Dieta ketogeniczna w sportach wytrzymałościowych

W dążeniu do doskonałości i poprawy wyników, zarówno sportowcy, jak i dietetycy szukają innowacyjnych rozwiązań żywieniowych. Biorąc pod uwagę, że zapasy glikogenu w mięśniach i wątrobie są ograniczone, a tłuszcze są wysokoenergetycznym źródłem energii, zaproponowano protokół diety ketogenicznej. Zgodnie z ideą zwiększone wykorzystywanie tłuszczu ma zaoszczędzać wykorzystywanie energii z glukozy, finalnie przedłużając wydajność.

Charakterystyka metaboliczna

Ciała ketonowe są związkami pochodzenia lipidowego wytwarzanymi w wątrobie podczas niskiego poziomu lub braku spożycia węglowodanów. Ketogeneza to proces, w którym kwasy tłuszczowe są przekształcane w alternatywne źródło energii. Niski poziom insuliny, wysoki poziom glukagonu i adrenaliny stymulują uwalnianie kwasów tłuszczowych z tkanki tłuszczowej. Te zaś, są przekształcane do ciał ketonowych, w tym 3-hydroksymaślanu, acetooctanu i acetonu. Przy niskim poziomie glukozy we krwi mózg i mięśnie wykorzystują ketony jako alternatywne źródło paliwa [2,3].

Dieta ketogeniczna a skład ciała

Wykazano bardzo pozytywne rezultaty w kontekście redukcji masy ciała. W czasie diety o niskiej zawartości węglowodanów trzustka produkuje mniej insuliny i więcej glukagonu, co skutkuje zwiększonym tempem lipolizy tkanki tłuszczowej [4]. W każdym z przeprowadzonych badań masa ciała i zawartość tkanki tłuszczowej była istotnie niższa u uczestników na diecie wysokotłuszczowej, w porównaniu do grup wysokowęglowodanowych [2,8.]

🔎 Badanie [11] przeprowadzone wśród 32 rekreacyjnie ćwiczących atletek wskazało na widoczne korzyści diety tego typu podczas redukcji masy ciała. Stosowanie diety bogatej w białko zapobiegało zanikowi mięśni oraz utrzymywało wydajność podczas treningu.

Wpływ diety ketogenicznej na zdrowie i samopoczucie

Osoby na dietach ketogenicznych w czasie początkowej adaptacji wykazują obniżenie postrzegania ogólnego stanu zdrowia i nastroju. Po upływie kilka tygodni zgłaszają znaczną poprawę. U sportowców w stanie ketozy zaobserwowano poprawę regeneracji, stanu skóry, zmniejszenie stanu zapalnego [5] i wyższe uczucie sytości [7].

Wysiłek na ograniczonych zapasach glikogenu zwiększa poziom hepcydyny, co zakłóca wchłanianie żelaza. Możliwe jest, że interwencje dietetyczne polegające na zmniejszeniu spożycia węglowodanów mogą zaburzyć metabolizm żelaza i narazić sportowca na jego niedobory [10]. Z uwagi na bardzo ważną rolę prawidłowego poziomu żelaza u sportowców aspekt ten podlega konieczności kontroli.

Duży udział nasyconych kwasów tłuszczowych ma negatywny wpływ na mikroflorę jelitową. Właściwą sugestią dla utrzymania zdrowej mikroflory jelitowej podczas stosowania diety ketogenicznej jest stosowanie probiotyków [9,10].

Keto a ergonomia wysiłku

Badania jednoznacznie wykazują, że dieta ketogeniczna przekłada się na większą elastyczność metaboliczną i prowadzi do znacznego wzrostu utleniania kwasów tłuszczowych. U zawodników na dietach tradycyjnych tempo utleniania tłuszczu waha się od 0,4 do 0,6 g/ min (przy 40-60% VO2max), w przypadku stanu ketozy może osiągnąć 1,2 do 1,3 g / min. Wpływa to na zmniejszenie utleniania węglowodanów podczas wysiłku i efektywniejsze wykorzystanie tłuszczu jako źródła energii [2]. 

Zdolność do zwiększonego utleniania kwasów tłuszczowych może poprawiać wydajność ćwiczeń w zawodach o niskiej lub średniej intensywności (np. ultrawytrzymałościowych). Ponadto poprawę utleniania tłuszczu można także osiągnąć przez trening (długie ćwiczenia o niskiej intensywności) [6].

Keto a wysiłek beztlenowy

Podstawowym źródłem energii w trakcie wysiłku o wysokiej intensywności są węglowodany. Niski poziom glikogenu i niewystarczającą dostępność glukozy upośledza ergonomię wysiłków beztlenowych [3]. Adaptacja ketonowa ogranicza zdolność mięśni do wykorzystywania glikogenu [6] i ogranicza funkcje włókien wolnokurczliwych [4].

Proces utleniania tłuszczów wymaga większej dostępności tlenu, w porównaniu z metabolizmem węglowodanów. Ze względu na zwiększone zapotrzebowanie na tlen, podczas metabolizmu kwasów tłuszczowych zmniejsza się korzystny wpływ wysokiego VO2max [4].

Elitarni biegacze pokonują dystans maratonu w czasie 2:06 – 2:30, co wymaga średniej prędkości 18-20 km/ h. Wysoką intensywność są w stanie utrzymać jedynie przez utlenianie glukozy i podaż węglowodanów w czasie trwania aktywności.

W przypadku intensywnych zawodów długodystansowych konieczne jest podawanie węglowodanów [2]. Ponadto dieta ketogeniczna powoduje łagodną, ​​subkliniczną kwasicę ogólnoustrojową, która dodatkowo ogranicza wydolność beztlenową [4]. Metabolity kwasów tłuszczowych, takie jak tryptofan i amoniak, mogą sprzyjać zmęczeniu, wpływając na ośrodkowy układ nerwowy [7]. 

Porównanie stosowania diety ketogenicznej i wysokowęglowodanowej u sportowców wyczynowych

Wyniki badań dotyczące wpływu zastosowania diet ketogenicznych na wyniki zawodników wytrzymałościowych są sprzeczne [7,10]. Analizując dogłębniej, pod uwagę należy wziąć zastosowane w ich trakcie metody badawcze.

W niektórych badaniach po zakończeniu interwencji, a przed wykonaniem próby, uczestnikom grupy ketogenicznej wprowadzano podaż węglowodanów. Wówczas przeważnie nie odnotowano znaczących różnic między grupami. W tym wypadku oczywiste jest, że dostępność węglowodanów mogła przywrócić zdolność do ćwiczeń o większej intensywności.

Krótkoterminowe zastosowanie protokołów ketogenicznych, w których przed wykonaniem próby wysiłkowej uczestnikom nie podawano dodatkowych węglowodanów, zazwyczaj zmniejszały wydolność wysiłkową podczas aktywności opartych na beztlenowych systemach energetycznych [9]. Znaczna ilość badań wykazała szkodliwy wpływ na szybkość [1]. Zauważono zmniejszenie mocy oraz wzrost kosztu [2,3]. Uczestnicy wykazywali istotne skrócenie czasu do wyczerpania w czasie próby wysiłkowej [4]. 

Grupy ketogeniczne wykazywały wyraźną poprawę wyników w odniesieniu do wysiłków o długim czasie trwania i niższej intensywności np. jazdy na rowerze na 100 km (2,5 – 3 godz.), biegów o intensywności 65% VO2max [3,5]. Warto zaznaczyć, że nawet przy wysiłkach o umiarkowanej intensywności reakcja na diety wysokotłuszczowe była zróżnicowana, biorąc pod uwagę spektrum wydajności [5,6]. 

W każdym z przeprowadzonych badań zaobserwowano zwiększone utlenianie kwasów tłuszczowych u osób na diecie wysokotłuszczowej [3,7]. Na wszystkich protokołach ketogenicznych nastąpiła znaczna utrata masy ciała [2]. Wszyscy sportowcy zwiększyli swoją zdolność do wykorzystywania tłuszczu jako źródła paliwa, także przy większej intensywności ćwiczeń [5].

Wady diety ketogenicznej

Poważnym problemem może być, trening przy niewielkich poziomach węglowodanów. Wejście w stan ketozy wymaga adaptacji ketonowej, przez co najmniej 2 – 4 tygodni, podczas której sportowcy mogą wykazywać oznaki osłabienia, letargu, senności i obniżonej wydajności. 

Niski poziom glikogenu powoduje, że poziom kortyzolu jest znacznie wyższy niż przy diecie normalnej lub wysokowęglowodanowej. Poziom kortyzolu zmniejsza się po ok. 2 tygodniach, co sugeruje dostosowanie organizmu do diety wysokotłuszczowej [9].

Do osiągnięcia stanu ketozy dzienne spożycie węglowodanów powinno wynosić 0,5 g/ kg lub <50 g. Spożycie białka powinno wynosić ok. 1,2–1,7 g · kg, a pozostała energia powinna pochodzić z tłuszczu (70–80% dziennego spożycia energii). Do wywołania ketogenezy konieczne jest spożycie białka poniżej 1,7 g/ kg. Duża ilość białka stymuluje glukoneogenezę, zwiększając dostępność glukozy i hamując produkcję ciał ketonowych. Do syntezy 1 g glukozy potrzeba ok. 1,6 g aminokwasów [2]. Wysokie dzienne spożycie białek może hamować ketogenezę poprzez stymulację glukoneogenezy. Ponadto dieta keto może wymagać suplementacji sodu i potasu [2].

Aktualnie nie ma dowodów na poparcie hipotezy o normalizacji poziomu glikogenu w mięśniach na protokołach ketogenicznych [6]. 

Dieta ketogeniczna a biegi ultra

Zdolność diet ketogenicznych do zwiększania utleniania tłuszczu doprowadziła do stwierdzenia, że ​​jest to „przyszłość elitarnego sportu wytrzymałościowego”. Stan ketozy rzeczywiście może mieć pozytywny wpływ na wyniki ultrawytrzymałościowe i inne aktywności wykonywane z niską lub średnią intensywnością.

Metabolizm tłuszczów jest priorytetem dla tego typu aktywności, a wejście w stan ketozy poprawia pozyskiwanie energii z kwasów tłuszczowych. Ponadto duża ilość treningu wymaga odpowiedniego spożycia kalorii, co może być trudne do uzyskania przy diecie wysokowęglowodanowej. Wyrzuty insuliny wywołane wysokim spożyciem węglowodanów, mogą mieć szkodliwy wpływ na proces utleniania tłuszczów [2].

Obecnie nie ma twardych dowodów naukowych, że dieta ketogeniczna niesie korzyści dla zawodników ultrawytrzymałościowych. Biorąc pod uwagę, że nie wszystkie badania wykazały, że dieta wysokotłuszczowa poprawia wydajność ultrawytrzymałościową, można przypuszczać, iż jest to kwestia indywidualna. 

Podsumowanie

Można wnioskować, że dieta ketogeniczna może nieść pewne korzyści dla sportowców wytrzymałościowych, którzy wykonują duże objętościowo obciążenia treningowe o niskiej lub umiarkowanej intensywności. Dieta ketogeniczna jest w stanie zmaksymalizować proces utleniania kwasów tłuszczowych oraz wspomagać redukcję masy ciała. Dodatkowo może dostarczać dużej ilości kalorii w niewielkiej objętości. Nie jest zalecana dla sportowców, których wysiłki bazują na beztlenowych systemach energetycznych (np. sprinterów).

Ciekawym rozwiązaniem wydaje się okresowe stosowanie diety ketogenicznej. Wtedy należałoby stosować dietę wysokotłuszczową na kilka tygodni przed planowanym startem, natomiast kilka dni przed nim powrócić do diety wysokowęglowodanowej. Periodyzacja diety ketogenicznej z wysoką dostępnością węglowodanów może dać możliwości przywrócenia zdolności do ćwiczeń o większej intensywności. Organizm uprzednio zaadaptowany do efektywnego spalania tłuszczy mógłby lepiej korzystać z obu źródeł energii.

Bibliografia:

1. Spittler, Jack MD¹; Oberle, Lauren MD² Current Trends in Ultramarathon Running, Current Sports Medicine Reports: November 2019 – Volume 18 – Issue 11 – p 387-393, https://journals.lww.com/acsm-csmr/Fulltext/2019/11000/Current_Trends_in_Ultramarathon_Running.7.aspx
2. Sansone, Massimiliano MD¹; Sansone, Andrea MD¹; Borrione, Paolo MD²; Romanelli, Francesco MD¹; Di Luigi, Luigi MD³; Sgrò, Paolo MD, PhD³Effects of Ketone Bodies on Endurance Exercise, Current Sports Medicine Reports: December 2018 – Volume 17 – Issue 12 – p 444-453, https://journals.lww.com/acsm-csmr/Fulltext/2018/12000/Effects_of_Ketone_Bodies_on_Endurance_Exercise.10.aspx
3. Poff, Angela M. PhD1; Koutnik, Andrew P. PhD1,2; Egan, Brendan PhD2,3 Nutritional Ketosis with Ketogenic Diets or Exogenous Ketones: Features, Convergence, and Divergence, Current Sports Medicine Reports: July 2020 – Volume 19 – Issue 7 – p 251-259., https://journals.lww.com/acsm-csmr/Fulltext/2020/07000/Nutritional_Ketosis_with_Ketogenic_Diets_or.4.aspx
4. Wroble KA, Trott MN, Schweitzer GG, Rahman RS, Kelly PV, Weiss EP. Low-carbohydrate, ketogenic diet impairs anaerobic exercise performance in exercise-trained women and men: a randomized-sequence crossover trial. J Sports Med Phys Fitness. 2019 Apr;59(4):600-607.
5. Zinn C, Wood M, Williden M, Chatterton S, Maunder E. Ketogenic diet benefits body composition and well-being but not performance in a pilot case study of New Zealand endurance athletes. J Int Soc Sports Nutr. 2017 Jul 12;14:22.
6. Burke LM. Ketogenic low-CHO, high-fat diet: the future of elite endurance sport? J Physiol. 2021 Feb;599(3):819-843
7. Bailey, C. P., & Hennessy, E. (2020). A review of the ketogenic diet for endurance athletes: performance enhancer or placebo effect?. Journal of the International Society of Sports Nutrition, 17(1), 33. https://doi.org/10.1186/s12970-020-00362-9, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7310409/
8. Terink, Rieneke et al. “A 2 Week Cross-over Intervention with a Low Carbohydrate, High Fat Diet Compared to a High Carbohydrate Diet Attenuates Exercise-Induced Cortisol Response, but Not the Reduction of Exercise Capacity, in Recreational Athletes.” Nutrientsvol. 13,1 157. 6 Jan. 2021, doi:10.3390/nu13010157, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7825040
9. Paoli, A., Mancin, L., Bianco, A., Thomas, E., Mota, J. F., & Piccini, F. (2019). Ketogenic Diet and Microbiota: Friends or Enemies?. Genes, 10(7), 534., https://doi.org/10.3390/genes10070534
10. Bowler, A. L., & Polman, R. (2020). Role of a Ketogenic Diet on Body Composition, Physical Health, Psychosocial Well-Being and Sports Performance in Athletes: A Scoping Review. Sports (Basel, Switzerland), 8(10), 131., https://doi.org/10.3390/sports8100131
11. Hiroux, C., Schouten, M., de Glisezinski, I., Simon, C., Crampes, F., Hespel, P., & Koppo, K. (2023). Effect of increased protein intake and exogenous ketosis on body composition, energy expenditure and exercise capacity during a hypocaloric diet in recreational female athletes. Frontiers in physiology, 13, 1063956. https://doi.org/10.3389/fphys.2022.1063956

• Data pierwotnej publikacji: 11.06.2021
• Data ostatniej aktualizacji o wyniki badań: 6.02.2023