Węglowodany vs tłuszcze - co jest lepsze dla sportowca? - Dietetyka

Węglowodany vs tłuszcze – co jest lepsze dla sportowca?

węglowodany

Sportowcy nieustannie poszukują metod, które poprawią ich wyniki sportowe. W ostatnich latach, zarówno w mediach społecznościowych, jak i w świecie naukowym (Volek and Phinney 2012; Volek 2015) notuje się zwiększone zainteresowanie dietami wysokotłuszczowymi. Istnieją publikacje, które wskazują na szereg korzyści płynących z zastosowania diet ubogich w węglowodany. Mimo tego, aktualne zalecenia dla sportowców wciąż promują węglowodany jako główne źródło energii. Czy faktycznie profesorowie nie zauważają korzyści płynących z wysokiej konsumpcji tłuszczów? Zaznaczamy, że artykuł jest napisany w dość wymagający sposób. Jeśli nie jesteś zapaleńcem, przejdź do końcowych akapitów.

            Podział diet ubogich w węglowodany

Zmniejszenie energii dostarczanej przez węglowodany sprawia, że proporcja energii pochodzącej z tłuszczów, a czasem i białka, wzrasta. To właśnie między innymi ze względu na zwiększony udział białka, które wykazuje najwyższy potencjał termogenny (organizm zużywa najwięcej energii do metabolizmu protein) diety low carb tak dobrze wypadają w niektórych badaniach naukowych. Diety, w których węglowodany dostarczają niewielki procent energii, w zależności od konkretnego typu, opierają się na nieprzetworzonej żywności. Składają się głownie z warzyw liściastych (klikając tutaj, dowiesz się dlaczego warzywa powodują wzdęcia), krzyżowych, orzechów i nasion, jaj, nieprzetworzonego mięsa, produktów nabiałowych oraz olejów roślinnych2.

węglowodany

 

Węglowodany vs tłuszcze  – co ogranicza ich wykorzystanie?

            Tłuszcze, które znajdują się w osoczu, mięśniach i tkance tłuszczowej są bez wątpienia wykorzystywane jako źródło energii podczas uprawiania aktywności fizycznej. Nasza tkanka tłuszczowa stanowi magazyn od 50 000 do nawet 100 000 kcal u osób z 10-30% odsetkiem tkanki tłuszczowej. Triacyloglicerole (na potrzeby tego wpisu przyjmijmy, że po prostu tłuszcze) znajdują się również w mięśniach szkieletowych – miocyty (komórki mięśniowe) zawierają ich około 300g3. Zapasy tłuszczyku mamy spore, prawda? Jednak jak z niego korzystamy?

            Tłuszcze (triacyloglicerole) nie są bezpośrednio utleniane przez mięśnie. Związki te, muszą najpierw ulec hydrolizie do kwasów tłuszczowych i glicerolu. Proces lipolizy jest pobudzany przez hormon zwany lipazą hormonowrażliwą (HSL).  To właśnie wiązanie tego hormonu do receptorów błonowych na adipocytach (komórkach tłuszczowych) inicjuje kaskadę lipolityczną. Wydzielanie HSL aktywuje adrenalina oraz glukagon, podczas gdy wysokie stężenia glukozy i insuliny w osoczu hamują jej aktywność i zmniejszają lipolizę. Mówiąc po ludzku – z zapasów naszego endogennego tłuszczyku korzystamy podczas postu oraz wysiłku fizycznego. Następnie wolne kwasy tłuszczowe są uwalniane do krwioobiegu, gdzie wiążą się z albuminami i transportowane są do tkanek, w których mogą zostać utlenione (narządy wewnętrzne, mięśnie szkieletowe). Z kolei glicerol powraca do wątroby, gdzie jest wykorzystywany do wytworzenia triacylogliceroli bądź przekształca się w dihydroksyaceton, będący substratem glikolizy i glukoneogenezy4.

Suplementacja L-karnityny jako sposób na przyspieszenie spalania kwasów tłuszczowych?

            Nie chcemy, aby ten artykuł był przesadnie naszpikowany biochemią, dlatego nie będziemy dokładnie opisywali mechanizmu transportu kwasów tłuszczowych do mięśni szkieletowych. Na potrzeby zrozumienia mechanizmu działania L-karnityny, wystarczy nam informacja, że enzym o nazwie palmitoilotransferaza karnitynowa uczestniczy w transporcie kwasów tłuszczowych do wewnętrznej membrany mitochondrium (miejsca spalania naszego kochanego tłuszczyku). Tym samym wielu badaczy zaczęło się zastanawiać, czy suplementacja L-karnityną może przyspieszyć proces lipolizy. Dawki jakie były stosowane w dostępnych badaniach wahały się od 2 do 6 g, przy czasie interwencji wynoszącym od 5 dni, do aż 4 miesięcy. Wyniki niestety nie były zadowalające – wykazano bowiem, że suplementacja L-karnityną nie wpływa na zużycie substratów energetycznych5.
            Jednakże, w roku 2011 w badaniu Wall i wsp.6 wykazano, że 24 tygodniowa suplementacja    L-karnityną, dwa razy dziennie, w ilości 1,4g, wraz z 80g CHO, zwiększała retencję L-karnityny w organizmie o 21% w stosunku do wartości wyjściowej. Wydaje się, że suplementacja L-karnityną, w połączeniu z węglowodanami może zwiększać proces utleniania kwasów tłuszczowych, w zakresie niższych intensywności treningowych, poprzez wpływ na oszczędzanie glikogenu. Niestety, w praktyce taka suplementacja nie u każdego będzie możliwa i skorzystają z niej raczej pojedyncze osoby, uprawiające dyscypliny wytrzymałościowe. Dużo lepszym suplementem jest KOFEINA czy SOK Z BURAKA.

Węglowodany i tłuszcze – co ogranicza ich wykorzystanie?

            W stanie spoczynku wykorzystujemy głównie wolne kwasy tłuszczowe obecne w osoczu. Podobnie sytuacja wygląda podczas aktywności fizycznej o niskiej intensywności. Wraz ze wzrostem intensywności wysiłku fizycznego od 25% do 65% VO2max (wskaźnik, określający maksymalny, minutowy pobór tlenu), całkowite utlenianie tłuszczów osiąga maksymalną wartość. Zwiększone utlenianie kwasów tłuszczowych przy 65% VO2max, w porównaniu do 25% VO2max, wynika ze znacznego wzrostu utleniania triacylogliceroli magazynowanych śródmięśniowo. Podczas ćwiczeń o intensywności 85% VO2max, następuje spadek całkowitego utleniania wolnych kwasów tłuszczowych, w porównaniu do ćwiczeń o umiarkowanej intensywności. Ponadto, intensywne ćwiczenia zwiększają udział procesu glikogenolizy (rozkładu glikogenu), podczas którego zwiększa się wytwarzanie kwasu mlekowego, który gromadząc się w mięśniach i krwi, hamuje utlenianie wolnych kwasów tłuszczowych przez mięśnie szkieletowe. To wszystko oznacza, że przy bardzo intensywnym wysiłku wykorzystujemy węglowodany, nie tłuszcze7.

węglowodany

Dieta uboga w węglowodany – dieta ketogeniczna

Dieta ketogeniczna odznacza się wysokim odsetkiem spożycia tłuszczów (>60% energii pochodzącej z tłuszczów) oraz niskim spożyciem węglowodanów (mniej, niż 10%). Takie postępowanie dietetyczne prowadzi wyczerpania rezerw glukozy, które stają się nie wystarczające, aby pokryć zapotrzebowanie na energię ośrodkowego układu nerwowego. Wolne kwasy tłuszczowe nie przekraczają bariery krew-mózg, zatem nie są wykorzystywane jako źródło energii dla komórek mózgu. Podczas niedoboru glukozy, alternatywne źródła energii stanowią ciała ketonowe, acetooctan, 3-hydroksymaślan i aceton, powstające w procesie ketogenezy, zachodzącym w wątrobie. Podczas stosowania diety mieszanej (możemy przyjąć, że to taka domowa dietka od mamy, w której wciąż przeważają węglowodany), stężenia ciał ketonowych wynoszą (~0,3 mmol/l), podczas gdy stężenie glukozy utrzymuje się w ilości ~4 mmol/l. Głodówki oraz diety ubogie w węglowodany, stosowane przez od 2 do 4 dni, prowadzą do stanu ketozy, gdzie stężenia ciał ketonowych wynoszą od 0,5 do nawet 8 mmol/l, bez zmiany pH krwi. Pomimo spadku stężenia glukozy we krwi, nadal pozostaje ona na poziomie fizjologicznym, który utrzymywany jest poprzez proces glukoneogenezy. Do jego substratów należą aminokwasy glukogenne, a także glicerol uwalniany z trójglicerydów. Wzrost stężenia ciał ketonowych we krwi >10 mmol/l, wraz ze zmianą pH krwi, wskazuje na patologiczną, cukrzycową kwasicę ketonową, która spowodowana jest niedoborem insuliny. Niedostateczne wydzielanie insuliny prowadzi do wzrostu stężenia glukagonu i adrenaliny, co skutkuje zwiększoną produkcją ciał ketonowych i zaburzeniami funkcjonowania organizmu. Trzeba jednak zaznaczyć, iż u osób zdrowych, stężenie ciał ketonowych nie wzrasta powyżej 8 mmol/l, ze względu na skuteczne wykorzystanie ciał ketonowych, zamiast glukozy przez ośrodkowy układ nerwowy8,9,10,11.

węglowodany

Wpływ diet ograniczających węglowodany na osiągi sportowców

Jedno z pierwszych i najczęściej cytowanych badań przez zwolenników diet ketogenicznych zostało przeprowadzone w 1983 roku przez Phinney i wsp.12 W celu oceny zużycia energii zastosowano klatkę metaboliczną, a to oznacza, że dokładnie kontrolowano spożycie pokarmów przez badanych. Pięciu wytrenowanych kolarzy wykonywało ten sam test po zastosowaniu tygodniowej diety bogatej w węglowodany (~57% energii) i ponownie, po 28 dniach diety z ograniczoną podażą węglowodanów (75% tłuszczu, 15% białka). Diety były izokaloryczne, czyli dostarczały taką samą ilość energii. Skutkiem stosowania diety ubogiej w węglowodany była oczywiście ketoza, którą oceniono na podstawie stężenia hydroksymaślanu we krwi (>1 mmol/l). Pomimo niskiego spożycia węglowodanów, spoczynkowe magazyny glikogenu mięśniowego nie były wyczerpane, a zredukowane do ~45% wartości obserwowanych podczas stosowania diety obfitującej w węglowodany (76 vs 140 mmol/kg masy mięśniowej). Wpływ stosowanej diety na wydolność sportowców, oceniono na podstawie testu rowerowego, wykonanego na poziomie ~63% VO2max, który kontynuowano do subiektywnego wyczerpania badanego. Ocena wykorzystania substratu podczas testu wykazała czterokrotne zmniejszenie zużycia glikogenu mięśniowego, trzykrotny spadek udziału glukozy we krwi oraz wzrost utleniania lipidów (0,5g/min vs 1,2g/min) w celu zaspokojenia potrzeb energetycznych organizmu, w grupie stosującej dietę ketogeniczną – czego można było się spodziewać. W badaniu nie wykazano istotnych różnic w wydolności pomiędzy grupami, podczas wysiłku o intensywności na poziomie ~63% VO2max. Analiza wyników poszczególnych badanych wykazała jednak, że reakcje organizmu na dietę z obniżoną zawartością węglowodanów, były wysoce indywidualne. Spójrzmy na poniższy obrazek:

węglowodany

Podczas stosowania diety ketogennej, dwóch z pięciu kolarzy poprawiło zdolności wysiłkowe, u jednej osoby nie zaobserwowano zmian, natomiast u dwóch sportowców wykazano pogorszenie wyników. Autorzy badania kwitują to w ten sposób: ceną, którą należy zapłacić za mniejsze wykorzystanie węglowodanów podczas wysiłku fizycznego wydaje się być ograniczenie intensywności ćwiczeń… wykazano istotne zmniejszenie wartości współczynnika oddechowego, co sugeruje dotkliwe ograniczenie zdolności uczestników do wykonywania ćwiczeń beztlenowych”.

            W kolejnym badaniu oceniono wpływ diet ketogenicznych na zdolności wysiłkowe wśród 8 sportowców, z co najmniej 5 letnim doświadczeniem w kolarstwie. Plan żywieniowy zakładał zastosowanie diety z wysoką (HC), (50% CHO, 30% tłuszczu, 20% białka) lub niską (LCHF), (15% CHO, 15% białka, 70% tłuszczu) zawartością węglowodanów. Po 28 dniach stosowania diety oceniono zdolności wysiłkowe na podstawie treningu kolarskiego i oceny VO2max. Rezultaty próby okazały się niejednoznaczne (co nie znaczy, że nie dają do myślenia). Obserwowano niewielki wzrost VO2max, 56 vs 59,2 ml/kg/min, odpowiednio w grupie HC i LCHF. Dodatkowo wykazano również zmniejszenie obciążenia maksymalnego w grupie LCHF, w porównaniu do grupy HC (350 W vs 362 W), co świadczy o negatywnym wpływie ograniczenia podaży węglowodanów na moc sportowca13.

            Najrzetelniejsze badanie w kontekście wpływu diet ketogenicznych na osiągi sportowców zostało przeprowadzone przez Burke i wsp.13 Wzięło w nim udział 21 zawodowych chodziarzy. Pierwszego dnia badania, uczestnicy zostali poddani testowi wysiłkowemu, w celu oceny zapotrzebowania na tlen podczas aktywności fizycznej. Drugiego dnia zbadano zdolności wysiłkowe w biegu na 10 km. Trzeciego dnia badani wykonali 25 km chód. W czasie każdego z testów przeprowadzono badania biochemiczne, które pozwoliły ocenić zdolności fizyczne uczestników badania. Następnie przez 3 tygodnie włączono trening obejmujący intensywne ćwiczenia oporowe, bieg, jazdę na rowerze lub pływanie. Natężenie ćwiczeń były na podobnym poziomie, w każdej z trzech badanych grup. Interwencja żywieniowa polegała na wdrożeniu trzech różnych systemów żywieniowych. Pierwszy z nich zakładał wysoką dostępność węglowodanów (HCHO), rozłożonych równomiernie w ciągu dnia (60-65% energii pochodzącej z CHO, 15-20% białka, 20% tłuszczu). Drugi podobną ilość CHO, białka oraz tłuszczów (PCHO), jednakże podaż węglowodanów była ulokowana około treningowo. Trzeci (LCHF), charakteryzował się niską zawartością CHO (75-80% tłuszczu, 15-20% białka, <50g dziennie CHO). Po upływie 21 dni powtórzono testy wysiłkowe. Podobnie jak w badaniu Phinney i wsp.12, wykazano zwiększone utlenianie kwasów tłuszczowych u osób stosujących LCHF. W każdej z badanych grup obserwowano wzrost maksymalnego poboru tlenu w wyniku interwencji żywieniowo-treningowej. W grupie LCHF koszt tlenowy ćwiczeń wzrastał, co oznaczało, że badani potrzebowali więcej tlenu, aby wykonać tę samą ilość pracy, podczas gdy w grupach HCHO i PCHO wskaźnik ten uległ zmniejszeniu. Dodatkowo, analiza testu na 10 km wykazała, że grupy HCHO i PCHO ukończyły wyścig w znacznie krótszym czasie, niż przed wprowadzeniem interwencji żywieniowej, odpowiednio o 6,6% i 5,3%. W grupie LCHF zanotowano średnie pogorszenie czasu o 1,6%.

Wpływ diet ograniczających węglowodany, nie-ketogenicznych na wyniki sportowców

            Zastosowanie diet o wysokiej zawartości tłuszczu nie opiera się tylko na wprowadzeniu organizmu w stan ketozy. W badaniu z udziałem 7 kolarek oceniono wpływ zastosowania diet, w których węglowodany stanowiły 25%, 50%, lub 75% energii. Stosowane trzy diety były izokaloryczne. Testem sprawdzającym efekty interwencji żywieniowej było ćwiczenie na ergometrze trwające do wyczerpania, przy obciążeniu 80% VO2max. Badacze wykazali zmniejszenie wydajności w grupie stosującej dietę, w której 25% energii pochodziło z węglowodanów. W tej grupie czas pracy do wyczerpania skrócił się o 47% w stosunku do grupy charakteryzującej się najwyższym spożyciem sacharydów14.

            W kolejnym badaniu autorstwa Lambert E i wsp.15 oceniono wpływ zastosowania diet niskowęglowodanowych, nie-ketogennych na wydolność i siłę, w grupie 5 kolarzy. Interwencja trwała 14 dni i charakteryzowała się niskim (7% CHO, 70% tłuszczu, 23% białka), lub wysokim (74% CHO, 12% tłuszczu, 14% białka) spożyciem węglowodanów. Testy nie wykazały różnic w sile i wytrzymałości pomiędzy grupami. Jednakże odmienna zawartość białka w grupach badanych mogła wpłynąć (i pewnie wpłynęła) na wynik badania.

            Podobnie niejednoznaczne wyniki otrzymano również w innych badaniach, m.in.: Rowlands D. i wsp.16, Vogt M. i wsp.17 oraz Goedecke J. i wsp.18. Niewielka liczba badań weryfikujących wpływ diet niskowęglowodanowych, nieketogennych i niewielkie grupy badanych, uniemożliwiają uzyskanie jednoznacznej odpowiedzi dotyczącej wpływu takich zabiegów dietetycznych na formę sportowca. Jednakże w dostępnej literaturze brakuje danych, sugerujących wyraźne korzyści, płynące z zastosowania tego systemu żywieniowego, tym samym zastosowanie diet low carb wśród sportowców jest bardzo ryzykownym zabiegiem.

MOŻE ROZWIAZANIEM JEST ADAPTACJA DO DIETY WYSOKOTŁUSZCZOWEJ, A NASTĘPNIE KRÓTKOTRWAŁE ZASTOSOWANIE DIETY BOGATEJ W WĘGLOWODANY?

W celu osiągnięcia optymalnej wydajności w sportach wytrzymałościowych, powstała hipoteza zakładająca krótkoterminowe dostosowanie organizmu do diety z ograniczoną podażą węglowodanów (LCHF), a następnie zwiększenie ich podaży. Brakuje jednak dowodów na to, że wyżej wymieniona strategia poprawia wydolność sportowców, dodatkowo istnieje ograniczona liczba badań, weryfikujących takie założenia.

W jednym z nielicznych doświadczeń z udziałem kolarzy, zastosowano 6-dniową dietę LCHF, a następnie jednodniową dietę obfitującą w węglowodany, lub 7-dniową dietę wysoko węglowodanową, po zastosowaniu której badani odbyli 100-kilometrową próbę rowerową, w seriach 4-kilometrowych sprintów o wysokiej intensywności (78-84% VO2max) i 1 km sprintów przy >90% mocy szczytowej. Różnice w wykonaniu testu pomiędzy grupami nie były istotne statystycznie, jednak średni czas w grupie stosującej 7-dniową dietę, z wysoką zwartością węglowodanów był o 2,5% krótszy, niż u badanych stosujących drugą strategię żywieniową (153 min 10 s vs 156 min 54 s). Dodatkowo skuteczność sprintów na odcinku 1 kilometra była znacznie niższa u osób w grupie LCHF. Autorzy badania ocenili, że chociaż dostosowanie do diety LCHF i uzupełnienie węglowodanów zwiększyło utlenianie tłuszczów podczas ćwiczeń, to jednocześnie zmniejszyło możliwości wysiłkowe o wysokiej intensywności19.

Dlaczego ładowanie węglowodanów nie działa? Jest to związane ze zmniejszeniem aktywnej formy dehydrogenazy pirogronianowej (PDHa) podczas stosowania diet wysokotłuszczowych. Jest to zespół enzymów odpowiedzialnych za łączenie szlaku glikolitycznego z cyklem kwasu cytrynowego. Skutkuje to obniżeniem wykorzystania glikogenu w trakcie wysiłku fizycznego (gorszym wykorzystaniem węglowodanów jako naszego „paliwa”) i pogorszeniem naszych możliwości wysiłkowych20.

Zastosowanie diet ograniczających węglowodany w praktyce

Zastosowanie diet eliminujących węglowodany w praktyce może okazać się korzystne dla wąskiej grupy osób. Jednym ze scenariuszy sprzyjających adaptacji do diet LCHF jest długotrwały wysiłek fizyczny o małej i umiarkowanej intensywności, bez wymogu zwiększonej intensywności. Kolejnym korzystnym scenariuszem są wydarzenia sportowe wymagające od atlety niskich zawartości glikogenu. Inną/ostatnią grupą, która może skorzystać na zwiększeniu udziału tłuszczów w diecie są osoby, które nie mogą spożyć rekomendowanych ilości węglowodanów (np. ze względów logistycznych, podczas zawodów sportowych).

węglowodany

 

Piśmiennictwo:

1. Feinman R., Pogozelski W., Astrup A. i wsp.: Dietary carbohydrate restriction as the first approach in diabetes management: critical review and evidence base. Nutr 2015,31,1-13.
2. Noakes T., Windt J.: Evidence that supports the prescription of low-carbohydrate high-fat diets: a narrative review. Br J Sports Med 2017,51,133-139.
3. Murray R., Granner D., Rodwell V.: Biochemia Harpera ilustrowana, PZWL, Warszawa 2008.
4. Glatz J., Bonen A., Luiken J.: Exercise and insulin increase muscle fatty acid uptake by recruiting putative fatty acid transporters to the sarcolemma. Curr Opin Clin Nutr Metab Care 2002,5,365-370.
5. Gimeno R.: Fatty acid transport proteins. Curr Opin Lipidol 2007,18,271-276.
6.  Wall B., Stephens F., Teodosiu D. i wsp.: Chronic oral ingestion of L-carnitine and carbohydrate increases muscle carnitine content and alters muscle fuel metabolism during exercise in humans. J Physiol, 2011,589,963-973.
7. Van Loon L., Greenhaff P., Constantin-Teodosiu D. i wsp.: The effects of increasing exercise intensity on muscle fuel utilisation in human. J Physiol 2001,536,295-304.
8. Volek J., Noakes T., Phinney S.: Rethinking fat as a fuel for endurance exercise. Eur J Sport Sci 2015,15,13-20.
9. Paoli A, Cenci L, Fancelli M. i wsp.: Ketogenic diet and phytoextracts. Comparison of the efficacy of Mediterranean, Zone and Tisanoreica diet on some health risk factors. Agro Food Industry Hi-Tech 2010,21,24.
10. Veech R.: 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 2004,70,309-319.
11. Evans M., Cogan K., Egan B.: Metabolism of ketone bodies during exercise and training: physiological basis for exogenous supplementation. J Physiol 2017,595,2857-2871.
12. Phinney S., Bistrian B., Evans W. i wsp.: The human metabolic response to chronic ketosis without caloric restriction: preservation of submaximal exercise capability with reduced carbohydrate oidation. Metabolism 1983,32,769-776.
13. Zajac A., Poprzecki S., Maszczyk A. i wsp.: The effects of a ketogenic diet on exercise metabolism and physical performance in off-road cyclists. Nutrients 2014,6,2493-2508.
14. Burke L., Ross M., Garvican-Lewis L. i wsp.: Low carbohydrate, high fat diet impairs exercise economy and negates the performance benefit from intensified training in elite race walkers. J Physiol 2017,595,2785-2807.
15. Lambert E., Speechly D., Dennis S. i wsp.: Enhanced endurance in trained cyclists during moderate intensity exercise following 2 weeks adaptation to a high fat diet. Eur J Appl Physiol Occup Physiol 1994,69,287-293.
16. Rowlands D., Hopkins W.: Effects of high-fat and high-carbohydrate diets on metabolism and performance in cycling. Metab 2002,51,678-690.
17. Vogt M., Puntschart A., Howald H. i wsp.: Effects of dietary fat on muscle substrates, metabolism, and performance in athletes. Med Sci Sports Exerc 2003,35,952-960.
18. Goedecke J., Christie C., Wilson G. i wsp.: Metabolic adaptations to a high-fat diet in endurance cyclists. Metab 1999,48,1509-1517.
19. Havemann L., West S., Goedecke J. i wsp.: Fat adaptation followed by carbohydrate loading compromises high-intensity sprint performance. J Appl Physiol 2006,100,194-202.
20. Stellingwerff T., Spriet L., Watt M. i wsp.: Decreased PDH activation and glycogenolysis during exercise following fat adaptation with carbohydrate restoration. Am J Physiol Endocrinol Metab 2006,290,380-388.

Scroll to top