Fettverbrennung: Verwendung von Körperfett anstelle von Kohlenhydraten als Brennstoff
Fettverbrennung ist ein sehr beliebter und häufig verwendeter Begriff unter Ausdauersportlern. Aber ist es wirklich wichtig, Fett zu verbrennen – und wenn ja, wie kann dies am besten erreicht werden? Professor Asker Jeukendrup schaut sich an, was die Forschung sagt
Der Begriff ‚Fettverbrennung‘ bezieht sich auf die Fähigkeit, Fett zu oxidieren (oder zu verbrennen) und somit Fett – anstelle von Kohlenhydraten – als Brennstoff zu verwenden. Fettverbrennung ist oft mit Gewichtsverlust, Abnahme des Körperfetts und Zunahme der mageren Körpermasse verbunden, was für einen Sportler vorteilhaft sein kann.
Es ist bekannt, dass gut trainierte Ausdauersportler eine erhöhte Fähigkeit besitzen, Fettsäuren zu oxidieren. Dies ermöglicht es ihnen, Fett als Brennstoff zu verwenden, wenn ihre Kohlenhydratspeicher begrenzt werden. Im Gegensatz dazu können Patienten mit Adipositas, Insulinresistenz und Typ-II-Diabetes eine beeinträchtigte Fähigkeit haben, Fett zu oxidieren. Infolgedessen können Fettsäuren in ihren Muskeln und in anderen Geweben gespeichert werden. Diese Ansammlung von Lipiden und ihren Metaboliten im Muskel kann die Insulin-Signalkaskade stören und Insulinresistenz verursachen. Es ist daher wichtig, die Faktoren zu verstehen, die den Fettstoffwechsel regulieren, und die Möglichkeiten, die Fettoxidation bei Patienten und Sportlern zu erhöhen.
Fettoxidation während des Trainings
Fette werden hauptsächlich im (subkutanen) Fettgewebe gespeichert, aber wir haben auch kleine Speicher im Muskel selbst (intramuskuläre Triglyceride). Zu Beginn des Trainings erhöht die neuronale (beta-adrenerge) Stimulation die Lipolyse (den Abbau von Fetten in Fettsäuren und Glycerin) im Fettgewebe und im Muskel. Katecholamine wie Adrenalin und Noradrenalin können ebenfalls ansteigen und zur Stimulierung der Lipolyse beitragen.
Sobald das Training beginnt, werden Fettsäuren mobilisiert. Fettgewebsfettsäuren müssen von der Fettzelle zum Muskel transportiert, über die Muskelmembran transportiert und dann zur Oxidation über die Mitochondrienmembran transportiert werden. Die im Muskel gespeicherten Triglyceride unterliegen einer ähnlichen Lipolyse und diese Fettsäuren können auch in die Mitochondrien transportiert werden. Während des Trainings wird eine Mischung von Fettsäuren aus Adipozyten und intramuskulären Speichern verwendet. Es gibt Hinweise darauf, dass trainierte Personen mehr intramuskuläres Fett speichern und dieses mehr als Energiequelle während des Trainings nutzen (1).
Die Fettoxidation wird in verschiedenen Schritten dieses Prozesses reguliert. Die Lipolyse wird von vielen Faktoren beeinflusst, aber meistens durch Hormone reguliert (stimuliert durch Katecholamine und gehemmt durch Insulin). Der Transport von Fettsäuren hängt auch von der Blutversorgung des Fett- und Muskelgewebes sowie der Aufnahme von Fettsäuren in den Muskel und in die Mitochondrien ab. Indem wir die Mobilisierung von Fettsäuren oder den Transport dieser Fettsäuren hemmen, können wir den Fettstoffwechsel reduzieren. Gibt es jedoch auch Möglichkeiten, diese Schritte
zu stimulieren und den Fettstoffwechsel zu fördern?
Faktoren, die die Fettoxidation beeinflussen
Trainingsintensität – Einer der wichtigsten Faktoren, die die Fettoxidationsrate während des Trainings bestimmen, ist die Intensität. Obwohl mehrere Studien den Zusammenhang zwischen Trainingsintensität und Fettoxidation beschrieben haben, wurde dieser Zusammenhang erst kürzlich über einen weiten Bereich von Intensitäten untersucht (2). In absoluten Zahlen nimmt die Kohlenhydratoxidation proportional zur Trainingsintensität zu, während die Fettoxidationsrate zunächst zunimmt, bei höheren Trainingsintensitäten jedoch wieder abnimmt (siehe Abbildung 1). Obwohl oft behauptet wird, dass Sie mit geringer Intensität trainieren müssen, um Fett zu oxidieren, ist dies nicht unbedingt der Fall.
In einer Reihe neuerer Studien haben wir die Trainingsintensität definiert, bei der eine maximale Fettoxidation
beobachtet wird, die als ‚Fatmax‘ bezeichnet wird. In einer Gruppe von trainierten Personen wurde festgestellt, dass Bewegung mit mäßiger Intensität (62-63% von VO2max oder 70-75% von HRmax) die optimale Intensität für die Fettoxidation war, während sie bei weniger trainierten Personen etwa 50% von
VO2max betrug (2,3).
Die interindividuelle Variation ist jedoch sehr groß. Eine trainierte Person kann ihre maximale Fettoxidation bei 70% VO2max oder 45% VO2max haben, und der einzige Weg, dies wirklich herauszufinden, besteht darin, einen dieser Fatmax-Tests im Labor durchzuführen. In Wirklichkeit ist jedoch die genaue Intensität, bei der die Fettoxidationsspitzen erreicht, möglicherweise nicht so wichtig, da innerhalb von 5-10% dieser Intensität (oder 10-15 Schlägen pro Minute) die Fettoxidation ähnlich hoch ist und nur wenn die Intensität 20% oder so höher ist, wird die Fettoxidation schnell abfallen (siehe Abbildung 1).
Diese Trainingsintensität (Fatmax) oder ‚Zone‘ kann für Programme zur Gewichtsreduktion, gesundheitsbezogene Trainingsprogramme und Ausdauertraining von Bedeutung sein. Es wurde jedoch nur sehr wenig geforscht. Kürzlich haben wir diese Intensität in einer Trainingsstudie mit übergewichtigen Personen verwendet. Im Vergleich zum Intervalltraining verbesserte sich ihre Fettoxidation (und Insulinsensitivität) nach vierwöchigem Steady-State-Training (dreimal pro Woche) mit einer Intensität, die ihrem individuellen Fettgehalt entsprach (4).
Diätetische Effekte – Der andere wichtige Faktor ist die Ernährung. Eine kohlenhydratreiche Ernährung unterdrückt die Fettoxidation, und eine kohlenhydratarme Ernährung führt zu hohen Fettoxidationsraten. Die Einnahme von Kohlenhydraten in den Stunden vor dem Training erhöht das Insulin und unterdrückt anschließend die Fettoxidation um bis zu 35% (5) oder so. Diese Wirkung von Insulin auf die Fettoxidation kann sechs bis acht Stunden nach einer Mahlzeit anhalten, und dies bedeutet, dass die höchsten Fettoxidationsraten nach einem Fasten über Nacht erreicht werden können.
Ausdauersportler haben häufig Bewegung ohne Frühstück genutzt, um die Fett-
Oxidationskapazität des Muskels zu erhöhen. Kürzlich wurde an der Universität Leuven in Belgien eine Studie durchgeführt, in der Wissenschaftler die Wirkung eines sechswöchigen Ausdauertrainingsprogramms untersuchten, das an drei Tagen pro Woche durchgeführt wurde und jeweils ein bis zwei Stunden dauerte(6). Die Teilnehmer trainierten entweder im nüchternen oder im kohlenhydratgefütterten Zustand.
Als das Training im nüchternen Zustand durchgeführt wurde, beobachteten die Forscher eine Abnahme des Glykogenverbrauchs der Muskeln
, während die Aktivität verschiedener Proteine, die am Fettstoffwechsel beteiligt waren, erhöht war. Die Fettoxidation während des Trainings war jedoch in beiden Gruppen gleich. Es ist jedoch möglich, dass es nach dem Fastentraining kleine, aber signifikante Veränderungen im Fettstoffwechsel gibt; Aber in dieser Studie könnten Veränderungen in der Fettoxidation durch die Tatsache maskiert worden sein, dass diese Probanden während ihrer experimentellen Studien Kohlenhydrate erhielten. Es muss auch beachtet werden, dass das Training nach einem Fasten über Nacht Ihre Trainingskapazität verringern kann und daher nur für Trainingseinheiten mit niedriger bis mittlerer Intensität geeignet ist. Die Wirksamkeit eines solchen Trainings zur Gewichtsreduktion ist ebenfalls nicht bekannt.
Dauer der Übung – Es ist seit langem bekannt, dass die Oxidation mit fortschreitender Übung immer wichtiger wird. Während des Ultraausdauertrainings kann die Fettoxidation Spitzenwerte von 1 Gramm pro Minute erreichen, obwohl (wie in Diätetische Effekte) Die Fettoxidation reduziert werden kann, wenn Kohlenhydrate vor oder während des Trainings eingenommen werden. In Bezug auf den Gewichtsverlust kann die Dauer des Trainings einer der Schlüsselfaktoren sein, da dies auch der effektivste Weg ist, den Energieverbrauch zu erhöhen.
Art der Übung – Die Übungsmodalität wirkt sich auch auf die Fettoxidation aus. Es wurde gezeigt, dass die Fettoxidation bei einer bestimmten Sauerstoffaufnahme beim Gehen und Laufen im Vergleich zum Radfahren höher ist (7). Der Grund dafür ist nicht bekannt, aber es wurde vermutet, dass es mit der höheren Leistung pro Muskelfaser beim Radfahren im Vergleich zum Laufen zusammenhängt.
Geschlechtsspezifische Unterschiede – Obwohl einige Studien in der Literatur keine geschlechtsspezifischen Unterschiede im Stoffwechsel festgestellt haben, weisen die meisten Studien jetzt auf höhere Fettoxidationsraten bei Frauen hin. In einer Studie, die 150 Männer und 150 Frauen über einen weiten Bereich von Trainingsintensitäten verglich, wurde gezeigt, dass die Frauen über den gesamten Bereich der Intensitäten höhere Fettoxidationsraten aufwiesen und dass ihre Fettoxidation bei einer etwas höheren Intensität ihren Höhepunkt erreichte(8). Die Unterschiede sind jedoch gering und haben möglicherweise keine physiologische Bedeutung.
Nahrungsergänzungsmittel
Es gibt viele Nahrungsergänzungsmittel auf dem Markt, die behaupten, die Fettoxidation zu erhöhen. Diese Ergänzungen umfassen Koffein, Carnitin, Hydroxyzitronensäure (HCA), Chrom, konjugierte Linolsäure (CLA), Guarana, Citrus Aurantium, asiatischer Ginseng, Cayennepfeffer, Coleus forskholii, Glucomannan, grüner Tee, Psyllium und Pyruvat. Mit wenigen Ausnahmen gibt es wenig Hinweise darauf, dass diese Ergänzungen, die als Fatburner vermarktet werden, tatsächlich die Fettoxidation während des Trainings erhöhen (siehe Tabelle 1).
Eine der wenigen Ausnahmen können jedoch Grüntee-Extrakte sein. Wir haben kürzlich festgestellt, dass Grüntee-Extrakte die Fettoxidation während des Trainings um etwa 20% erhöhten (4). Die Mechanismen dafür sind nicht gut verstanden, aber es ist wahrscheinlich, dass der Wirkstoff in grünem Tee, Epigallocatechingallat (EGCG – ein starkes Polyphenol mit antioxidativen Eigenschaften), das
-Enzym Catechol-O-Methyltransferase (COMT) hemmt, das für den Abbau von Noradrenalin verantwortlich ist. Dies wiederum kann zu höheren Konzentrationen von Noradrenalin und zur Stimulierung der Lipolyse führen, wodurch mehr Fettsäuren für die Oxidation verfügbar werden.
Umwelt – Umweltbedingungen können auch die Art des verwendeten Kraftstoffs beeinflussen. Es ist bekannt, dass Bewegung in einer heißen Umgebung den Glykogenverbrauch erhöht und die Fettoxidation verringert, und Ähnliches kann in großer Höhe beobachtet werden. In ähnlicher Weise scheint der Kohlenhydratstoffwechsel bei extremer Kälte und insbesondere beim Zittern auf Kosten des Fettstoffwechsels angeregt zu werden.
Bewegungstraining
Derzeit ist der einzige bewährte Weg, die Fettoxidation während des Trainings zu erhöhen, regelmäßige körperliche Aktivität. Übungstraining wird die Enzyme der Fettoxidationswege hochregulieren, die mitochondriale Masse erhöhen, den Blutfluss erhöhen usw., die alle höhere Raten der fetten Oxidation ermöglichen.
Untersuchungen haben gezeigt, dass nur vier Wochen regelmäßige Bewegung (dreimal pro Woche für
30-60 Minuten) die Fettoxidationsraten erhöhen und günstige enzymatische Veränderungen verursachen können(10). Es liegen jedoch zu wenig Informationen vor, um Rückschlüsse auf das optimale Trainingsprogramm zur Erzielung dieser Effekte zu ziehen.
In einer Studie untersuchten wir die maximalen Fettoxidationsraten bei 300 Probanden mit unterschiedlichem Fitnessniveau. In dieser Studie hatten wir übergewichtige und sitzende Personen sowie professionelle Radfahrer (9). VO2max reichte von 20,9 bis 82,4 ml / kg / min. Interessanterweise, obwohl es eine Korrelation zwischen maximaler Fettoxidation und maximaler Sauerstoffaufnahme gab, kann Fitness auf individueller Ebene nicht zur Vorhersage der Fettoxidation verwendet werden. Dies bedeutet, dass es einige übergewichtige Personen gibt, die ähnliche Fettoxidationsraten wie professionelle Radfahrer haben (siehe Abbildung 2)! Die große interindividuelle Variation hängt mit Faktoren wie Ernährung und Geschlecht zusammen, bleibt aber weitgehend ungeklärt.
Übungsprogramme zur Gewichtsreduktion
Fettverbrennung ist oft mit Gewichtsverlust, Abnahme des Körperfetts und Zunahme der mageren Körpermasse verbunden. Es ist jedoch zu beachten, dass solche Veränderungen des Körpergewichts und der Körperzusammensetzung nur mit einer negativen Energiebilanz erreicht werden können: Sie müssen unabhängig von den verwendeten Kraftstoffen weniger Kalorien zu sich nehmen, als Sie verbrauchen! Die optimale Übungsart, Intensität und Dauer für die Gewichtsabnahme sind noch unklar. Aktuelle Empfehlungen konzentrieren sich hauptsächlich auf die Erhöhung des Energieverbrauchs und die Erhöhung des Trainingsvolumens. Das Finden der optimalen Intensität für die Fettoxidation könnte beim Abnehmen (Fettabbau) und bei der Gewichtskontrolle helfen, aber Beweise dafür fehlen derzeit.
Es ist auch wichtig zu erkennen, dass die Menge
des während des Trainings oxidierten Fettes nur gering ist. Die Fettoxidationsraten betragen im Durchschnitt 0,5 Gramm pro Minute bei optimaler Trainingsintensität. Um also 1 kg Fettmasse zu oxidieren, sind mehr als 33 Stunden Bewegung erforderlich! Geh- oder Lauftraining um 50-65% von VO2max scheint eine optimale Intensität zu sein, um Fett zu oxidieren. Die Dauer des Trainings spielt jedoch eine entscheidende Rolle, wobei die Fettoxidation mit längerem Training an Bedeutung gewinnt. Dies hat natürlich auch das Potenzial, den täglichen Energieverbrauch zu erhöhen. Wenn Bewegung die einzige Intervention ist, besteht das Hauptziel normalerweise darin, den Energieverbrauch zu erhöhen und das Körperfett zu reduzieren. In Kombination mit einem Diätprogramm wird es jedoch hauptsächlich verwendet, um der Abnahme der Fettoxidation entgegenzuwirken, die häufig nach Gewichtsverlust beobachtet wird (11).
Zusammenfassung
Höhere Fettoxidationsraten während des Trainings spiegeln im Allgemeinen einen guten Trainingsstatus wider, während niedrige Fettoxidationsraten mit Fettleibigkeit und Insulinresistenz zusammenhängen können. Im Durchschnitt erreicht die Fettoxidationsspitzen bei moderaten Intensitäten von 50-65% VO2max, abhängig vom Trainingsstatus der Individuen (2,8), steigt mit zunehmender Trainingsdauer an, wird aber durch die Kohlenhydrataufnahme unterdrückt. Die überwiegende Mehrheit der Nahrungsergänzungsmittel hat nicht die gewünschten Wirkungen. Derzeit ist der einzige hochwirksame Weg, um die Fettoxidation zu erhöhen, durch Bewegungstraining, obwohl es immer noch unklar ist, was das beste Trainingsprogramm ist, um die größten Verbesserungen zu erzielen. Schließlich ist es wichtig zu beachten, dass es eine sehr große interindividuelle Variation der Fettoxidation gibt, die nur teilweise durch die oben genannten Faktoren erklärt wird. Dies bedeutet, dass, obwohl die oben genannten Faktoren die Fettoxidation beeinflussen können, sie die Fettoxidationsraten bei einer Person nicht vorhersagen können.2836 406 9455 60: 562-567, 1986