Vetverbranding: het gebruik van lichaamsvet in plaats van koolhydraten als brandstof
vetverbranding is een zeer populaire en vaak gebruikte term onder duursporters. Maar is het echt belangrijk om vet te verbranden – en, zo ja, hoe kan dit het beste worden bereikt? Professor Asker Jeukendrup bekijkt wat het onderzoek zegt
de term ‘vetverbranding’ verwijst naar het vermogen om vet te oxideren (of te verbranden) en dus vet – in plaats van koolhydraten – als brandstof te gebruiken. Vetverbranding wordt vaak geassocieerd met gewichtsverlies, afname van lichaamsvet en toename van magere lichaamsmassa, die allemaal voordelig kunnen zijn voor een atleet.
het is bekend dat goed opgeleide duursporters een verhoogde capaciteit hebben om vetzuren te oxideren. Dit stelt hen in staat om vet als brandstof te gebruiken wanneer hun koolhydraatvoorraden beperkt worden. Daarentegen kunnen patiënten met obesitas, insulineresistentie en type II-diabetes een verminderd vermogen hebben om vet te oxideren. Als gevolg hiervan kunnen vetzuren worden opgeslagen in hun spieren en in andere weefsels. Deze ophoping van lipiden en metabolieten in de spier kan de insuline-signaalcascade verstoren en insulineresistentie veroorzaken. Het is daarom belangrijk om de factoren te begrijpen die het vetmetabolisme reguleren, en de manieren om vetoxidatie bij patiënten en atleten te verhogen.
vetoxidatie tijdens inspanning
vetten worden meestal opgeslagen in (onderhuids) vetweefsel, maar we hebben ook kleine opslagplaatsen in de spier zelf (intramusculaire triglyceriden). Bij het begin van de oefening zal neuronale (beta-adrenerge) stimulatie de lipolyse (de afbraak van vetten in vetzuren en glycerol) in vetweefsel en spieren verhogen. Catecholamines zoals adrenaline en noradrenaline kunnen ook stijgen en bijdragen aan de stimulatie van de lipolyse.
zodra de inspanning begint, worden vetzuren gemobiliseerd. De vetweefselvetzuren moeten van de vette cel aan de spier worden getransporteerd, over het spiermembraan worden getransporteerd en dan over het mitochondrial membraan voor oxidatie worden getransporteerd. De triglyceriden die in spier worden opgeslagen ondergaan gelijkaardige lipolyse en deze vetzuren kunnen ook in mitochondria worden getransporteerd. Tijdens oefening, wordt een mengsel van vetzuren afgeleid uit adipocytes en intramusculaire opslag gebruikt. Er is bewijs dat aantoont dat getrainde individuen meer intramusculair vet opslaan en dit meer gebruiken als energiebron tijdens inspanning (1).De oxidatie van vet wordt geregeld in verschillende stappen van dit proces. Lipolyse wordt beïnvloed door vele factoren, maar wordt meestal gereguleerd door hormonen (gestimuleerd door catecholamines en geremd door insuline). Het vervoer van vetzuren is ook afhankelijk van bloedlevering aan het vet en spierweefsels, evenals de opname van vetzuren in de spier en in mitochondria. Door de mobilisatie van vetzuren of het transport van deze vetzuren te remmen, kunnen we het vetmetabolisme verminderen. Zijn er echter ook manieren waarop we deze stappen
kunnen stimuleren en het vetmetabolisme kunnen bevorderen?
factoren die de vetoxidatie beïnvloeden
Inspanningsintensiteit – een van de belangrijkste factoren die de snelheid van vetoxidatie tijdens het sporten bepaalt, is de intensiteit. Hoewel verscheidene studies de relatie tussen inspanningsintensiteit en vetoxidatie hebben beschreven, werd deze relatie pas onlangs over een brede waaier van intensiteiten bestudeerd(2). In absolute termen neemt de koolhydraat-oxidatie proportioneel toe met de inspanningsintensiteit, terwijl de vetoxidatie aanvankelijk toeneemt, maar bij hogere inspanningsintensiteiten weer afneemt (zie figuur 1). Dus, hoewel vaak wordt beweerd dat je moet oefenen op lage intensiteit om vet te oxideren, dit is niet noodzakelijk waar.
in een reeks recente studies hebben we de inspanningsintensiteit gedefinieerd waarbij maximale vetoxidatie
wordt waargenomen, genaamd ‘Fatmax’. In een groep van getrainde individuen werd vastgesteld dat lichaamsbeweging bij matige intensiteit (62-63% van VO2max of 70-75% van HRmax) de optimale intensiteit was voor vetoxidatie, terwijl het ongeveer 50% van
VO2max was voor minder getrainde individuen (2,3).
de interindividuele variatie is echter zeer groot. Een getrainde persoon kan zijn of haar maximale vette oxidatie bij 70% VO2max of 45% VO2max hebben, en de enige manier om er echt achter te komen is om een van deze Fatmax-tests in het laboratorium uit te voeren. In werkelijkheid is de exacte intensiteit waarbij vetoxidatie pieken niet zo belangrijk, omdat binnen 5-10% van deze intensiteit (of 10-15 slagen per minuut), vet oxidatie zal even hoog zijn, en alleen wanneer de intensiteit is 20% of zo hoger zal vet oxidatie snel dalen (zie figuur 1).
deze inspanningsintensiteit (Fatmax) of ‘zone’ kan van belang zijn voor gewichtsverlies programma ‘s, gezondheidsgerelateerde trainingsprogramma’ s en duurtraining. Er is echter zeer weinig onderzoek gedaan. Onlangs hebben we deze intensiteit gebruikt in een trainingsstudie met zwaarlijvige personen. Vergeleken met intervaltraining, verbeterde hun vetoxidatie (en insulinegevoeligheid) meer na vier weken steady-state oefening (drie keer per week) met een intensiteit die gelijk was aan hun individuele Fatmax (4).
effecten op het dieet – de andere belangrijke factor is dieet. Een dieet met veel koolhydraten zal vetoxidatie onderdrukken, en een dieet met weinig koolhydraten zal resulteren in hoge vetoxidatiesnelheden. Het innemen van koolhydraten in de uren voorafgaand aan de inspanning zal de insuline verhogen en vervolgens de vetoxidatie met ongeveer 35%(5) onderdrukken. Dit effect van insuline op de oxidatie van vet kan tot zes tot acht uur na een maaltijd duren, en dit betekent dat de hoogste oxidatiesnelheden van vet na een nacht vasten kunnen worden bereikt.Duursporters gebruiken vaak lichaamsbeweging zonder ontbijt als een manier om het vet-
oxidatieve vermogen van de spier te verhogen. Onlangs werd aan de Universiteit van Leuven in België een studie uitgevoerd waarin wetenschappers het effect onderzochten van een zes weken durend duurtrainingsprogramma dat drie dagen per week wordt uitgevoerd, elke sessie van één tot twee uur(6). De deelnemers trainden in de nuchtere of met koolhydraten gevoede toestand.
toen de training in nuchtere toestand werd uitgevoerd, merkten de onderzoekers een afname van het gebruik van glycogeen in spieren
, terwijl de activiteit van verschillende eiwitten die betrokken zijn bij het vetmetabolisme was verhoogd. Echter, vet oxidatie tijdens inspanning was hetzelfde in de twee groepen. Het is echter mogelijk dat er kleine maar significante veranderingen in het vetmetabolisme zijn na een nuchtere training; maar in deze studie zouden veranderingen in de vetoxidatie gemaskeerd kunnen zijn door het feit dat deze proefpersonen koolhydraten kregen tijdens hun experimentele proeven. Het moet ook worden opgemerkt dat de training na een nacht vasten kan verminderen uw oefening capaciteit en kan daarom alleen geschikt zijn voor lage – tot matige – intensiteit trainingssessies. De effectiviteit van een dergelijke training voor gewichtsvermindering is ook niet bekend.
duur van de inspanning-het is al lang vastgesteld dat oxidatie steeds belangrijker wordt naarmate de inspanning vordert. Tijdens ultra-uithoudingsvermogen oefening, kan vet oxidatie pieken van 1 gram per minuut bereiken, hoewel (zoals opgemerkt in Dieeteffecten)vet oxidatie kan worden verminderd als koolhydraten wordt ingenomen voor of tijdens inspanning. In termen van gewichtsverlies kan de duur van de oefening een van de belangrijkste factoren zijn, omdat het ook de meest effectieve manier is om het energieverbruik te verhogen.
wijze van bewegen – de wijze van bewegen heeft ook een effect op de vetoxidatie. Er is aangetoond dat de vetoxidatie bij een bepaalde zuurstofopname tijdens het lopen en hardlopen hoger is dan bij fietsen(7). De reden hiervoor is niet bekend, maar er is gesuggereerd dat het gerelateerd is aan het grotere vermogen per spiervezel bij het fietsen in vergelijking met dat bij het lopen.Geslachtsverschillen-hoewel sommige studies in de literatuur geen geslachtsverschillen in metabolisme hebben gevonden, wijzen de meeste studies nu op hogere percentages vetoxidatie bij vrouwen. In een studie waarin 150 mannen en 150 vrouwen over een breed scala van inspanningsintensiteiten werden vergeleken, werd aangetoond dat de vrouwen een hogere mate van vetoxidatie hadden over het hele scala van intensiteiten, en dat hun vetoxidatie een iets hogere intensiteit bereikte(8). De verschillen zijn echter klein en kunnen niet van enige fysiologische betekenis zijn.
voedingssupplementen
er zijn veel voedingssupplementen op de markt die beweren de vetoxidatie te verhogen. Deze supplementen omvatten cafeïne, carnitine, hydroxycitroenzuur (HCA), chroom, geconjugeerd linolzuur (CLA), guarana, citrus aurantium, Aziatische ginseng, cayennepeper, coleus forskholii, glucomannan, groene thee, psyllium en pyruvate. Op enkele uitzonderingen na, is er weinig bewijs dat deze supplementen, die op de markt worden gebracht als vetverbranders, daadwerkelijk verhogen vet oxidatie tijdens inspanning (zie Tabel 1).
een van de weinige uitzonderingen kan echter groene thee-extracten zijn. We hebben onlangs ontdekt dat groene thee-extracten de vetoxidatie tijdens het sporten met ongeveer 20%(4) verhogen. De mechanismen hiervan zijn niet goed begrepen, maar het is waarschijnlijk dat het werkzame bestanddeel in groene thee, epigallocatechinegallaat (EGCG – een krachtige polyfenol met antioxiderende eigenschappen) het
enzym catechol o-methyltransferase (COMT) remt, dat verantwoordelijk is voor de afbraak van noradrenaline. Dit kan op zijn beurt resulteren in hogere concentraties noradrenaline en stimulatie van lipolyse, waardoor meer vetzuren beschikbaar zijn voor oxidatie.
milieu-milieuomstandigheden kunnen ook van invloed zijn op het gebruikte type brandstof. Het is bekend dat de oefening in een hete omgeving glycogeengebruik zal verhogen en vette oxidatie zal verminderen, en iets gelijkaardig kan op grote hoogte worden waargenomen. Ook wanneer het extreem koud is, en vooral wanneer het rilt, lijkt het koolhydraatmetabolisme te worden gestimuleerd ten koste van het vetmetabolisme.
Inspanningstraining
momenteel is de enige bewezen manier om de vetoxidatie tijdens het sporten te verhogen, het uitvoeren van regelmatige fysieke activiteit. Oefening training zal up-reguleren van de enzymen van de vet oxidatie routes, verhoging mitochondriale massa, verhoging van de bloedstroom, enz., die allemaal hogere tarieven van vetoxidatie mogelijk maken.
onderzoek heeft aangetoond dat slechts vier weken van regelmatige lichaamsbeweging (driemaal per week gedurende
30-60 minuten) de oxidatiesnelheid van vet kan verhogen en gunstige enzymatische veranderingen kan veroorzaken(10). Er is echter te weinig informatie beschikbaar om conclusies te trekken over het optimale opleidingsprogramma om deze effecten te bereiken.
in één studie onderzochten we de maximale percentages van vetoxidatie bij 300 proefpersonen met verschillende fitnessniveaus. In deze studie hadden we zwaarlijvige en zittende personen, evenals professionele fietsers (9). VO2max varieerde van 20,9 tot 82,4 ml / kg / min. Interessant is dat, hoewel er een correlatie was tussen maximale vetoxidatie en maximale zuurstofopname, op individueel niveau, geschiktheid niet kan worden gebruikt om vetoxidatie te voorspellen. Wat dit betekent is dat er een aantal zwaarlijvige individuen die vergelijkbare vet oxidatie tarieven aan professionele fietsers (zie figuur 2)! De grote Inter-individuele variatie is gerelateerd aan factoren zoals dieet en geslacht, maar blijft voor een groot deel onverklaard.
gewichtsverlies oefenprogramma ‘ s
vetverbranding wordt vaak geassocieerd met gewichtsverlies, afname van lichaamsvet en toename van vetvrije massa. Er moet echter worden opgemerkt dat dergelijke veranderingen in lichaamsgewicht en lichaamssamenstelling alleen kunnen worden bereikt met een negatieve energiebalans: je moet minder calorieën eten dan je verbruikt, onafhankelijk van de brandstoffen die je gebruikt! De optimale oefening type, intensiteit, en de duur voor gewichtsverlies zijn nog onduidelijk. De huidige aanbevelingen zijn voornamelijk gericht op het verhogen van het energieverbruik en het verhogen van de exercitievolumes. Het vinden van de optimale intensiteit voor vet oxidatie zou kunnen helpen bij het verliezen van gewicht (vet verlies) en in gewicht onderhoud, maar bewijs voor dit ontbreekt momenteel.
het is ook belangrijk te beseffen dat de hoeveelheid tijdens inspanning geoxideerd vet
slechts klein is. De vetoxidatiesnelheden zijn gemiddeld 0,5 gram per min bij de optimale trainingsintensiteit. Dus om 1kg vetmassa te oxideren, is meer dan 33 uur lichaamsbeweging vereist! Lopen of lopen oefening rond 50-65% van VO2max lijkt een optimale intensiteit om vet te oxideren. De duur van de oefening speelt echter een cruciale rol, met een toenemend belang van vetoxidatie bij langere lichaamsbeweging. Natuurlijk heeft dit ook het potentieel om het dagelijkse energieverbruik te verhogen. Als oefening de enige interventie is die wordt gebruikt, is het belangrijkste doel meestal om het energieverbruik te verhogen en lichaamsvet te verminderen. In combinatie met een dieetprogramma wordt het echter vooral gebruikt om de afname van vetoxidatie tegen te gaan die vaak wordt gezien na gewichtsverlies (11).
samenvatting
hogere vetoxidatiepercentages tijdens inspanning weerspiegelen over het algemeen een goede trainingsstatus, terwijl lage vetoxidatiepercentages gerelateerd kunnen zijn aan obesitas en insulineresistentie. Gemiddeld stijgt de vetoxidatie bij matige intensiteiten van 50-65% VO2max, afhankelijk van de trainingsstatus van de individuen(2,8), met toenemende inspanningsduur, maar wordt onderdrukt door inname van koolhydraten. De overgrote meerderheid van voedingssupplementen hebben niet de gewenste effecten. Momenteel is de enige zeer effectieve manier om vetoxidatie te verhogen door middel van trainingstraining, hoewel het nog onduidelijk is wat het beste trainingsregime is om de grootste verbeteringen te krijgen. Tot slot is het belangrijk op te merken dat er een zeer grote interindividuele variatie in vetoxidatie is die slechts gedeeltelijk wordt verklaard door de hierboven genoemde factoren. Dit betekent dat hoewel de bovengenoemde factoren vetoxidatie kunnen beà nvloeden, kunnen zij vetoxidatietarieven in een individu niet voorspellen.
- J Appl Fysiol 60: 562-567, 1986
- Int J Sports Med 24: 603-608, 2003
- Int J Sports Met 26 Suppl 1: S28-37, 2005
- Am J Clin Nutr 87: 778-784, 2008
- J Sportsci 21: 1017-1024, 2003
- J Appl Physiol 104: 1045-1055, 2008
- metabolisme 52: 747-752, 2003
- J Appl Physiol 98: 160-167, 2005
- voeding 20: 678-688, 2004
- J Appl Physiol 56: 831-838, 1984
- Int J Obes Relat Metab Disord 17 Suppl 3: S32-36; discussie S41-32, 1993