Wpływ diety ketogennej na wydolność sportowców oraz osób trenujących amatorsko

Spis treści

1. Dieta a sukces treningowy

2. Dieta ketogeniczna w sporcie

2.1. Dieta ketogeniczna a masa mięśniowa

2.2. Dieta ketogeniczna a siła i wytrzymałość

3. Monitorowanie stanu ketogennego

4. Podsumowanie

Bibliografia

1. Dieta a sukces treningowy

Dieta jest jednym z najważniejszych elementów zapewniających osiągnięcie sukcesu treningowego. Składniki odżywcze spożywane przed treningiem i podczas niego mogą wspierać optymalną wydajność, opóźniając początek zmęczenia i pomagając w procesie regeneracji poprzez uzupełnianie zapasów endogennych substratów. Powszechnym zjawiskiem u osób aktywnych fizycznie jest również potrzeba redukcji masy ciała. Istnieje wiele motywacji, które skłaniają do tego sportowców: poprawa stosunku mocy do masy ciała, rywalizacja w bardziej korzystnej kategorii wagowej lub – w przypadku aktywności takiej jak kulturystyka – osiągnięcie ekstremalnej redukcji tkanki tłuszczowej [1].

Wiele powszechnych postępowań dietetycznych stosowanych przez sportowców może mieć negatywne skutki uboczne, które mogą prowadzić do gorszych wyników sportowych. Można je zaobserwować podczas szybkiego odchudzania (drastyczne zmniejszenie energii, odwodnienie). Są one najczęściej przeprowadzane bezpośrednio przed zawodami, a ich konsekwencją jest zmniejszenie wydajności czy siły mięśniowej [2]. Metody te nie są również korzystne dla zdrowia, ponieważ zaburzają równowagę elektrolitową, zapasy glikogenu, beztłuszczową masę ciała [3], a w przypadku zażywania leków mogą być nawet nielegalne.

2. Dieta ketogeniczna w sporcie

Badania nad dietą ketogeniczną (KD) w redukcji masy ciała, chorobach neurologicznych i innych stanach zdrowotnych zwróciły uwagę na możliwość wykorzystania diety ketogenicznej w sporcie. Tego typu postępowanie dietetyczne wydaje się mieć kilka zalet w porównaniu z innymi rodzajami diet ograniczających podaż energii. Diety stosowane nawet przez kilka dni mogą powodować niedobory niezbędnych składników odżywczych. Dieta ketogeniczna z odpowiednią ilością białka nie jest dietą „ekstremalną” poza bardzo niskim poziomem węglowodanów i jako taka nie prowadzi do nierównowagi metabolicznej, która może mieć miejsce w przypadku regularnego powtarzania diet ubogich w substancje odżywcze [3-6].

Dieta ketogeniczna jest obiektywnie definiowana jako zdolność do podniesienia stężenia ciał ketonowych w organizmie i wywołania stanu ketozy, określanej jako ketoza fizjologiczna lub odżywcza. Ketoza jest stosunkowo łagodnym stanem, którego nie należy mylić z kwasicą ketonową, która jest stanem patologicznym obserwowanym w różnych stanach chorobowych. Ciała ketonowe są związkami organicznymi pochodzącymi z lipidów, które mogą służyć jako źródło energii dla tkanek podczas głodu, postu lub długotrwałego wysiłku [7-8].

W normalnych warunkach bez diety poziomy krążących ketonów są niskie poniżej 0,3 mmol/l. W zależności od stopnia ograniczenia węglowodanów dieta ketogeniczna może podnieść poziom krążących ketonów w zakresie od 0,5 do 3 mmol/l, a fizjologiczne poziomy ketozy indukowane np. dietą sięgają maksymalnie 7–8 mmol/l [7]. Oprócz całkowitego postu stan ten osiąga się poprzez ograniczenie węglowodanów do maksymalnie 20-50 g lub 5-10% całkowitej energii [8], przy jednoczesnym utrzymaniu umiarkowanego poziomu białka (1,2–1,5 g/kg dziennie) [7] i przewagi spożycia energii z tłuszczu (60–80% lub więcej, w zależności od stopnia spożycia białka i węglowodanów).

Oprócz wykorzystania jako alternatywnego substratu energetycznego ciała ketonowe odgrywają ważną rolę w regulacji gospodarki substratami mięśni szkieletowych [10], sygnalizacji komórkowej [11, 12] oraz mogą mieć różne zastosowania terapeutyczne [13, 14].

2.1. Dieta ketogeniczna a masa mięśniowa

Na podstawie dostępnej literatury ocena możliwości budowy masy mięśniowej na diecie ketogenicznej jest niejednoznaczna. Z jednej strony istnieją badania, w których na diecie ketogenicznej nie obserwowano zmniejszenia beztłuszczowej masy ciała [8], z drugiej strony w innych badaniach obserwowano znaczący jej ubytek [16]. Dane dotyczące mechanizmów biochemicznych i molekularnych sugerują, iż zwiększenie masy mięśniowej podczas diety ketogenicznej jest bardzo utrudnione. Pewnym rozwiązaniem są modyfikacje diety ketogenicznej poprzez znaczne zwiększenie ilości białka w diecie, co mogłaby promować nabywanie mięśni. Należy jednak zwrócić uwagę, że diety o niskiej zawartości węglowodanów a wysokiej zawartości białka mogą zakłócać stan ketozy, ponieważ ze 100 g białka można wytworzyć nawet 57 g glukozy [16].

Dieta ketogenna bogatobiałkowa wykorzystana w jednym z badań zakładała spożywanie przez osoby trenujące 54,8% energii z tłuszczu, 40,7% z białka i 4,5% z węglowodanów, bez restrykcji kalorycznych. Zaobserwowano, że taka dieta znacząco zmniejszyła masę tkanki tłuszczowej (w porównaniu z grupą osób, które spożywały więcej węglowodanów kosztem tłuszczu i nie były w stanie ketozy), ale tylko nieznacznie zwiększała beztłuszczową masę ciała [8, 17]. We wspomnianych badaniach nie zaobserwowano wychodzenia z ketozy, pomimo dużej podaży białka. Wysiłek fizyczny był jednak zawsze koniecznym warunkiem przyrostu lub zachowania masy mięśniowej [8,15]. W przypadku braku aktywności fizycznej podczas diety ketogenicznej dochodziło do znaczącego ubytku masy ciała pochodzącej z tkanki tłuszczowej i z tkanki mięśniowej, pomimo braku restrykcji kilokalorii [15].

2.2. Dieta ketogeniczna a siła i wytrzymałość

Wpływ diety ketogenicznej na wytrzymałość i moc mięśniową osób trenujących zasługuje na szczególną uwagę. Jak wspomniano wcześniej, w przypadku sportowców rywalizujących w sportach kategorii wagowej bezpieczna metoda odchudzania, która nie wpływa na wydajność, może być uzasadnionym i ważnym narzędziem. Niewystarczające spożycie białka może jednak negatywnie wpłynąć na wydajność organizmu. Procesy prowadzące do zwiększonego wykorzystania tkanki tłuszczowej mają pewne podobieństwa z tymi, które przyczyniają się do braku przyrostu masy mięśniowej, ale które zwykle nie oznaczają utraty ani obniżenia wydajności mięśni. W stanie ketotycznym użycie ciał ketonowych w celach energetycznych spowalnia katabolizm białek mięśniowych, ale nie powstrzymuje go, więc beztłuszczowa masa ciała jest ogólnie zachowana. Procesy leżące u podstaw tego mechanizmu nie są jednak dobrze poznane [3].

Dostępne wyniki badań wykazały poprawę wydolności tlenowej i odporności na zmęczenie (wywierając również pozytywny wpływ na odpowiedź zapalną) u sportowców taekwondo po 3 tygodniowej diecie ketogenicznej [18]. Ponadto inne badania wykazały, że dieta ketogeniczna nie wpływa negatywnie na moc mięśniową u gimnastyczek objętych badaniem [8]. Dane te sugerują, że KD może być przydatna dla sportowców wyczynowych, aby spełnić kategorie wagowe przy zachowaniu mocy mięśniowej. Należy jednak pamiętać, że długoterminowe stosowanie KD może zakłócać mechanizmy przyrostu masy mięśni, co w dłuższej perspektywie może wpływać również na wydolność organizmu.

Oceniając oddziaływanie diety ketogenicznej na wydolność fizyczną należy pamiętać o różnym wpływie diety na sportowców oraz osoby mało aktywne sportowo. Wyniki badań dotyczące tej drugiej grupy dostarczają sprzecznych wyników wskazując na poprawę [19] albo pogorszenie [20] wydolności fizycznej podczas diety KD.

Kilka ostatnich badań wykazuje jednak brak negatywnego wpływu na maksymalne lub submaksymalne wskaźniki wydajności aerobowej lub siły mięśniowej u osób otyłych w trakcie diety ketogenicznej w porównaniu z dietą wysokowęglowodanową [21]. W związku z tym autorzy sugerują, że dieta nisko węglowodanowa nie wpływa negatywnie na zdolność do wykonywania ćwiczeń wytrzymałościowych.

Podobne wnioski dotyczące wpływu diety ketogenicznej na wydolność uzyskaną u sportowców wyczynowych m.in. rowerzystów. W prowadzonych badaniach nie stwierdzono negatywnego wpływu na wydolność tlenową rowerzystów w trakcie 4 tygodniowej diety ketogenicznej, a nawet poprawę niektórych parametrów (VO2max i próg mleczanowy) [6]. Autorzy uzasadnili swoje obserwacje zmniejszeniem masy ciała i tkanki tłuszczowej i / lub wyższym poborem tlenu.

3. Monitorowanie stanu ketogennego

Podczas diety ketogenicznej ważne jest częste monitorowanie stężenia ketonów w organizmie w celu zapewnienia trwałości stanu ketogennego. Obecnie odbywa się to głównie poprzez pomiar ketonów w moczu lub krwi [22]. Badanie stężenia ketonów we krwi jest najdokładniejsze, ale drogie i inwazyjne. Badanie moczu, choć mniej inwazyjne, może dawać nieprecyzyjny wynik. Mają na to wpływ takie czynniki jak nawodnienie pacjentów czy równowaga kwasowo-zasadowa organizmu [23].

W prowadzonych badaniach odnotowano silne różnice międzyosobnicze w profilach ketogennych w tych samych warunkach żywieniowych [22, 24, 25]. Wskazuje to na potrzebę częstego i indywidualnego monitorowania pacjenta w celu uzyskania spersonalizowanych informacji zwrotnych o poziomie ketozy.

Obiecującą alternatywą, z uwagi na nieinwazyjność i łatwość wykonania badania, jest pomiar poziomu acetonu w wydychanym powietrzu [26]. Przeprowadzone badania potwierdzają dobrą korelację między poziomem wydychanego acetonu a poziomem ketonów w surowicy i moczu [22, 24, 25]. Należy jednak pamiętać, że na pomiar stężenia acetonu w wydychanym powietrzu również mogą wpływać inne czynniki, jak np. skład makroskładników pokarmowych, ograniczenie kalorii, wysiłek fizyczny, parametry płucne.

4. Podsumowanie

Z uwagi na rosnące zainteresowanie dietą ketogeniczną dostępnych jest coraz więcej badań naukowych obejmujących różnorodne jej zastosowanie. Stosunkowo niewiele jest jednak sprawdzonych i opartych na rzetelnych badaniach informacji dotyczących wpływu KD na wyniki sportowe. Dostępne dane pozwalają na sformułowanie kilku podstawowych zasad zapewniających odpowiednie podejście żywieniowe podczas diety ketogenicznej u osób aktywnych fizycznie. Zalecenia te obejmują:

1. 1. Zapewnienie mniej niż 5% całkowitej dziennej energii z węglowodanów lub mniej niż 20 g węglowodanów dziennie w celu wywołania ketozy.
2. 2. Dostarczenie zwiększonej ilości białka (od 1,2 do 2,5 g/kg masy ciała) w celu zachowania beztłuszczowej masy ciała. Niższa ilość białka może upośledzić wydajność organizmu, a nadmierne spożycie białka może hamować ketogenezę.
3. 3. Zagwarantowanie sportowcom nieograniczonej ilości tłuszczów w celu zapewnienia całkowitego dziennego zapotrzebowania na energię.
4. 4. Uzupełnienie diety ketogenicznej odpowiednimi mikroelementami (sód, potas).
5. 5. Ocenę przyjętych protokołów dietetycznych przez dietetyka oraz kontrola ich przestrzegania.
6. 6. Monitorowanie stanu ketozy poprzez analizę poziomu ciał ketonowych z wykorzystaniem dostępnych metod (powietrze wydychane, krew, mocz).

KUP KETOMETR NA ODDECH TUTAJ

Autorzy: Piotr Kośliński, Monika Ameryk

Bibliografia

1. 1. Philippe J. M. Pinckaers, Tyler A. Churchward-Venne, David Bailey, Luc J. C. van Loon, Ketone Bodies and Exercise Performance: The Next Magic Bullet or Merely Hype? Sports Med (2017) 47:383–391
2. 2. Turocy PS, DePalma BF, Horswill CA, et al. National Athletic Trainers’ Association position statement: safe weight loss and maintenance practices in sport and exercise. J. Athl. Train. 2011; 46(3):322Y36
3. 3. Paoli, A., A. Bianco, And K.A. Grimaldi. The ketogenic diet and sport: a possible marriage? Exerc.Sport Sci.Rev., Vol.43, No. 3, pp. 153Y162,2015.
4. 4. Franchini E, Brito CJ, Artioli GG. Weight loss in combat sports: physiological, psychological and performance effects. J. Int. Soc. Sports Nutr. 2012; 9(1):52.
5. 5. Paoli A, Grimaldi K, D’Agostino D, et al. Ketogenic diet does not affect strength performance in elite artistic gymnasts. J. Int. Soc. Sports Nutr. 2012; 9(1):34
6. 6. Zajac A, Poprzecki S, Maszczyk A, Czuba M, Michalczyk M, Zydek G. The effects of a ketogenic diet on exercise metabolism and physical performance in off-road cyclists. Nutrients. 2014; 6(7):2493Y508.
7. 7. Paoli A. Ketogenic diet for obesity: friend or foe? Int J Environ Res Public Health. 2014;11(2):2092–107
8. 8. Newman JC, Verdin E. Ketone bodies as signaling metabolites. Trends Endocrinol Metab. 2014;25(1):42–52.
9. 9. Fery F, Balasse EO. Effect of exercise on the disposal of infused ketone bodies in humans. J Clin Endocrinol Metab. 1988;67(2):245–50.
10. 10. Robinson AM, Williamson DH. Physiological roles of ketone bodies as substrates and signals in mammalian tissues. Physiol Rev. 1980;60(1):143–87
11. 11. Newman JC, Verdin E. Ketone bodies as signaling metabolites. Trends Endocrinol Metab. 2014;25(1):42–52
12. 12. Newman JC, Verdin E. b-hydroxybutyrate: much more than a metabolite. Diabetes Res Clin Pract. 2014;106(2):173–81.
13. 13. Veech RL. The therapeutic implications of ketone bodies: the effects of ketone bodies in pathological conditions: ketosis, ketogenic diet, redox states, insulin resistance, and mitochondrial metabolism. Prostaglandins Leukot Essent Fatty Acids. 2004;70(3):309–19.
14. 14. Hashim SA, VanItallie TB. Ketone body therapy: from the ketogenic diet to the oral administration of ketone ester. J Lipid Res. 2014;55(9):1818–26.
15. 15. Tinsley, G. M., & Willoughby, D. S. (2016). Fat-Free Mass Changes during Ketogenic Diets and the Potential Role of Resistance Training. International Journal of Sport Nutrition and Exercise Metabolism, 26(1), 78–92. doi:10.1123/ijsnem.2015-0070
16. 16. R. L. Jungas, M. L. Halperin, J. T. Brosnan Quantitative analysis of amino acid oxidation and related gluconeogenesis in humans. Chemistry, Medicine
17. 17. Paoli, A., Bianco, A., & Grimaldi, K. A. (2015). The Ketogenic Diet and Sport. Exercise and Sport Sciences Reviews, 43(3), 153–162.Rhyu HS, Cho SY.
18. 18. The effect of weight loss by ketogenic diet on the body composition, performance-related physical fitness factors and cytokines of Taekwondo athletes. J. Exerc. Rehabil. 2014; 10(5):326Y31
19. 19. Wycherley TP, Buckley JD, Noakes M, Clifton PM, Brinkworth GD. Long-term effects of a very low-carbohydrate weight loss diet on exercise capacity andtolerance in over weight and obese adults.J. Am. Coll. Nutr. 2014; 33(4):267Y73.
20. 20. White AM, Johnston CS, Swan PD, Tjonn SL, Sears B. Blood ketones are directly related to fatigue and perceived effort during exercise in overweight adults adhering to low-carbohydrate diets for weight loss: a pilot study. J. Am. Diet Assoc. 2007; 107(10):1792Y6
21. 21. Brinkworth GD, Noakes M, Clifton PM, Buckley JD. Effects of a low carbohydrate weight loss diet on exercise capacity and tolerance in obese subjects. Obesity (Silver Spring). 2009; 17(10):1916Y23.
22. 22. Musa-Veloso, K.; Likhodii, S.S.; Cunnane, S.C. Breath acetone is a reliable indicator of ketosis in adults consumingketogenicmeals. Am. J.Clin. Nutr. 2002,76,65–70
23. 23. Freund, G. The calorie deficiency hypothesis of ketogenesis tested in man. Metabolism 1965, 14, 985–990.
24. 24. Spanel, P.; Dryahina, K.; Rejskova, A.; Chippendale, T.W.E.; Smith, D. Breath acetone concentration; biologicalvariabilityandtheinfluenceofdiet. Physiol. Meas. 2011,32, N23–N31.
25. 25. Musa-Veloso,K.; Likhodii,S.S.; Rarama,E.;Benoit,S.; Liu,Y.M.C.; Chartrand, D.; Curtis,R.; Carmant,L.; Lortie,A.; Comeau,F.J. Breath acetone predicts plasma ketone bodies in children with epilepsy on a ketogenic diet. Nutrition 2006,22,1–8.
26. 26. Anderson, J.C. Measuring breath acetone for monitoring fat loss: Review. Obesity 2015, 23, 2327–2334.