Welche Vorteile hat eine ketogene Ernährung für Sportler?

Lange galt es als unangreifbares Faktum, Sportler brauchen Zucker um Leistung zu erbringen. Carb-Loading und Pasta-Parties sind daher fixer Bestandteil vieler Laufveranstaltungen. Doch es regt sich Wiederstand und zahlreiche Wissenschaftler und Sportler beginnen das alte Dogma in Frage zu stellen.

Dr. Steven Phinney und Dr. Jeff Volek gehören zu diesen Wissenschaftlern. Beide, Ihres Zeichens Sportmediziner und beschäftigen sich mittlerweile seit vielen Jahrzehnten mit Ketoadaption und welche möglichen Vorteile sie für Athleten haben könnte.

Stetige Energieversorgung

Eines der großen Probleme, gerade für Ausdauersportler, ist die begrenze Speicherkapazität des Körpers für Kohlenhydrate. Ein austrainierter Athlet kann in etwa 2500 kcal in Form von Kohlenhydraten speichern. Bei Wettbewerben, die länger als 2 – 3 Stunden dauern, kommt man da leicht an seine Grenzen und der Athlet muss Glucose zu sich nehmen. Meistens werden Glucosegels oder Riegel genutzt, welche allerdings bei vielen zu gastro-intestinalen Problemen führen können. Was sich äußerst nachteilig auf die Leistung auswirkt. Ein weiteres Problem ist das richtige Timing. Wird nicht rechtzeitig „nachgeladen“, geht dem Athleten die Energie aus und es kommt zu einem massiven Leistungsabfall. In erster Linie, weil dem Gehirn der Zucker fehlt, das löste eine flight or fight Reaktion aus. Dies wird auch als „central couvanour fatigue“ bezeichnet.

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Abbildung1: Durchschnittliche Menge an Energie, die ein 70-75 kg schwerer Athlet in Glycogen bzw. im Fettgewebe gespeichert hat.

 

 

Hat ein Athlet allerdings die notwendige metabole Flexibilität und ist an eine Versorgung über Ketone und freie Fettsäuren angepasst, treffen all die eben genannten Probleme nicht ein. Wie in der Grafik oben, haben selbst sehr schlanke Athleten viele tausend Kalorien in Form von Körperfett gespeichert. Viele Stunden Hochleistung sind damit möglich ohne, dass dem Körper die Energie ausgeht.

Weniger Glycogen Bedarf

Sportler, die ketoadaptiert sind, haben zwar weniger Muskelglycogen gespeichert, sie verbrauchen aber auch wesentlich weniger Glycogen. Schaut man sich RQ (resperatory quotient) an so sieht man eine deutliche Verlagerung von 50/50 Carbs/ Fett zu 10/90 Carbs/ Fett.

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Abbildung 2: Phinney SD, Bistrian BR, Evans WJ, Gervino E, Blackburn GL: The human metabolic response to chronic ketosis without caloric restriction: preservation of submaximal exercise capability with reduced carbohydrate oxidation.

 

In dieser Studie hatten die LC Athleten zwar nur noch halb so viel Muskelglycogen, allerdings war gleichzeitig der Verbrauch um ¾ reduziert. Das heißt der Glycogenbedarf war nur noch ¼ vom ursprünglichen Wert.

Wie viel Fett kann man maximal verbrennen?

In früheren Untersuchungen stellten man sich die Frage, was die maximalen Mengen (g) an Fett ist, die pro Zeiteinheit oxidiert werden kann. Venables et al. bestätigt die Ergebnisse vorangegangener Studien, dass 1g pro Minute oder 60g pro Stunde ein Maximum darstellt. Interessanter Weise gilt dies nicht für ketoadaptierte Sportler. Mehrere Studien zeigen, dass sich die maximale Menge an Fett, die pro Minute oxidiert werden kann, beinahe verdoppelt.

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Abbildung 3: Maximale Fettoxidation in trainierten und untrainierten Frauen und Männern.

 

Venables et al.: Das absolute Maximum, das ein professioneller Athlet erreichen kann, ist 1 g/ Minute. Die meisten Eliteathleten fallen in einen Bereich von 0,45 – 0,75 g/ Minute, moderate Sportler erreichen 0,41 g/ Minute und weniger trainierte Sportler liegen im Bereich von 0,27 g/ Minute.

 

Abbildung 4: Auswirkung der Ketoadaption auf die maximale Fettoxidation.

Abbildung 4: Auswirkung der Ketoadaption auf die maximale Fettoxidation.

 

Vergleicht man die Daten von Venables et al. und Phinney et al. so sieht man, dass bei ketoadaptierten Teilnehmern die höchste gemessene Fettoxidationsrate bei 112 g/ h lag und die niedrigste Oxidationsrate bei 74 g/h. Dahingegen war die höchste gemessene Oxidationsrate bei nicht-ketoadaptierten Menschen bei 60 g/ h und die niedrigste bei 11 g/h. im Schnitt sehen wir in der ketoadaptierten Gruppe eine dreifach höhere Fettoxidationsrate als bei nicht-ketoadaptierten Menschen.

 

 

Die FASTER Study

Im März 2014 hat Jeff Volek 20 Elite-Athleten rekrutiert. Ziel der Studie war es, Unterschiede zwischen glucoseadaptierten und ketoadaptierten Athleten empirisch zu messen. Die Studie, mit dem passenden Akronym FASTER (FASTER=Fat-Adapted-Substrate oxidation in-Trained-Elite-Runners), wurde im Human Performance Laboratory (University of Connecticut) durchgeführt. Die Studie selber wird frühestens Mitte 2015 publiziert, allerdings hat Dr. Volek die  wichtigsten Ergebnisse der Studie bei einer Konferenz Ende 2014 präsentiert.

Studienteilnehmer:

Die Studienteilnehmer wurden so ausgewählt, dass beide Versuchsgruppen so homogen wie möglich sind.

Methode:

Muskelbiopsie, Blutanalyse und Urinanalyse

Abbildung 5:  Charakteristiken der beiden Gruppen vor Beginn des Experiments.

Abbildung 5: Charakteristiken der beiden Gruppen vor Beginn des Experiments.

Ernährung

Abbildung 6: Makronährtstoffzusammensetzung der beiden Verschgruppen.

Abbildung 6: Makronährtstoffzusammensetzung der beiden Verschgruppen.

Ergebnisse

Während sich die Ergebnisse der HCD Gruppe mit denen von Venables et al. decken, waren die Ergebnisse der LCD Gruppe auf einem vollkommen anderen Level. Die durchschnittliche Fettoxidationsrate war mehr als das DOPPELTE der HCD Gruppe. Der niedrigste Wert in der LCD Gruppe war lag immer noch bei 1,1 g/ Minute und damit höher als der höchste Wert in der HCD Gruppe.

 

Abbildung 7: Maximale Fettoxidation während VO2 max

Abbildung 7: Maximale Fettoxidation während VO2 max

 

Fettoxidation in Abhängigkeit von Trainingsintensität

 

Abbildung 8: Fettoxidationsrate in Abhängigkeit vom %VO2max

Abbildung 8: Fettoxidationsrate in Abhängigkeit vom %VO2max

In der klassischen Trainingslehre spricht man vom sogenannten „Cross-Over Point“. Der Cross-Over Point wurde von George Brooks et.al. (UC Berkeley) erforscht und etabliert. Er beschreibt im Wesentlichen den Punkt des Übertritts (cross-over), von hauptsächlich Fettoxidation zu Glucoseoxidation. Dieser Punkt liegt, je nach Trainingszustand, zwischen 35 – 65% VO2max. In anderen Worten, Fett als Energielieferant spielt nur in Trainingsbereichen von niedriger bis mittlerer Intensität eine Rolle.

Allerdings beziehen sich diese Werte nur auf „zuckerverbrennende“ Sportler. Bei ketoadaptierten Athleten schaut die Sache wieder gänzlich anders aus. Nicht nur wird, wie wir schon in Abb. 6 gesehen haben, signifikant MEHR Fett pro Minute oxidiert, sondern das Maximum wird bei wesentlich höheren Intensitäten erreicht. Dadurch kann Fettoxidation selbst bei 80% VO2 max und mehr, eine zentrale Rolle in der Energiebereitstellung spielen.

 

Energiebereitstellung während submaximalem Training

Das Verhältnis, in dem Kohlenhydrate und Fette zur Energiebereitstellung herangezogen werden, ändert sich dramatisch durch den Umstieg auf eine ketogene Ernährung.

High Carb Diet (HCD)

Zu Beginn des Trainings bezieht der Körper etwas mehr als 50% der Energie aus Glucose. Dieses Verhältnis verschiebt sich dann im Laufe der Dauer des Trainings etwas mehr in Richtung Fett. Nach etwa 120 Minuten kommen etwa 40% der Energie aus Glucose und 60% aus Fett. Die Kurve flacht hier ab und diese Aufteilung bleibt für die Restdauer des Trainings (180 Minuten) aufrecht.

Low Carb Diets (LCD)

Ein vollkommen anders Bild sehen wir nach dem die Individuen ketoadaptiert sind. Von der ersten Minuten an, kommen über 80% der Energie aus Fett nur etwa 15% aus Glucose. Das interessante ist, dass sich dieses Verhältnis über die gesamten 180 Minuten kaum verändert. Ketose ist also nicht nur glycogensparend, sondern ermöglicht auch effektiv auf Fettspeicher zuzugreifen und den Großteil der benötigten Energie aus diesen bereitzustellen.

 

Abbildung 9: Energiebereitstellung bei submaximalem Training (65% VO2max) über 180 Minuten

Abbildung 9: Energiebereitstellung bei submaximalem Training (65% VO2max) über 180 Minuten

Erhöhte Fettsäurenkonzentration und Fettsäurenaufnahme währen dem Training

Helge et al. zeigt, dass bei fettadaptierten Sportlern die Konzentration von freien Fettsäuren im Plasma, während des Trainings, höher ist, als bei zuckeradaptierten Sportlern. Da ein ketoadaptierter Sportler eine „fat-burning maschine“ ist, verändert sich auch die zelluläre Aufnahmefähigkeit von Fettsäuren. In Abb. 8 Bild B ist die Fettsäureaufnahme über die Trainingsdauer von 60 Minuten aufgetragen. Die Fettsäurenaufnahme steigt zu Beginn des Trainings extrem an und verbleibt während des gesamten Trainings auf hohem Niveau. Der Unterschied zwischen der FET Gruppe und der CHO Gruppe ist signifikant.

 

Abbildung 10: Helge, J. W., Watt, P. W., Richter, E. A., Rennie, M. J., & Kiens, B. (2001). Fat utilization during exercise: adaptation to a fat-rich diet increases utilization of plasma fatty acids and very low density lipoprotein-triacylglycerol in humans. The Journal of Physiology, 537(3), 1009-1020

Abbildung 10: Helge, J. W., Watt, P. W., Richter, E. A., Rennie, M. J., & Kiens, B. (2001). Fat utilization during exercise: adaptation to a fat-rich diet increases utilization of plasma fatty acids and very low density lipoprotein-triacylglycerol in humans. The Journal of Physiology, 537(3), 1009-1020

Conclusio

Eine richtig formulierte ketogene Ernährung kann gerade für Athleten im Ausdauer und Ultr-ausdauerbereich nicht nur ohne Gefahr des Leistungsverlusts implementiert werden, sondern auch große Vorteile bringen. Einige der Vorteile sind: einfache Gewichtsregulation, weniger Abhängigkeit von Glucose und Glycogenspeicherung und damit die Sicherung einer dauerhaften Energieversorgung während Training und Wettkampf.


 

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in Absprache mit einem Arzt können auch folgende Personen von einer ketogenen Ernährung profitieren:

  • Krebspatienten (Prävention/ Remission)
  • Alzheimer, Demenz und Parkinson Patienten
  • Multiple Sklerose Patienten
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Julia Tulipan ist Biologin (Mag.) und Personal Fitness and Health Trainer (Dipl.) und schreibt für verschiedene Online-Magazine und für ihr eigenes Blog paleolowcarb.de vor allem zu den Themen gesunde und artgerechte Ernährung und Bewegung. Julia hat selbst lange mit ihrer Gesundheit gekämpft. So wurde ihr Interesse an gesunder Ernährung geweckt. Seither hat sie sich mit Low Carb und der Paleo-Ernährung Stück für Stück mehr Lebensqualität zurück erkämpft. Heute verhilft sie auch als Food-Coach und Personal Trainerin anderen zur Topform. Von Julia kannst Du Dich hier individuell beraten lassen.
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