(z originálu https://hiitscience.com/hiit-without-carbs-maybe-no-problem/)
Sacharidy a intenzivní svalový výkon
Mnoho vědeckých studií opakovaně ukázalo, že příjem sacharidů ve stravě je klíčový k podání vysoce intenzivního svalového výkonu. Tento předpoklad je všeobecně akceptován v literatuře zabývající se aplikovanou fyziologií, sportovním tréninkem a výživou (Burke & Hawley, 2018). A zatímco je příjem sacharidů v posledních letech velmi diskutován, doporučený příjem sacharidů pro sportovce se stále uvádí až 12/g/kg/den (tj. 900 g sacharidů pro 75 kg sportovce!) (Thomas, Erdman, & Burke, 2016).
V posledních letech se však objevuje stále více studií poukazujících na to, že takový extrémní příjem sacharidů, navíc udržovaný po dlouhou dobu sportovní kariéry, může způsobovat negativní zdravotní následky (Hansen, Hansen, & Sams, 2017; Ludwig, Willett, Volek, & Neuhouser, 2018; Maffetone & Laursen, 2016).
Původ tohoto dogmatu?
Zastavme se na chvíli a podívejme se na původní výzkumné studie, které byly příčinou vzniku přesvědčení o nezbytnosti vysokého příjmu sacharidů pro svalový výkon. Už v roce 1967 Bergstrom at al. (Bergström, Hermansen, Hultman, & Saltin, 1967) prezentovali úzkou souvislost mezi vyčerpáním svalového glykogenu a vznikem svalové únavy během zátěžového testu. Mnoho dalších výzkumných studií (Burke & Hawley, 2002; Burke et al., 2017; Langfort, Zarzeczny, Pilis, Nazar, & Kaciuba-Uscitko, 1997; Lima-Silva et al., 2013; O’Keeffe, Keith, Wilson, & Blessing, 1989; Pitsiladis & Maughan, 1999; Starling et al., 1997) provedených v dalších letech toto tvrzení opakovaně potvrzovalo. Kritická analýza všech těchto výzkumných studií však ukazuje, že se vždy jednalo o maximálně několikadenní omezení příjmu sacharidů. To znamená, tyto výzkumné studie byly provedeny u jedinců neadaptovaných na restrikci sacharidů ve stravě. Výsledky ukazující významné snížení svalového výkonu jsou pak zcela očekávatelné.
Avšak jsou tyto poznatky platné i pro jedince, kteří omezují příjem sacharidů po dlouhou dobu, nachází se ve stavu tzv. nutričně navozené ketózy (Volek, Noakes, & Phinney, 2015), a jsou na takovou stravu dlouhodobě adaptovaní?
12 týdenní „Low-carb“ a HIIT
V naší výzkumné studii (Dostal, Plews, Hofmann, Laursen, & Cipryan, 2019) jsme u rekreačně trénovaných jedinců omezili příjem sacharidů pod 50 g/den po dobu 12 týdnů. Tito jedinci podstoupili každý týden vysoce intenzivní intervalový trénink (HIIT) a intervalový test fyzické zdatnosti („30-15 Intermittent Fitness Test“, 30-15 IFT). I když byl pozorován určitý pokles výkonnosti v tomto testu po 2 týdnech restrikce sacharidů, probandi posléze obnovili svou výkonnost a dále dosahovali zlepšujících se výsledků podobně jako kontrolní skupina (tj. jedinci s vysokým příjmem sacharidů) (Graf 1).
Graf 1. Celkový dosažený čas (TTE, „total time to exhaustion“) při 30-15 IFT (Dostal et al., 2019). Vysvětlivky: VLCHF – dieta o velmi nízkém příjmu sacharidů a vysokém příjmu tuků, habitual diet – kontrolní skupina bez změny stravy (vysoko sacharidová dieta).
Navíc, podobně jako v naší předchozí studii (Cipryan, Plews, Ferretti, Maffetone, & Laursen, 2018), nebyl zaznamenám žádný pokles výkonnosti ani u zátěžového testu do vita maxima (Graf 2).
Graf 2. Celkový dosažený čas (TTE, „total time to exhaustion“) při spiroergometrickém testu do vita maxima (Dostal et al., 2019).
Vysvětlivky: VLCHF – dieta o velmi nízkém příjmu sacharidů a vysokém příjmu tuků, habitual diet – kontrolní skupina bez změny stravy (vysoko sacharidová dieta).
Jak je to možné?
Vysvětlení je asi jednodušší, než si myslíme. FASTER studie (Volek et al., 2016) ukázala, že klíčem pro zachování svalového výkonu při nízko sacharidové vysoko tukové dietě (VLCHF, „very low carbohydrate high fat“) je dostatečná adaptace. U jedinců na VLCHF dietě dochází k primárnímu využívání tuků jako zdroje energie. Ačkoli s velkou pravděpodobností se zásoby svalového glykogenu v prvních 2 týdnech restrikce příjmu sacharidů snižují, organismus si posléze začne vytvářet sacharidy v dostatečném množství z jiných zdrojů (tzv. glukoneogeneze z glycerolu, ketolátek, laktátu, pyruvátu a aminkyselin) (Cahill, 2006) a zásoby svalového glykogenu se obnoví v plné výši. Tato tzv. metabolická flexibilita umožňuje udržet glykogenové zásoby na vysoké úrovni, jak ukázala přelomová FASTER studie na základě svalové biopsie u jedinců dlouhodobě adaptovaných na VLCHF dietu (Volek et al., 2016) (Graf 3).
Graf 3. Změny svalového glykogenu po 180 min běhu na 64 % VO2max (Volek et al., 2016).
Vysvětlivky: HC/LC – vysoký/nízký příjem sacharidů, BL – před zatížením („BaseLine“), IP – bezprostředně po zatížení („Immediate Post-exercise“), PE-120 – 120 min po zatížení („Post-Exercise“). * signifikantní rozdíl od BL , ⴕ – signifikantní rozdíl od IP.
Znovu zdůrazněme, že k tomu došlo bez nutnosti vysokého příjmu sacharidů. Za zmínku také stojí, že restrikce příjmu sacharidů se ukazuje jako slibná efektivní strategie při prevenci a léčbě mnoha chronických onemocnění, jako neurodegenerativní onemocnění (Broom, Shaw, & Rucklidge, 2019), diabetes mellitus 1. (Schmidt et al., 2019) a 2. typu (Feinman et al., 2015), metabolický syndrom (Kwon, Lee, & Lee, 2017), onemocnění jater nezpůsobené alkoholem (Noakes & Windt, 2017) a rakoviny (Branco et al., 2016).
Závěrem, dostatečná dostupnost glykogenových zásob ve svalu je nezpochybnitelným předpokladem k podávání vysoce intenzivních svalových výkonů. Avšak nutnost dosáhnout těchto glykogenových zásob prostřednictvím vysokého příjmu sacharidů už není tak jednoznačná. Opravdu je to jediná cesta? Jak jsme ukázali, dlouhodobá restrikce příjmu sacharidů, energeticky vykompenzovaná vysokým příjmem tuků, může představovat alternativní způsob zachování dostatečných zásob svalového glykogenu. To vše bez zvýšeného zdravotního rizika, které extrémní příjem sacharidů přináší.
Jednou větou, HIIT v podmínkách dlouhodobé (12 týdenní) restrikce příjmu sacharidů nebyl problém.
Referenční seznam:
Bergström, J., Hermansen, L., Hultman, E., & Saltin, B. (1967). Diet, Muscle Glycogen and Physical Performance. Acta Physiologica Scandinavica, 71(2–3), 140–150. https://doi.org/10.1111/j.1748-1716.1967.tb03720.x
Branco, A. F., Ferreira, A., Simões, R. F., Magalhães-Novais, S., Zehowski, C., Cope, E., … Cunha-Oliveira, T. (2016). Ketogenic diets: from cancer to mitochondrial diseases and beyond. European Journal of Clinical Investigation, 46(3), 285–298. https://doi.org/10.1111/eci.12591
Broom, G. M., Shaw, I. C., & Rucklidge, J. J. (2019). The ketogenic diet as a potential treatment and prevention strategy for Alzheimer’s disease. Nutrition, 60, 118–121. https://doi.org/10.1016/j.nut.2018.10.003
Burke, L. M., & Hawley, J. A. (2002). Effects of short-term fat adaptation on metabolism and performance of prolonged exercise. Medicine and Science in Sports and Exercise, 34(9), 1492–1498. https://doi.org/10.1249/01.MSS.0000027690.61338.38
Burke, L. M., & Hawley, J. A. (2018). Swifter, higher, stronger: What’s on the menu? Science (New York, N.Y.), 362(6416), 781–787. https://doi.org/10.1126/science.aau2093
Burke, L. M., Ross, M. L., Garvican-Lewis, L. A., Welvaert, M., Heikura, I. A., Forbes, S. G., … Hawley, J. A. (2017). Low carbohydrate, high fat diet impairs exercise economy and negates the performance benefit from intensified training in elite race walkers. The Journal of Physiology, 595(9), 2785–2807. https://doi.org/10.1113/JP273230
Cahill, G. F. (2006). Fuel Metabolism in Starvation. Annual Review of Nutrition, 26(1), 1–22. https://doi.org/10.1146/annurev.nutr.26.061505.111258
Cipryan, L., Plews, D. J., Ferretti, A., Maffetone, P. B., & Laursen, P. B. (2018). Effects of a 4-Week Very Low-Carbohydrate Diet on High-Intensity Interval Training Responses. Journal of Sports Science & Medicine, 17(2), 259–268. Retrieved from http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29769827
Dostal, T., Plews, D. J., Hofmann, P., Laursen, P. B., & Cipryan, L. (2019). Effects of a 12-Week Very-Low Carbohydrate High-Fat Diet on Maximal Aerobic Capacity, High-Intensity Intermittent Exercise, and Cardiac Autonomic Regulation: Non-randomized Parallel-Group Study. Frontiers in Physiology, 10. https://doi.org/10.3389/fphys.2019.00912
Feinman, R. D., Pogozelski, W. K., Astrup, A., Bernstein, R. K., Fine, E. J., Westman, E. C., … Worm, N. (2015). Dietary carbohydrate restriction as the first approach in diabetes management: Critical review and evidence base. Nutrition, 31(1), 1–13. https://doi.org/10.1016/j.nut.2014.06.011
Hansen, N. W., Hansen, A. J., & Sams, A. (2017). The endothelial border to health: Mechanistic evidence of the hyperglycemic culprit of inflammatory disease acceleration. IUBMB Life, 69(3), 148–161. https://doi.org/10.1002/iub.1610
Kwon, Y.-J., Lee, H.-S., & Lee, J.-W. (2017). Association of carbohydrate and fat intake with metabolic syndrome. Clinical Nutrition, 6–11. https://doi.org/10.1016/j.clnu.2017.06.022
Langfort, J., Zarzeczny, R., Pilis, W., Nazar, K., & Kaciuba-Uscitko, H. (1997). The effect of a low-carbohydrate diet on performance, hormonal and metabolic responses to a 30-s bout of supramaximal exercise. European Journal of Applied Physiology, 76(2), 128–133. https://doi.org/10.1007/s004210050224
Lima-Silva, A. E., Pires, F. O., Bertuzzi, R., Silva-Cavalcante, M. D., Oliveira, R. S. F., Kiss, M. A., & Bishop, D. (2013). Effects of a low- or a high-carbohydrate diet on performance, energy system contribution, and metabolic responses during supramaximal exercise. Applied Physiology, Nutrition, and Metabolism, 38(9), 928–934. https://doi.org/10.1139/apnm-2012-0467
Ludwig, D. S., Willett, W. C., Volek, J. S., & Neuhouser, M. L. (2018). Dietary fat : From foe to friend ?, 770(November), 764–770.
Maffetone, P. B., & Laursen, P. B. (2016). Athletes: Fit but Unhealthy? Sports Medicine – Open, 2(1), 24. https://doi.org/10.1186/s40798-016-0048-x
Noakes, T. D., & Windt, J. (2017). Evidence that supports the prescription of low-carbohydrate high-fat diets: a narrative review. British Journal of Sports Medicine, 51(2), 133–139. https://doi.org/10.1136/bjsports-2016-096491
O’Keeffe, K. A., Keith, R. E., Wilson, G. D., & Blessing, D. L. (1989). Dietary carbohydrate intake and endurance exercise performance of trained female cyclists. Nutrition Research, 9(8), 819–830. https://doi.org/10.1016/S0271-5317(89)80027-2
Pitsiladis, Y. P., & Maughan, R. J. (1999). The effects of exercise and diet manipulation on the capacity to perform prolonged exercise in the heat and in the cold in trained humans. The Journal of Physiology, 517(3), 919–930. https://doi.org/10.1111/j.1469-7793.1999.0919s.x
Schmidt, S., Christensen, M. B., Serifovski, N., Damm‐Frydenberg, C., Jensen, J.-E. B., Fløyel, T., … Nørgaard, K. (2019). Low versus High Carbohydrate Diet in Type 1 Diabetes: A 12‐week randomized open‐label crossover study. Diabetes, Obesity and Metabolism, dom.13725. https://doi.org/10.1111/dom.13725
Starling, R. D., Trappe, T. A., Parcell, A. C., Kerr, C. G., Fink, W. J., & Costill, D. L. (1997). Effects of diet on muscle triglyceride and endurance performance. Journal of Applied Physiology, 82(4), 1185–1189.
Thomas, D. T., Erdman, K. A., & Burke, L. M. (2016). Position of the Academy of Nutrition and Dietetics, Dietitians of Canada, and the American College of Sports Medicine: Nutrition and Athletic Performance. Journal of the Academy of Nutrition and Dietetics, 116(3), 501–528. https://doi.org/10.1016/j.jand.2015.12.006
Volek, J. S., Freidenreich, D. J., Saenz, C., Kunces, L. J., Creighton, B. C., Bartley, J. M., … Phinney, S. D. (2016). Metabolic characteristics of keto-adapted ultra-endurance runners. Metabolism, 65(3), 100–110. https://doi.org/10.1016/j.metabol.2015.10.028
Volek, J. S., Noakes, T., & Phinney, S. D. (2015). Rethinking fat as a fuel for endurance exercise. European Journal of Sport Science, 15(1), 13–20. https://doi.org/10.1080/17461391.2014.959564
