinants of post-exercise glycogen synthesis during short-term recovery. Sports Med. 33:117-144, 2003)

Cafeína foi usada como uma ajuda ergogênica em inúmeras situações esportivas (Graham T.E. Caffeine and Exercise: metabolism, endhurance and performance. Sports Med. 37:755-807, 2001). Mais recentemente, um estudo por Yeo et al, (Yeo SE, Jentjens RL, Wallis GA, Jeukendrup AE. Caffeina increases exogenous carboydrate oxidation during exercise. J Appl Physiol 99:844-50), mostrou que a co-ingestão de cafeína e glicose durante o exercício leva a um aumento na oxidação de glicose muscular em 26%, ao passo que outros pesquisadores observaram que cafeína desempenha um papel na alteração da seleção de substrato por músculo (Graham T.E. Caffeina and Exercise: metabolism, endhurance and performance. Sports Me 31:785-807, 2001). Todos esses papéis mostraram que cafeína pode melhorar o desempenho do exercício e tem um potente papel de alterar o metabolismo do combustível.

Inesperadamente, os presentes inventores observaram recentemente que a cafeína, quando administrada com carboidrato, pode melhorar a restauração de armazenamentos de energia muscular, aumentando a taxa de re-síntese de glicogênio após o exercício, quando comparado à administração de carboidrato sozinho.

Desta maneira, é provido o uso de cafeína e carboidrato na fabricação de uma composição nutricional para administração oral após o exercício para aumentar a taxa de re-síntese de glicogênio muscular.

Fontes adequadas de cafeína (metilxantina) incluem tanto cafeína fabricada sinteticamente quanto cafeína de ocorrência natural em produtos tais como café, chá, cacau, amêndoa de cola, guaraná, erva-mate, e outras fontes de planta de ocorrência natural e misturas destas.

Cafeína para uso na presente invenção é adequadamente sintética e mais adequadamente na forma de cafeína anidra. Composições adequadamente nutricionais para o uso na presente invenção compreendem de 0,001 a 0,5% em p/p de cafeína.

Fontes adequadas de carboidrato incluem, mas sem limitações, a glicose, xarope de glicose, xarope de glicose-frutose, sacarose, maltose, lactose, frutose, maltodextrinas, amidos, oligossacarídeos, e outros polissacarídeos e misturas dos mesmos.

Composições adequadamente nutricionais para o uso na presente invenção compreendem de 1 a 90% em p/p de carboidrato.

Uma composição nutricional para o uso na presente invenção pode ser na forma de uma bebida, particularmente uma bebida que está pronta para beber com 0,001 a 0,5% em p/p de cafeína e de 1 a 40% em p/p de carboidrato. Mais adequadamente a composição é na forma de uma bebida pronta para beber com 0,01 a 0,2% em p/p de cafeína e de 2 a 25% em p/p de carboidrato. As bebidas podem ser destiladas ou carbonadas.

Composições de bebida para o uso na presente invenção podem também ser na forma de um concentrado sólido ou um líquido para diluição com um líquido para a preparação de uma bebida que está pronta para beber.

Uma composição de concentrado sólido pode ser na forma de um pó para reconstituição com um líquido, tipicamente água, antes da ingestão. Uma composição de pó pode compreender de 0,005 a 0,5% em p/p de cafeína e de 1 a 90% em p/p de carboidrato no concentrado. Por exemplo, 39 g de uma composição de pó quando reconstituída em 500 mL de água pode compreender de 0,001 a 0,2% em p/p de cafeína e 2 a 25% em p/p de carboidrato.

Composições nutricionais para o uso na presente invenção podem também ser na forma de um sólido comestível tais como um tablete ou uma barra nutricional ou na forma de um semi-sólido tal como um gel.

Uma composição de tablete pode ser dissolvida ou dispersa em água antes do consumo ou pode ser ingerida diretamente sem ser dissolvida ou dispersa em água. Por exemplo, um tablete de 3,5 g pode compreender de 0,001 a 0,2% em p/p de cafeína e 10 a 90% em p/p de carboidrato.

Uma barra nutricional pode ser uma composição a base de cereal destinada a fornecer energia. Por exemplo, uma composição de barra nutricional de 50 g pode compreender de 0,001 a 0,5% em p/p de cafeína e de a 80% em p/p de carboidrato.

Uma composição de gel pode ser preparada como uma dose única para consumo e pode adequadamente ser seguida pelo consumo de um líquido, tipicamente água. Alternativamente, uma composição de gel pode ser dissolvida ou dispersa em água antes do consumo. Por exemplo, uma composição de gel de 45 g pode compreender de 0,001 a 0,5% em p/p de cafeína e de 10a 80% em p/p de carboidrato.

Uma vantagem de composições para o uso na presente invenção é que a taxa de re-síntese de glicogênio muscular pode ser aumentada em até 66%», quando comparada à do carboidrato ingerido sozinho depois que é realizada uma rodada de exercício de esgotamento de glicogênio.

Em um aspecto adicional, a presente invenção fornece um método para promover re-síntese do glicogênio muscular depois de uma rodada de exercício de esgotamento de glicogênio, cujo método compreende ingerir uma composição nutricional compreendendo cafeína e carboidrato.

Composições para o uso na presente invenção podem compreender adicionalmente ingredientes comumente usados no campo de composições nutricionais.

A presente invenção é ilustrada por meio dos seguintes exemplos não limitantes. Métodos

Oito ciclistas treinados participaram de um estudo que foi aprovado pelo Ethics Committee de MT University, Melbourne, Austrália. Cada sujeito participou em duas provas experimentais separadas em 7 a 10 dias. As provas foram randomizadas e duplo cego. Aproximadamente 12 a 14 horas antes de cada prova, os sujeitos reportaram ao laboratório para empreender 90 minutos de ciclismo intenso (corridas repetidas) para esgotar os armazenamentos de glicogênio muscular. Os sujeitos foram então alimentados com uma refeição de baixo carboidrato padronizada (60% de energia de gordura) e tiveram que abster-se de alimentação sólida para as seguintes 12 a 14 horas. Durante este período água foi permitida ad libitum.

Na manhã seguinte, os sujeitos se reportaram ao laboratório

entre 0600 e 0700 horas. Após um período de descanso de 10 minutos, uma cânula de resistência foi inserida no antebraço direito e foi retirada uma amostra de sangue em repouso. Anestesia local foi aplicada na pele dos sujeitos para habilitar tecido e fascia subcutâneos do vastus lateralis da perna direita dos sujeitos na preparação para biópsias musculares.

Após a preparação da biópsia, uma rodada de exercício exaustivo (ciclismo contínuo submáximo) foi empreendida para esgotar adicionalmente armazenamentos de glicogênio muscular. O protocolo de ciclismo exaustivo foi previamente descrito pela McInerney et al. (Mclnerney P., Lessard Si, Burke L.M., Coffey V.G., Lo Giudice Si., Southgate R.J., Hawley J.A. Failure to repeatedly supercompensate muscle glycogen stores in highly trained men. Med. Sei. Sports Excer. 37:404-411,2005). Durante o exercício os sujeitos tomaram água naturalmente ad libitum e foram resfriados.

As condições do laboratório foram padronizadas para os testes

com 50% de umidade relativa e uma temperatura de 20 °C. Imediatamente após o término do exercício e enquanto os sujeitos permaneciam sentados na bicicleta ergométrica, uma biópsia muscular foi feita e congelada em 15 segundos da última contração muscular. Após a biópsia, os sujeitos desmontaram da ergométrica e descansaram em uma posição supina. Durante uma prova, os sujeitos foram alimentados com 1 g/kg de massa corpórea (BM) de carboidrato imediatamente após o término de exercício e em seguida com 1 g/kg BM de carboidrato após 60, 120 e 180 minutos de recuperação (um total de 4 g/kg BM de carboidrato). Na segunda prova, os sujeitos seguiram o mesmo regime de ingestão de carboidrato, mas, além disso, consumiram 4 mg/kg BM de cafeína imediatamente após o término do exercício e em seguida após 120 minutos durante a recuperação. Amostras de sangue foram retiradas em intervalos regulares por todo o período de recuperação (0, 30, 60, 90, 120, 180 e 240 minutos). Biópsias musculares foram retiradas imediatamente após o exercício e após 1 e 4 horas de recuperação. Todas as amostras musculares foram armazenadas a -80 0C até a análise. Análise

Amostras de sangue foram analisadas por concentrações de glicose e insulina plasmática em repouso, e em intervalos regulares durante a recuperação. Os protocolos para análise de sangue foram de rotina e foram descritos previamente ((McInerney P., Lessard Si., Burke L.M., Coffey V.G., La Giudice S.L., Southgate R.J., Hawley J.A. Failure to repeatedly supercompensate muscle glycogen stores in highly trained men. Med. Sei. Sports Excer, 37:404-411,2005). Níveis de cafeína plasmática foram analisados por cromatografia líquida de alto desempenho. Amostras musculares foram analisadas com relação ao teor de glicogênio imediatamente após o exercício e após 1 e 4 horas de recuperação. Resultados

Concentrações de glicose e insulina sangüínea

Concentrações de glicose e insulina sangüínea são apresentadas na tabela 1 e figura 1. Não existem diferenças significativas tanto para glicose sangüínea quanto para níveis de insulina em repouso e imediatamente após o exercício. Como é de se esperar, os níveis de glicose sangüínea aumentaram significativamente em 30 minutos de ingestão de carboidrato no término do exercício em ambas provas (P<0,05). Além disso, a ingestão de cafeína com carboidrato resultou em uma área significativamente maior sobre a curva insulina versus tempo, comparada a quando o carboidrato foi ingerido sozinho (P<0,05).

Tabela 1. Concentração de glicose e insulina plasmática 4 horas após o exercício.

Concentração de Glicose plasmática e Insulina plasmática Glicose (mmoI/L) Insulina (uU/mL) Tempo (hora) Grupo de Tratamento Grupo de Tratamento Placebo Cafeína Placebo Cafeína descanso 3,93 4,04 8,30 9,36 0 3,49 3,62 4,26 4,17 0,5 6,05 6,06 24,35 30,17 1 5,94 6,29 24,49 29,23 1,5 5,35 5,95 34,97 46,33 2 5,70 5,58 34,00 46,02 3 4,70 5,24 44,28 68,53 4, 4,56 5,23 36,78 46,91

Figura 1. Concentração de glicose e insulina plasmática 4 horas após o exercício.

Concentrações de glicose e insulina plasmática

ic»

* 6 i

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1 15 2 3 4

Temgpo (K)

-S—Glicose no placebo B Glicose de caieína-O— Insulina de ρIaceloo —φ—Insulina de cafeína

Concentrações de Cafeína plasmática

Concentrações de Cafeína plasmática são apresentadas na tabela 2 e figura 2. Todos os sujeitos abstiveram-se de ingestão de cafeína antes de uma prova, conforme confirmado pela ausência de cafeína na amostra de sangue em repouso. Conforme pretendido, carboidrato e cafeína resultaram em um aumento significativo nos níveis de cafeína plasmática de maneira que após 1 hora os valores subiram para 30 umol/L e após 4 horas subiram para -80 umol/L (P<0,001).

Tabela 2. Concentração de Cafeína plasmática 4 horas após o exercício.

Concentração de Cafeína plasmática (uM) Grupo í e Tratamento Tempo (hora) Placebo Cafeína descanso 0,00 0,00 0 0,00 0,00 1 0,00 31,52 4 0,00 77,86

Figura 2. Concentração de Cafeína plasmática 4 horas após o exercício.

Concentrações de Cafeína plasmática

100 -

R 0 1 4

Tempo (h)

ι ι Placebo ■■■ Cafeína —

(Uma vez que o placebo não contenha cafeína, não existe aumento na concentração de cafeína plasmática na figura. 2, conseqüentemente não é visto nenhum gráfico para o placebo). Glicogênio muscular

Em exaustão, níveis de glicogênio muscular foram ~ 80 mmol*kg_1 d.w, sem diferenças significativas observadas entre as duas provas (74 ± 21 vs. 76 ± 9 mmol/kg) para placebo e cafeína respectivamente. Após 1 hora de recuperação, o teor do glicogênio muscular aumentou para uma quantidade similar (~80%) em ambas provas (121 ± 9 vs. 149 ± 18 mmol/kg d.w para placebo (PL) e cafeína (CAFE) respectivamente. Além disso, após 4 horas de recuperação a co- ingestão de cafeína com CHO resultou em níveis de glicogênio significativamente maiores (313 ± 26 vs. 234 ± 20 mmol/kg d.w., P<0,001). Desta maneira, as taxas de síntese de glicogênio muscular, de 1 a 4 horas foram significativamente maiores (66%) em CAFF do que PL (57,7 ± 7,6 vs. 38,0 ± 3,2 mmol/kg; P < 0,05), (tabela 3 e figura 3).

Desta maneira, a taxa média de re-síntese durante 4 horas de recuperação foi significativamente maior com CAFF comparado ao PL (57,71 ± 7,6 vs. 38,02 ± 3,2 mmol/kg/hr; P < 0,05; 66%), tabela 4 e figura

4)·

Tabela 3. Teor de glicogênio muscular 4 horas após o exercício.

Teor de glicogênio muscular (mmol/Kg.dm) Grupo de Tratamento Tempo (hora) Placebo Cafeína 0 74 76 1 121 149 4 234 313

Figura 3. Teor de glicogênio muscular 4 horas após o exercício.

Teor de glicogênio muscular

350 Ί

I ? 300 ; ri·

I 1 250 ' r-J-B

1 'Ε τ

14 150 H

•g,j 100 ; ■ ■

τ: rt I I

0 1 4

Tempo (h)

□ PLACEBO ■ CAFEÍNA

Tabela 4. Taxa de re-síntese do glicogênio muscular após o exercício.

E síntese do glicogênio muscular Taxa (Kg.dm) Grupo c e Tratamento Tempo Placebo Cafeína 0-1 hora 65,19 63,52 1 hora-4 horas 29,70 57,69 Figura 4. taxa de re-síntese do glicogênio muscular após o exercício. Glicogênio muscular taxa de re-síntese

a80

ι!70 Γ Γ

Ili;] H , ■

Ij I ■ ■

ην: í.....ι...............■.................L·

O to 1 1 to 4

Tempo (h) □ PLACEBO ■ CAFEÍNA

Conclusão

Os resultados do presente estudo demonstram que a co- ingestão de cafeína com carboidrato resulta em taxas significativamente maiores de re-síntese do glicogênio muscular do que quando o carboidrato é ingerido sozinho. Estas observações são novas no campo do metabolismo muscular e nutrição aplicada. Exemplo 1.

Tabela 5. Formulação de bebidas esportivas - 2% em p/p de carboidrato, 0,01% em p/p de Cafeína.

Ingrediente g/L % em p/p Mistura de carboidrato líquido, aproximadamente 70% em p/p de sólidos 28,41 2,818 Cafeína 0,1 0,01 Acido cítrico 4,66 0,462 Regulador de acidez 2,02 0,200 Conservante 0,37 0,0310 Adoçante 0,213 0,0213 0,024 Acido ascórbico 0,24 0,36 0,036 Goma Nebulizante 0,4 0,040 Flavorizante 0,16 0,016 Colorante 0,004 0,0004 Agua de 11 a 100% Exemplo 2.

Tabela 6. Formulação de bebidas esportivas - 8% em p/p de carboidrato,

0,1.% em p/p de Cafeína.

Ingrediente WI %p/p Mistura de carboidrato líquido, aproximadamente 70% em p/p de sólidos 117,5 11,374 Cafeína 1,03 0,100 Acido cítrico 4,66 0,451 Regulador de acidez 2,02 0,196 Conservante 0,37 0,03 70 Adoçante. 0,213 0,0213 Acido ascórbico 0,24 0,0234 Goma 0,36 0,035 Nebulizante 0,4 0,040 Flavorizante 0,16 0,016 Colorante 0,004 0,0004 Agua de 11 a 100%

Exemplo 3.

Tabela 7. Formulação de bebidas esportivas com 25% em p/p de

carboidrato, 0,2% em p/p de Cafeína

Ingrediente g/i % em p/p mistura de carboidrato líquido aproximadamente 70% em p/p de Sólidos 392,0 35,382 Cafeína 2,20 0,200 Acido cítrico 4,66 0,424 Regulador de acidez 2,02 0,183 Conservante 0,37 0,034 Acido ascórbico 0,24 0,022 Goma 0,36 0,033 Nebulizante 0,40 0,036 Flavorizante 0,16 0,015 Colorante 0,004 0,0004 Agua até 11 até 100%

Claims

1. Uso de cafeína e carboidrato, caracterizado pelo fato de que é para a fabricação de uma composição nutricional para administração oral após o exercício para aumentar a taxa de re-síntese de glicogênio muscular.

2. Uso de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cafeína está presente em uma quantidade de 0,001 a 0,5% em p/p.

3. Uso de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a fonte de cafeína é selecionada de cafeína sinteticamente fabricada e cafeína de ocorrência natural em café, chá, cacau, amêndoa de cola, guaraná, erva-mate, e outras fontes de planta de ocorrência natural e misturas dos mesmos.

4. Uso de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o carboidrato está presente em uma quantidade de 1 a 90% em p/p.

5. Uso de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a fonte de carboidrato é selecionada de glicose, xarope de glicose, xarope de glicose-frutose, sacarose, maltose, lactose, frutose, maltodextrinas, amidos, oligossacarídeos, e outros polissacarídeos e misturas dos mesmos.

6. Uso de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a composição nutricional é uma bebida pronta para beber ou um concentrado líquido ou sólido para a preparação de uma bebida pronta para beber.

7. Uso de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a bebida pronta para beber é uma bebida destilada, ou uma bebida leve carbonada ou uma bebida saudável.

8. Uso de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a composição é na forma de um tablete.

9. Uso de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a composição é na forma de gel.

10. Uso de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a composição na forma de uma barra nutricional.

11. Método para promover re-síntese do glicogênio muscular depois de uma rodada de exercício de esgotamento de glicogênio, caracterizado pelo fato de que o método compreende ingerir uma composição nutricional compreendendo cafeína e carboidrato.