Rasvanpoltto: Asker Jeukendrupin käyttämä kehon rasvan käyttö hiilihydraattien sijaan polttoaineena

rasvanpoltto on erittäin suosittu ja usein käytetty termi kestävyysurheilijoiden keskuudessa. Mutta onko todella tärkeää polttaa rasvaa – ja jos on, miten se voidaan parhaiten saavuttaa? Professori Asker Jeukendrup tarkastelee sitä, mitä tutkimus sanoo

termi ”rasvanpoltto” viittaa kykyyn hapettaa (tai polttaa) rasvaa ja siten käyttää rasvaa – hiilihydraattien sijaan – polttoaineena. Rasvanpoltto liittyy usein painonpudotukseen, kehon rasvan vähenemiseen ja vähärasvaisen kehon massan lisääntymiseen, jotka kaikki voivat olla hyödyllisiä urheilijalle.

tiedetään, että hyvin koulutetuilla kestävyysurheilijoilla on lisääntynyt kyky hapettaa rasvahappoja. Näin he voivat käyttää rasvaa polttoaineena, kun heidän hiilihydraattivarastonsa tulevat rajallisiksi. Sen sijaan ylipainoisilla, insuliiniresistenssillä ja tyypin II diabeteksella voi olla heikentynyt kyky hapettaa rasvaa. Tämän seurauksena rasvahapot voivat varastoitua lihaksiin ja muihin kudoksiin. Tämä lipidien ja sen metaboliittien kertyminen lihakseen voi häiritä insuliinin merkinantokaskadia ja aiheuttaa insuliiniresistenssiä. Siksi on tärkeää ymmärtää rasva-aineenvaihduntaa säätelevät tekijät sekä tavat lisätä rasvan hapettumista potilailla ja urheilijoilla.

rasvan hapettuminen harjoituksen aikana

rasvat varastoituvat enimmäkseen (ihon alle) rasvakudokseen, mutta pieniä varastoja on myös itse lihaksessa (lihaksensisäiset triglyseridit). Liikunnan alkaessa hermosolujen (beeta-adrenerginen) stimulaatio lisää lipolyysiä (rasvojen hajoaminen rasvahapoiksi ja glyseroliksi) rasvakudoksessa ja lihaksessa. Katekoliamiinit, kuten adrenaliini ja noradrenaliini, voivat myös nousta ja edistää lipolyysin stimulaatiota.

heti kun liikunta alkaa, rasvahapot lähtevät liikkeelle. Rasvakudoksen rasvahapot on kuljetettava rasvasolusta lihakseen, ne on kuljetettava lihaskalvon poikki ja sen jälkeen mitokondrion kalvon yli hapettumista varten. Lihakseen varastoituneet triglyseridit käyvät läpi samankaltaisen lipolyysin ja nämä rasvahapot voivat kulkeutua myös mitokondrioihin. Liikunnan aikana käytetään adiposyyteistä ja lihaksensisäisistä varastoista johdettujen rasvahappojen seosta. On näyttöä, joka osoittaa, että koulutettu yksilöt tallentaa enemmän lihakseen rasvaa ja käyttää tätä enemmän energialähteenä harjoituksen aikana (1).

rasvan hapettumista säädellään tämän prosessin eri vaiheissa. Lipolyysiin vaikuttavat monet tekijät, mutta sitä säätelevät useimmiten hormonit (katekoliamiinien stimuloima ja insuliinin estämä). Rasvahappojen kulkeutuminen riippuu myös rasva-ja lihaskudosten verenkierrosta sekä rasvahappojen imeytymisestä lihakseen ja mitokondrioihin. Estämällä rasvahappojen mobilisaatiota tai näiden rasvahappojen kuljetusta voimme vähentää rasva-aineenvaihduntaa. Mutta onko olemassa myös keinoja, joilla voimme stimuloida näitä vaiheita
ja edistää rasva-aineenvaihduntaa?

rasvan hapettumiseen vaikuttavat tekijät

liikunnan intensiteetti – yksi tärkeimmistä tekijöistä, joka määrittää rasvan hapettumisnopeuden harjoituksen aikana, on intensiteetti. Vaikka useat tutkimukset ovat kuvailleet liikunnan intensiteetin ja rasvan hapettumisen välistä suhdetta, tätä suhdetta on tutkittu vasta äskettäin laajalla intensiteettialueella(2). Absoluuttisesti hiilihydraattien hapettumisnopeus kasvaa suhteessa liikunnan intensiteettiin, kun taas rasvan hapettumisnopeus aluksi kasvaa, mutta laskee jälleen korkeammilla harjoitusintensiteeteillä (KS.kuva 1). Vaikka usein väitetään, että rasvan hapettamiseksi on harjoiteltava alhaisilla intensiteeteillä, tämä ei välttämättä pidä paikkaansa.

useissa viimeaikaisissa tutkimuksissa on määritelty liikunnan intensiteetti, jolla rasvan maksimaalinen hapettuminen
havaitaan, niin sanottu ”Fatmax”. Koulutettujen henkilöiden ryhmässä havaittiin, että kohtuullinen rasitus (62-63% VO2max: sta tai 70-75% HRmax: sta) oli optimaalinen rasvassa hapettumisen intensiteetti, kun se oli noin 50%
VO2max: sta vähemmän koulutetuilla henkilöillä (2,3).

yksilöiden välinen vaihtelu on kuitenkin hyvin suurta. Koulutettu henkilö voi olla hänen maksimaalinen rasvan hapettumista 70%VO2max tai 45% VO2max, ja ainoa tapa todella selvittää on suorittaa yksi näistä Fatmax testit laboratoriossa. Todellisuudessa rasvan hapettumishuippujen tarkka voimakkuus ei kuitenkaan välttämättä ole niin tärkeä, koska 5-10%: n (tai 10-15 lyöntiä minuutissa) sisällä rasvan hapettuminen on yhtä korkea, ja vasta kun intensiteetti on 20% tai niin korkeampi, rasvan hapettuminen laskee nopeasti (KS.kuva 1).

tällä rasitusintensiteetillä (Fatmax) tai ’vyöhykkeellä’ voi olla merkitystä painonlaskuohjelmissa, terveyteen liittyvissä harjoitusohjelmissa ja kestävyysharjoittelussa. Tutkimusta on kuitenkin tehty hyvin vähän. Äskettäin käytimme tätä intensiteettiä harjoitustutkimuksessa ylipainoisilla henkilöillä. Intervalliharjoitteluun verrattuna niiden rasvan oksidaatio (ja insuliiniherkkyys) parani enemmän neljän viikon vakaan tilan harjoittelun jälkeen (kolme kertaa viikossa) intensiteetillä, joka vastasi niiden yksilöllistä Fatmaxia (4).

ruokavalion vaikutukset – toinen tärkeä tekijä on ruokavalio. Runsaasti hiilihydraatteja sisältävä ruokavalio estää rasvan hapettumista, ja vähän hiilihydraatteja sisältävä ruokavalio johtaa korkeaan rasvan hapettumisasteeseen. Hiilihydraattien nauttiminen liikuntaa edeltävinä tunteina nostaa insuliinia ja myöhemmin tukahduttaa rasvan hapettumista jopa 35%(5) tai suunnilleen. Tämä insuliinin vaikutus rasvan hapettumiseen voi kestää jopa kuudesta kahdeksaan tuntia aterian jälkeen, ja tämä tarkoittaa sitä, että korkein rasvan hapettumisnopeus voidaan saavuttaa yön yli kestävän paaston jälkeen.

kestävyysurheilijat ovat usein käyttäneet liikuntaa ilman aamupalaa keinona lisätä lihaksen rasva-
oksidatiivista kapasiteettia. Leuvenin yliopistossa Belgiassa tehtiin hiljattain tutkimus, jossa tutkijat selvittivät kuuden viikon kestävyysharjoitteluohjelman vaikutusta kolmena päivänä viikossa, ja jokainen harjoitus kesti yhdestä kahteen tuntia(6). Osallistujat harjoittelivat joko paastotussa tai hiilihydraattipitoisessa tilassa.

kun harjoittelu tehtiin paastotilassa, tutkijat havaitsivat lihasten
glykogeenin käytön vähenevän samalla, kun erilaisten rasva-aineenvaihduntaan osallistuvien proteiinien aktiivisuus lisääntyi. Rasvan hapettuminen liikunnan aikana oli kuitenkin sama molemmissa ryhmissä. On kuitenkin mahdollista, että rasva-aineenvaihdunnassa tapahtuu pieniä mutta merkittäviä muutoksia paaston jälkeisen harjoittelun jälkeen, mutta tässä tutkimuksessa rasvan hapettumisen muutoksia on saattanut peittää se, että nämä koehenkilöt saivat hiilihydraattia kokeissaan. On myös huomattava, että harjoittelu yön yli kestävän paaston jälkeen voi heikentää liikuntakykyä ja siksi se voi sopia vain matalan tai keskivaikean intensiteetin harjoituskertoihin. Tällaisen harjoittelun tehoa painonpudotukseen ei myöskään tunneta.

liikunnan kesto – on jo pitkään todettu, että hapettumisen merkitys kasvaa liikunnan edetessä. Aikana ultra-endurance liikunta, rasvan hapettumista voi saavuttaa huiput 1 gramma minuutissa, vaikka (kuten todettu ruokavalion vaikutukset) rasvan hapettumista voidaan vähentää, jos hiilihydraatti nautitaan ennen tai harjoituksen aikana. Suhteen laihtuminen, kesto liikunta voi olla yksi tärkeimmistä tekijöistä, koska se on myös tehokkain tapa lisätä energiankulutusta.

Tila harjoitus – harjoituksen menettely on myös vaikutusta rasvan hapettumista. Rasvan hapettumisen on osoitettu olevan suurempaa tietyn hapenottokyvyn kannalta kävelyn ja juoksun aikana verrattuna pyöräilyyn(7). Syytä tähän ei tiedetä, mutta on ehdotettu, että se liittyy suurempi teho per lihas kuitu pyöräily verrattuna käynnissä.

sukupuolten väliset erot – vaikka joissakin kirjallisuustutkimuksissa ei ole havaittu sukupuolten välisiä eroja aineenvaihdunnassa, suurin osa tutkimuksista osoittaa nyt naisten rasvan hapettumisnopeuden olevan korkeampi. Tutkimuksessa, jossa verrattiin 150: tä miestä ja 150: tä naista eri liikuntaintensiteettien välillä, osoitettiin, että naisilla rasvan hapettumisnopeus oli korkeampi koko intensiteettialueella ja että rasvan hapettumisaste oli korkeimmillaan hieman korkeampi(8). Erot ovat kuitenkin pieniä, eikä niillä välttämättä ole fysiologista merkitystä.

ravintolisät

markkinoilla on monia ravintolisiä, jotka väittävät lisäävänsä rasvan hapettumista. Nämä lisäravinteet ovat kofeiini, karnitiini, hydroksisitruunahappo (HCA), Kromi, konjugoitu linolihappo (CLA), guarana, citrus aurantium, Aasian ginseng, cayennepippuri, coleus forskholii, Glukomannaani, vihreä tee, psyllium ja pyruvaatti. Muutamaa poikkeusta lukuun ottamatta on vain vähän näyttöä siitä, että nämä lisäravinteet, joita markkinoidaan rasvanpolttajina, itse asiassa lisäävät rasvan hapettumista liikunnan aikana (KS.taulukko 1).

yksi harvoista poikkeuksista voi kuitenkin olla vihreän teen uutteet. Havaitsimme äskettäin, että vihreän teen uutteet lisäsivät rasvan hapettumista harjoituksen aikana noin 20%(4). Tämän mekanismeja ei tunneta hyvin, mutta on todennäköistä, että vihreän teen vaikuttava aine, epigallokatekiinigallaatti (EGCG – voimakas polyfenoli, jolla on antioksidanttisia ominaisuuksia) estää
katekoli-O-metyylitransferaasientsyymiä (COMT), joka on vastuussa noradrenaliinin hajoamisesta. Tämä puolestaan voi johtaa noradrenaliinin suurempiin pitoisuuksiin ja lipolyysin stimulaatioon, jolloin hapetukseen saadaan enemmän rasvahappoja.

ympäristö – ympäristöolosuhteet voivat vaikuttaa myös käytetyn polttoaineen tyyppiin. Tiedetään, että kuumassa liikkuminen lisää glykogeenin käyttöä ja vähentää rasvan hapettumista, ja jotain vastaavaa voidaan havaita korkealla. Vastaavasti kun on erittäin kylmä ja varsinkin vapiseva, hiilihydraattiaineenvaihdunta näyttää vilkastuvan rasva-aineenvaihdunnan kustannuksella.

kuntoharjoittelu

tällä hetkellä ainoa todistettu tapa lisätä rasvan hapettumista liikunnan aikana on säännöllinen liikunta. Liikunta koulutus ylös-säädellä entsyymejä rasvan hapettumisreittejä, lisätä mitokondrion massa, lisätä verenkiertoa, jne., jotka kaikki mahdollistavat korkeammat rasvan hapettumisnopeudet.

tutkimukset ovat osoittaneet, että jo neljän viikon säännöllinen liikunta (kolme kertaa viikossa
30-60 minuuttia) voi lisätä rasvan hapettumisnopeutta ja aiheuttaa suotuisia entsymaattisia muutoksia(10). Saatavilla on kuitenkin liian vähän tietoa, jotta voitaisiin tehdä johtopäätöksiä optimaalisesta koulutusohjelmasta näiden vaikutusten saavuttamiseksi.
eräässä tutkimuksessa selvitimme rasvan hapettumisnopeuden enimmäismääriä 300 koehenkilöllä, joiden kuntotaso vaihteli. Tässä tutkimuksessa meillä oli lihavia ja istumista harrastavia henkilöitä sekä ammattipyöräilijöitä (9). VO2max vaihteli välillä 20, 9-82, 4 ml/kg/min. Mielenkiintoista on, että vaikka rasvan maksimaalisen hapettumisen ja maksimaalisen hapenoton välillä oli korrelaatio, yksilötasolla fitnessiä ei voida käyttää rasvan hapettumisen ennustamiseen. Tämä tarkoittaa sitä, että on olemassa joitakin lihavia henkilöitä, joilla on samanlainen rasvan hapettumisaste kuin ammattipyöräilijöillä (KS. kuva 2)! Suuri yksilöiden välinen vaihtelu liittyy muun muassa ruokavalioon ja sukupuoleen, mutta jää suurelta osin selittämättömäksi.

Painonpudotus harjoitusohjelmat

rasvanpoltto liittyy usein painonpudotukseen, kehon rasvan vähenemiseen ja laihan kehon massan kasvuun. On kuitenkin huomattava, että tällaiset muutokset kehon painossa ja kehonkoostumuksessa voidaan saavuttaa vain negatiivisella energiataseella: sinun on syötävä vähemmän kaloreita kuin kulutat, riippumatta käyttämistäsi polttoaineista! Optimaalinen liikunta tyyppi, intensiteetti, ja kesto laihtuminen on vielä epäselvää. Nykysuositukset painottuvat lähinnä energiamenojen kasvattamiseen ja liikuntamäärien kasvattamiseen. Optimaalisen intensiteetin löytäminen rasvan hapettumiselle voi auttaa laihdutuksessa (rasvanpudotuksessa) ja painon ylläpidossa, mutta näyttöä tästä ei tällä hetkellä ole.
on myös tärkeää ymmärtää, että liikunnan aikana hapettuneen rasvan määrä

on vain pieni. Rasvan hapettumisnopeus on keskimäärin 0,5 grammaa minuutissa optimaalisella harjoitusteholla. 1 kg: n rasvamassan hapettamiseksi tarvitaan siis yli 33 tuntia liikuntaa! Kävely-tai juoksuliikunta noin 50-65% Vo2maxista näyttää olevan optimaalinen intensiteetti rasvan hapettamiseen. Liikunnan kestolla on kuitenkin ratkaiseva merkitys, sillä rasvan hapettumisen merkitys kasvaa pidemmällä liikunnalla. Toki tämäkin voi lisätä päivittäisiä energiamenoja. Jos liikunta on ainoa käytetty interventio, päätavoitteena on yleensä lisätä energian kulutusta ja vähentää kehon rasvaa. Yhdistettynä ruokavalio-ohjelmaan sitä käytetään kuitenkin pääasiassa torjumaan rasvan hapettumisen vähenemistä, joka nähdään usein painonpudotuksen jälkeen (11).

Yhteenveto

rasvan korkeampi hapetusaste harjoituksen aikana kertoo yleensä hyvästä harjoitustilasta, kun taas rasvan matala hapetusaste saattaa liittyä lihavuuteen ja insuliiniresistenssiin. Keskimäärin rasvan hapettumishuiput kohtalaisilla voimakkuuksilla 50-65%VO2max, riippuen yksilöiden harjoittelutilanteesta (2,8), kasvavat liikunnan keston kasvaessa, mutta vaimenevat hiilihydraattien saannilla. Valtaosalla ravintolisistä ei ole toivottuja vaikutuksia. Tällä hetkellä ainoa erittäin tehokas tapa lisätä rasvan hapettumista on kuntoharjoittelu, vaikka on vielä epäselvää, mikä on paras treeniohjelma saada suurimmat parannukset. Lopuksi on tärkeää huomata, että rasvan hapettumisessa on hyvin suurta yksilöiden välistä vaihtelua, joka selittyy vain osittain edellä mainituilla tekijöillä. Tämä tarkoittaa, että vaikka edellä mainitut tekijät voivat vaikuttaa rasvan hapettumiseen, ne eivät voi ennustaa rasvan hapettumisastetta yksilössä.

1. J Appl Fysioli 60: 562-567, 1986
2. Int J Sports Med 24: 603-608, 2003
3. Int J Urheilu Med 26 Suppl 1: S28-37, 2005
4. Am J Clin Nutr 87: 778-784, 2008
5. J Sports Sci 21: 1017-1024, 2003
6. J Appl Physiol 104: 1045-1055, 2008
7. metabolia 52: 747-752, 2003
8. J Appl Physiol 98: 160-167, 2005
9. ravitsemus 20: 678-688, 2004
10. J Appl Physiol 56: 831-838, 1984
11. Int J Obes Relat Metab Disord 17 Suppl 3: S32-36; discussion S41-32, 1993