Sport und Ketose: Alles, was Sie wissen müssen - Teil 1

Sport Ketose geht das? Leistungsfähigkeit Performance Ketosis Ketogenic Diet Ketogene Ernährung


Story auf einen Blick:

  • Was bedeutet Leistung? 
  • Wie können Sie den Leistungsunterschied tatsächlich zuverlässig messen?  
  • Wie wird Energie erzeugt?
  • Keton Körperstoffwechsel und Aufnahme
  • Siehe Teil 2 - Link 


"Wünsch dir kein einfaches Leben. Ich wünsche mir, dass die Kraft, eine schwierige Zeit zu überstehen, nicht nachlässt" - Bruce Lee
 

    Es gibt eine große Debatte unter Sportbegeisterten über die positiven Auswirkungen eines ketogenen Zustandes auf die Leistungsfähigkeit. Und die einfache Antwort ist: Es kommt darauf an.

    Die Idee hinter diesem Artikel ist es, alle Beweise aus akademischer Sicht und auch aus persönlicher Sicht ans Licht zu bringen, da ich alle möglichen körperlichen Anstrengungen, die hier beschrieben werden, unternommen habe und mich fast bis zum Äußersten getrieben habe.
    Es gibt viele Variablen, die den Prozess beeinflussen und sogar eine Definition, was Leistung bedeutet.

    In diesem 4-teiligen Blogbeitrag werden wir alle wissenschaftlichen Forschungen hinter einem ketogenen Ansatz für Sport erklären und präsentieren.

    Meiner Meinung nach ist es möglich, die Leistung in 5 Bereiche zu unterteilen.

    Was bedeutet Leistung?  

    • Aerobe Kapazität - (z.B. Volumen - Langstreckensport) 
    • Anaerobe Kapazität - (z.B. HIIT - Fußball)  
    • Muskelkraft - (z.B. Maximale Leistung - Powerlifting) 
    • Muskelausdauer - (z.B. Widerstandstraining - Crossfit / Bodybuilding) 
    • Allgemeiner Lebensstil einschließlich guter Schlaf, bessere Erholung, stabile Stimmung, etc.....  

    Es gibt andere Kennzahlen, die nicht so sehr auf den Kraftstoff angewiesen sind, weshalb sie nicht enthalten sind, sondern anhand der folgenden Informationen gemessen werden können: Koordination, Gleichgewicht, Flexibilität, Konzentration, Agilität, etc. Da es keinen direkten Zusammenhang zwischen dem Output gibt, können Anzeichen von weniger Entzündungen, mehr Konzentration und mehr Willenskraft ein indirekter Weg sein, die Leistung in so etwas wie Yoga zu verbessern.

    Aber es ist wichtig zu verstehen, dass es sich hierbei nicht um einen stationären Prozess handelt. Wie ein Muskel muss auch die Fettanpassung trainiert werden. Der Körper muss in der Lage sein, Fett richtig zu oxidieren und es als Brennstoff zu verwenden. Wie in "Fettanpassung: Wie man seinem Körper beibringt, Fett zu verbrennen - Teil 1", das kann sogar über ein Jahr hinausgehen.[1][2] 

    Nun, ein guter Rahmen, um zu verstehen, wo Ketose mehr Nutzen bringen kann, ist im folgenden Schema zu sehen, das auf Forschung und anekdotischen Erfahrungen basiert:

    • Aerobe Kapazität - sehr wahrscheinlich 
    • Anaerobe Kapazität - begrenzt  
    • Muskelkraft - Potential, aber begrenzt (Kraft und Muskelaufbau) 
    • Muskelausdauer - Sehr wahrscheinlich 
    • Allgemeiner Lebensstil einschließlich Schlaf, Erholung, Stimmung, Einhaltung, etc.... - Sehr wahrscheinlich, aber eingeschränkt. 

    Fazit: Die Fettanpassung kann der Unterschied zwischen einer besseren Leistung und einem Leistungsabfall sein. Je geringer die Intensität, desto höher die Wahrscheinlichkeit für eine verbesserte Leistung (Stärke, Volumen und Ausdauer). 

    Wie können Sie den Leistungsunterschied tatsächlich zuverlässig messen?

    • Eine Maßnahme sind empirische Beweise für Fallstudien. Hinweis: Leider nicht immer 100 % zuverlässig, aber eine gute Annäherung. Wir müssen skeptisch gegenüber dem Aufbau der Studie sein, bevor wir zu einem Ergebnis kommen. Zum Beispiel messen viele Studien, die über ketogene Diäten sprechen, keine Ketonkörper oder definieren Low-Carb-Diäten mit einem Kohlenhydratverbrauch von 50%. Das kann beim besten Willen nicht als eine seriöse Quelle für die Untersuchung von ketogener Ernährung verwendet werden. 
    • Ein zweiter Ansatz könnte ein Maß für den Sauerstoffverbrauch, alle Zwischenmetaboliten und dann die Herzfunktion sein. Die Effizienz steigt mit zunehmender Arbeit im Verhältnis zum Sauerstoffverbrauch.[3][4]  

    Etwa 90% des Sauerstoffverbrauchs von Säugetieren im Normalzustand ist mitochondrial, von denen etwa 20% durch das mitochondriale "Proton leak" abgekoppelt sind und 80% an die ATP-Synthese gekoppelt sind.[5] ATP ist die Energie "Währung" und das, was wir verbessern wollen.

    Es gibt genügend Belege dafür, dass ein fettangepasster Zustand, d.h. der RQ (respiratorischer Quotient) einen höheren Sauerstoffverbrauch hat als ein glukosebetriebener Zustand von 1.0 bis 0.7 ( CO2 / O2) . So verbraucht ein fettangepasster Zustand mehr Sauerstoff, hat aber eine höhere ATP-Leistung und führt somit zu einem effizienteren Energieertrag.
    [6][7]

    Mit zunehmender Intensität muss der Körper jedoch auf Glukose zurückgreifen, um schneller Energie zu produzieren, da Fett länger zum Oxidieren braucht (benötigt mehr Sauerstoff). Der RQ-Quotient beginnt zu steigen und zeigt einen größeren Glukoseverbrauch bei steigender Intensität.[8][6] 
    Hinweis: Ihr Körper verwendet Glukose immer als Energie, auch bei einem ketogenen Zustand. Es gibt verschiedene glukoneogene Wege (Glukose aus dem Nichts erschaffen), die Ihr Körper einschalten kann. Zum Beispiel das Glycerin Grundgerüst des Fettes. Ja, Sie können Glukose aus Fett extrahieren.

    Ein anderer Punkt, ist, wenn Sie Fett angepasst sind, kann Ihr Körper Glukose sparen,[6] indem er die meiste Zeit Fett verwendet und Glukosespeicher für das absolut Notwendige zurücklässt. Es gibt Hinweise darauf, dass selbst bei hohen Intensitäten fettangepasste Sportler immer noch eine hohe Fettverbrennung aufweisen.[9] Dennoch kann die Leistung ohne exogene Glukose eingeschränkt oder gleich bleibend sein.[10]

    Andere Maßnahmen können sich z.B. indirekt auf die körperliche Leistungsfähigkeit auswirken: 

    • Kognitive Verbesserung. [11] 
    • Stabilität des Blutzuckerspiegels. [12] 
    • Hungerregulation.[13]
    • Verbesserung der Energieabgabe aus den Mitochondrien.[14] Das ist sehr wichtig. Siehe nächste Zeile. 

    Hinweis: In der neueren Literatur gibt es Hinweise auf die Kraft des Geistes (Central Governor Theory). Noakes begann diese Bewegung mit der Idee eines zentralen Reglers, der Ihre Produktion direkt aus dem Gehirn beeinflusst.[15] Haben Sie sich jemals gefragt, wie es möglich ist, dass einige Menschen außergewöhnliche Dinge in lebensbedrohlichen Situationen tun können? Was wäre, wenn Sie in der Lage wären, diese Energie die ganze Zeit zu nutzen. Besseres Gehirn, mehr Leistung.  

    Wie wird Energie erzeugt?  

    Zuerst gibt es eine maximale Menge an Glykogen, das wir in Muskeln und Leber speichern können, die von 400 bis 500 g oder 1600 bis 2000 Kalorien reichen. Inzwischen sind unsere Fettspeicher fast endlos; selbst die magersten Menschen speichern bis zu 40.000 Kalorien Fett.[16] Wenn die Glykogenspeicher voll sind, ist es nicht normal, dass sie in einer Sitzung aufgebraucht werden. Dies ist in der Regel bei längeren Trainingseinheiten oder Wettkämpfen der Fall.

    Denken Sie an es als ein gasbetriebenes Auto und einen Hybrid. Sie haben zwei Kraftstoffquellen, auf der einen Seite haben Sie einen Gastank, den Sie regelmäßig auffüllen müssen. Auf der anderen Seite haben Sie endlosen Strom, um das Auto von einem Solarmodul aus zu betreiben, das viel effizienter ist, aber weniger Power liefert. (Zur Illustration muss der Strom nicht regelmäßig aufgeladen werden, da sich ein Solarmodul über dem Auto befindet). Der optimale Zustand wäre, bei Bedarf zwischen den beiden zu wechseln. Dennoch können die meisten Menschen nur in den Gastank greifen und die elektrische Batterie bleibt fast unberührt. Dies ist die Energieproduktion und Fettanpassung erklärt. Ziel ist es, metabolisch flexibel zu sein, um jede Kraftstoffquelle bei Bedarf zu nutzen.

    Herstellung von ATP- und Ketonkörpern 


    Ketonkörper, die Glukose zugesetzt werden, verändern den mitochondrialen Stoffwechsel grundlegend. Wenn es Glukose zugesetzt wird, reduziert ein physiologischer Spiegel der Ketonkörper das mitochondriale NAD couple, oxidiert das Coenzym Q couple, erhöht die Veränderung der G-ATP-Hydrolyse und erhöht die metabolische Effizienz. Diese Änderungen werden auf der rechten Seite des Bildes angezeigt. Die Pfeile veranschaulichen die Wirkung von Ketonkörpern im Vergleich zu Glukose allein. Quelle: Veech, R.L., Chance, B., Kashiwaya, Y., Lardy, H.A., & Cahill, G.F. (2001). Ketone bodies, potential therapeutic uses. IUBMB life, 51 4, 241-7 . 

    Außerdem nicht im Bild reflektiert. Fettsäuren werden abgebaut und durch Beta-Oxidation in Acetyl-CoA umgewandelt, wodurch die alternative Energiequelle zusammen mit den Ketonkörpern entsteht, die wieder in die Mitochondrien eingebracht und in Acetyl-CoA umgewandelt werden. Acetyl-CoA wird in den TCA-Zyklus eingeführt, um ATP zu erzeugen.

    Bei hohem Energiebedarf gelangt mehr Acetyl-CoA in den TCA-Zyklus zur Energiegewinnung. Überschüssiges Fett geht beispielsweise durch den TCA-Zyklus und wird für die Produktion von Ketone Bodies für das Gehirn oder sogar die Muskeln verwendet.

    Auf der einen Seite, wenn wir Glukose oder Kohlenhydrate zu uns nehmen, steigt der Blutzucker und setzt Insulin frei, um diese Glukose als Energie in die Zellen aufzunehmen. Insulin fördert die Translokation (Bewegung vom Zellinneren zur Zellmembran) von GLUT4-Transportern, die den Glukosefluss aus dem Plasma ins Zellinnere erleichtern.

    Daher treibt Insulin die Ansammlung von Glykogen in Muskel- und Leberzellen voran, wenn die Kapazität dazu vorhanden ist.

    Wie wir im Bild sehen können, ist der zweite Schritt die Umwandlung von Glukose in Pyruvat. Insulin stimuliert die Aktivität der Pyruvatdehydrogenase (PDH) in den Mitochondrien und erhöht so die Umwandlung von Pyruvat in Acetyl-CoA.
    [4]

    Andererseits wird das Fett durch Lipolyse in das Glycerin-Grundgerüst und die Fettschnüre (Triglyceride) gespalten und zur Leber transportiert, wo es die Fettsäuren in Acetyl-CoA umwandelt. Das Glycerin-Grundgerüst kann als Glukose verwendet werden.

    Beide gelangen später in die Mitochondrien - den Energie erzeugenden Teil der Zelle -, wo sie zur Energieerzeugung in Form von ATP genutzt werden. Ketonkörper sind der energieeffizienteste Kraftstoff und liefern mehr ATP pro Mol Substrat als Pyruvat und erhöhen die durch die ATP-Hydrolyse freigesetzte freie Energie.[17]

    Wenn es aufgrund einer übermäßigen Fettoxidation zu einer Fülle von Acetyl-CoA kommt, kann der von den Mitochondrien nicht genutzte Überschuss durch einen Stoffwechselprozess namens Ketogenese (Acetoacetat AcAc und Beta-Hydroxybutyrat BHB) zur Bildung von Ketonkörpern umgeleitet werden. (Siehe Bild oben)

    Wenn wir weniger Glukose zu uns nehmen, erhöht unser Körper die Lipolyse (Fettabbau) und wendet sich schließlich der Glukoneogenese zu, um die notwendige Menge an Glukose zu produzieren, die unser Gehirn benötigt.
     

    Keton Körperstoffwechsel und Aufnahme

    Wie wir bereits erklärt haben, umgeht es den TCA-Zyklus und wird in der Leber direkt in Acetoacetat (AcAc) umgewandelt, wenn es reichlich Acetyl-CoA aus Fettsäuren gibt. Wir haben möglicherweise die Fähigkeit, Ketonkörper in verschiedenen Momenten des Tages zu produzieren, abhängig vom Energiebedarf und der Fettverbrennung.[18]  

    Für weitere Informationen zur Nutzung von Ketonkörper siehe "Fettanpassung": Wie man seinem Körper beibringt, Fett zu verbrennen - Teil 1".

    Nun, wegen des hohen Verbrauchs von Kohlenhydraten haben wir die natürliche Fähigkeit verloren, von einer Kraftstoffquelle zur anderen zu wechseln. Es ist natürlich, dass es tagsüber unterschiedliche Konzentrationen von Ketonkörpern in einem ketogenen Zustand gibt. So ist beispielsweise nach dem Aufwachen die Ketonzahl im Plasma (Blut) meist niedriger, da im Schlaf keine Energie erzeugt werden muss.

    Anekdotische Erfahrung: Persönlich habe ich die größte Anzahl nach einer großen Keto Mahlzeit nach dem Mittagessen gehabt. Nach dem Aufwachen oder nach dem Training verwendet der Körper Ketonkörper im Plasma entweder für das Gehirn oder für die Muskeln. Sobald der Körper tagsüber in eine vollständige Fettverbrennung übergeht, wird die überschüssige Energie entweder aus Körperfett oder Nahrungsfett in Ketonkörper umgewandelt. 
     

    Wenn mehr Ketone zur Verfügung stehen, nimmt die Zellaufnahme von Ketonen proportional zu. Daher sind bei längerem Fasten mehr Ketonkörper im Blut vorhanden. [19]

    Wichtig! Nach vielen Experimenten an mir selbst empfehle ich dringend, nicht in ein reines, verlängertes Fastenprotokoll einzusteigen, wenn (1) die Person nicht richtig fett angepasst ist und (2) die Person fast kein Körperfett hat. Ich bin kein Arzt und gebe nicht vor, einer zu sein, aber in beiden Fällen kann der Prozess sehr schmerzhaft sein. Ihr Körper wird weder Fett- noch Ketonkörper richtig verwerten können und standardmäßig in Glukoneogenese übergehen. Grundsätzlich werden Sie während des gesamten Prozesses Muskelmasse abbauen, die aus eigener Erfahrung extrem schmerzhaft ist und unerwünschte Nebenwirkungen haben kann.

    Im Falle des Wunsches, ein längeres Fasten zu machen, empfehle ich (1) Ihren Körper zu trainieren, um Fett für eine Weile als Treibstoff zu verwenden. Für weitere Informationen zur Nutzung des Ketonkörpers siehe "Fettanpassung: Wie man seinem Körper beibringt, Fett zu verbrennen - Teil 1" (2) Dr. Longo hat eine breite Palette von Forschungen über verschiedene Ansätze einer Fasten Mimik Diät mit den gleichen Effekten, aber mit Kalorien im Prozess durchgeführt.[20]

    Wie wir bereits erläutert haben, werden überschüssige Acetyl-CoA zu Ketonkörpern verarbeitet und mit MCT Transportern (Monocarbonsäure-Transportern) in die Zellen transportiert, was nichts mit mittelkettigen Triglyceriden (MCT) zu tun hat. Diese Variable ist wichtig, da sie bestimmt, wie schnell Ihr Körper Ketone einsetzen kann.[18] Siehe "Was sind Ketone?" für weitere Informationen.
    Wie effizient wir mit Ketonen umgehen, hängt von der Person ab und wie verfügbar diese Transporter sind.
    [18][21] Dies ist ein Grund, warum man nach einer langen Keto-Periode so effizient beim Transport von Ketonen werden kann, dass die Untersuchung schwierig wird.

    Zusätzlich verwenden BHB (Beta-Hydroxybutyrat) und Laktat die gleichen Monocarbonsäure (MCT) Transporter, so dass eine Erhöhung von BHB die Anzahl der Transporter erhöhen kann. Die Milchsäure, die sich beim Training in den Muskeln ansammelt, wird ebenfalls durch MCT Transporter abgebaut. Es handelt sich also um ein Stoffwechseltraining. Hinweis: Laktat ist ein Nebenprodukt der Glykolyse, das entsteht, wenn die Sauerstoffaufnahme eingeschränkt ist. So entsteht es bei hohen Momenten anaerober Aktivität. Die Evolution wollte, dass wir eine ATP Quelle haben, die nicht vom Sauerstoff abhängig ist und die wir in kurzen Bursts verwenden können, aber wenn die Konzentrationen zu hoch sind, bekommen wir das Verbrennungsgefühl. Das ist Laktat, das geklärt werden muss. (Ich habe es aus Gründen der Einfachheit so formuliert. Anders als allgemein angenommen, ist es eigentlich die Anhäufung von Wasserstoff, die dies bewirkt, ein Nebenprodukt der ATP-Hydrolyse, nicht Laktat)[22] Wichtig ist, dass MCT Transporter bei der Beseitigung von Wasserstoff durch den verbesserten Transport von Laktat helfen.

    Dies ist ein möglicher Grund, warum Sportler in einer Übergangsphase mit anaeroben Leistungen kämpfen müssen. Die Forschung zeigt tendenziell, dass die Reaktion des Körpers auf die Kohlenhydrate Beschränkung dazu neigt, die körperliche Leistungsfähigkeit nach einer Woche nach einer ketogenen Ernährung zu verringern, aber danach wird das Leistungsniveau wiederhergestellt. Manchmal dauert es sogar Monate.[23] Dies ist ein potenzieller Anwendungsfall für exogene Ketone wie BHB-Salze, um den Übergang zu beschleunigen, indem sie nicht nur einen Energiefluss bereitstellen, sondern auch dem Körper helfen, sich schneller anzupassen.

    Gleichzeitig erhöht das Training die Fähigkeit des Körpers, Ketone zu verwerten und sie in den Skelettmuskel aufzunehmen, ähnlich wie bei der Laktat Reinigung. So könnte Bewegung die MCT Transporter stärken.

    Eine weitere Möglichkeit, die MCT1-Transporter zu verbessern, besteht darin, Ketone häufiger einzusetzen. :) [21]

    Anekdotische Erfahrung: Persönlich, beim Training von 2 bis 3 Stunden pro Tag oder nach einer langen Fastenzeit könnte mein Blutketonwert wegen der effizienten Fähigkeit, die notwendige Menge zu produzieren, und der Fähigkeit des Körpers, sie aus dem Plasma zu nehmen, Null sein. Dies geschah meistens, wenn mein Körperfett am niedrigsten war. Sobald Sie verstehen, wie anpassungsfähig der Körper sein kann, macht es immer weniger Sinn, an Kalorien zu denken. Ihr Körper ist wirklich intelligent und kann Energie sparen oder sie von woanders aufnehmen (z.B. Körperwärme oder Stoffwechsel). 

    Kuriose Tatsache: Die Evolution wollte aus gutem Grund die Gehirnkapazität auch unter den schlimmsten Hungersnot Bedingungen erhalten. Deshalb sind Ketonkörper der bevorzugte Kraftstoff für das Gehirn. Sobald Sie in diesem Zustand sind, beginnt Ihr Körper, verschiedene Funktionen abzuschalten, um sich selbst zu erhalten, aber Sie mental scharf zu halten, um Nahrung zu erhalten. Dies ist eine der häufigsten Behauptungen während des Fastens. 

    Nach dem Transport der Ketonkörper direkt in die Zellen (BHB in die Mitochondrien). BHB wandelt sich in Acetoacetat (AcAc) um und tritt direkt in den TCA Zyklus ein.

    Jetzt können wir auch erklären, warum Ketone eine effizientere Energiequelle sind als Glukose. Der Grund dafür ist, dass Ketone auf das metabolische Spielfeld gelangen, ohne Pyruvatdehydrogenase (PDH - Umwandlung von Glukose in Pyruvat) zu durchlaufen. Ketone entkommen der Freisetzung von Insulin. Daher ist es wichtig, in den TCA Zyklus zu gelangen, ohne die PDH zu durchlaufen.
    [18] (Siehe Bild unten) 
     


    Quelle: Newman, J.C., & Verdin, E. (2014). Ketone bodies as signaling metabolites. Trends in Endocrinology & Metabolism, 25, 42-52.

    Fazit: Daher ist einer der Hauptvorteile in jedem Sport die Fähigkeit, die Kraftstoffquellen basierend auf dem externen Energiebedarf zu wechseln. Dieser Vorteil kann in jeder Sportart genutzt werden. 


    Siehe "Sport und Ketose: Vorteile - Teil 2". 

    Referenzen



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    Über den Autor

    Msc, Matias Corrado, CFA: Ich war schon immer von Ausdauer begeistert. Was die Menschen widerstandsfähiger macht. Jetzt, nach 10 Jahre des Experimentierens im physischen und mentalen Bereich, beschloss ich, die Dinge aufzuschreiben und zu teilen.

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