In Teil 1 habe ich mich mit der Historie der Forschung zum Einsatz von Kohlenhydrate für sportliche Leistungserbringung befasst. Sie findet sich im Ausdauersport und weniger im Kraftsport oder Bodybuilding. Weiter konnten wir bereits definieren wie der Kohlenhydratstoffwechsel funktioniert und wann Kohlenhydrate als dominantes Energiesubstrat zum Einsatz kommen.
Dem Bedarf an Kohlenhydraten steht eine nur begrenzte Menge an Speicherplatz im menschlichen Körper zur Verfügung. Ein großer Anteil davon findet sich in den Muskeln und dient dort unweigerlich der Verwendung für muskuläre Arbeit.
Im heutigen Teil 2 geht etwas spezifischer um Erkenntnisse zum Energiebedarf der im Kraftsport und Bodybuilding abzudecken ist.
Weiter befassen wir uns mit der Rolle von Nahrungskohlenhydraten auf akute und chronische Leistung sowie mit Anpassungseffekten die Krafttraining auf den Kohlenhydratstoffwechsel auslöst.
Wer bei Carbs wirklich durchblicken möchte kämpft sich durch!
Metabolische Anforderungen an Kraftsport und Bodybuilding
Krafttraining ist nicht gleich Bodybuilding
Zyklisierte Planungen, eine Vielzahl an Variablen zur Trainingsgestaltung sowie größere Unterschiede bei Vorgaben in Abhängigkeit der priorisierten Zielsetzung machen es im Bereich Kraftsport und Bodybuilding schwer allgemein gültige Aussagen zur Substratnutzung zu definieren.
Wenngleich seit jeher debattiert wird (44), gestaltet die Mehrheit aller Bodybuilder deren Trainingsaufbau für maximale Hypertrophie im Rahmen von:
- 15 – 20 Sätzen pro Muskelgruppe und Woche (45, 46)
- wechselnden Wiederholungszahlen in den Bereichen 12 bis 20 bei einer Intensität im Bereich von 60 bis 80 %-1RM (45, 46)
- kurzen Satzpausen im Bereich von 60 bis 120 Sekunden (45, 46)
Wichtig ist es davon die typische Vorgehensweise eines kraftorientierten Trainingsaufbaus zu unterscheiden. Dieses findet vorwiegend
- mit niedrigeren Wiederholungszahlen pro Satz bis 6
- bei höheren Intensitäten über 85 %-1RM
- mit Ruhezeiten im Bereich über 3 Minuten zwischenh den Sätzen statt.
Aus Studien die sich mit den Energieverbrauch von Krafttraining befassen lässt sich ableiten, dass dieser ansteigt je mehr Muskulatur anteilig in die Bewegung eingebracht wird (z.B. Kniebeuge vs. Bankdrücken). Ebenso macht es einen Unterschied ob man große Muskeln oder kleine Muskeln trainiert (z.B. Gluteus vs. Bizeps) (47, 48). Natürlich sorgt die Ausführung von mehr Sätzen pro Übung zu einem höheren Energieverbrauch als nur ein Satz pro Übung (49). Höhere Wiederholungszahlen (10RM) mit kürzeren Satzpausen (30 bis 60 Sekunden) verbrauchen mehr Energie als niedrigere Wiederholungszahlen (5RM) mit längeren Satzpausen (3 bis 5 Minuten) (50). Neben diesen Größen spielt auch die gesamte Dauer der Performance (51) sowie die Zeit unter Spannung (52) eine gewichtige Rolle beim energetischen Verbrauch (52). Kaum einen bis keinen energetischen Unterschied stellt man in den regenerativen Phasen nach dem Training fest (51).
Unterschiede im typischen Trainingsaufbau von Krafttraining und Bodybuilding sorgen für unterschiedliche energetische Anforderungen.
Glykogen-Verbrauch weitaus niedriger als häufig propagiert
Entgegen dem was häufig propagiert wird, fällt der echte Glykogen-Verbrauch eines Krafttrainings weitaus geringer aus als vermutet. Roy und Tarnopolsky (53) zeigen beispielsweise eine 36 %-ige Reduktion der Glykogen-Bestände am Musculus vastus lateralis (Teil des Oberschenkelmuskeln) im Rahmen eines Ganzkörperzirkels (3 Sätze) mit insgesamt 3 Sätzen Beinpresse und 6 Sätzen Beinstrecker bei 80 %-1RM.
Pascoe et al (54) zeigen eine 29 %-ige Reduktion der Glykogen-Bestände der Oberschenkelmuskulatur (Vorderseite) nach 6 Sätzen zu je 6 Wiederholungen mit 70 %-1RM am Beinstrecker.
Noch etwas näher an der Praxis kam es bei Tesch et al (55) im Rahmen eines typisch Hypertrophie orientierten Trainingsaufbaus mit 5 Sätzen zu je 6 – 12 Wiederholungen bis zum Muskelversagen sowie Satzpausen im Bereich von 60 bis 90 Sekunden zu einem Rückgang bei Muskelglykogen um 26 %.
Haff et al (56) berichten von einer 40 %-igen Reduktion der Glykogen-Bestände mit 3 Sätzen zu je 10 Wiederholungen in Verbindung mit isokinetischem Training (entspricht nicht der gängigen Trainingsweise mit Hanteln und Standart-Trainingsgeräten).
Unter der Annahme das Krafttraining anteilig eher andere Muskelfasern aktiviert als aerobes Training untersuchten Koopman et al (57) diesen Unterschied energetisch und konnten ihn auch hier nachweisen. Mit 8 Sätzen zu je 8 Wiederholungen bei 75 %-1RM kam es zu einer durchschnittlichen Glykogen-Depletion von 33 % die in Typ II Fasern deutlich ausgeprägter ausfiel (40 bis 44 %) als in Typ I Fasern (24 %).
Nur zwei Untersuchungen befassten sich mit der Frage wie sich der Glykogen-Verbrauch in Abhängigkeit von der Trainingsintensität verändert. Bei Tesch et al (58) wurde Beinstrecken mit 30 %, 45 % oder 60 % des konzentrischen 1-RM durchgeführt. Nur das Training mit 60% sorgte für einen nennenswerten Glykogen-Verbrauch der in Zusammenhang mit der Anzahl rekrutierter Muskelfasen stand.
Die Studie wurde methodisch aufgrund des Zeitprotokolls und praxisferner RM-Bereiche für die Zielsetzung Kraftaufbau und auch Muskelaufbau zu Recht kritisiert (60).
Robergs et al (59) untersuchten den Verbrauch von Glykogen einmal mit 6 Sätzen zu je 6 Wiederholungen bei 70 %-1RM sowie 6 Sätzen zu je 12 Wiederholungen bei 35-1RM und stellten keinen signifikanten Unterschied im Glykogen-Verbrauch (jeweils etwa 30 %) fest.
Typisches Krafttraining sorgt für eine Depletion von Glykogenspeichern in trainierten Muskeln im Bereich bis etwa 40%. Wie viel Glykogen wirklich verbraucht wird hängt ab einer bestimmten Intensität (%-RM) am ehesten vom gesamten Trainingsvolumen ab.
Hoher Kohlenhydratbedarf insbesondere im Bodybuilding
Ebenfalls rar sind Studien die sich mit der Substratnutzung während Krafttraining befassen. Keul et al (61) ließen Gewichtheber 10, 5, 3, 2 oder 1 Wiederholung/en mit progressiver Lasterhöhung sowie 2-minütiger Satzpause bei Kniebeugen, Kreuzheben und Bankdrücken durchführen. Erst nach 10 Wiederholungen stellten die Forscher einen Anstieg des Blutlaktataufkommens fest, was für die tragende Rolle des alaktaziden anaeroben Stoffwechsel spricht.
Dieser stützt sich auf die Verwendung energiereicher Phosphate. Tesch et al (55) ließen Bodybuilder je 5 Sätze mit 6 bis 10 Wiederholungen bei Frontkniebeugen, Beinbeugen, Beinpresse und Beinstrecker bis zum Muskelversagen mit 80 %-1RM bei 2-minütiger Satzpause durchführen. Wie sich zeigte, stammten 46% der bereitgestellten Energie aus Phosphat-Creatin (PCr) und 26 % aus Glykogen.
Zudem stellten die Forscher eine Anhebung von Markern fest die auf eine vermehrte Glykolyse (Glykogenabbau) hindeuten. Die Studie belegt die tragende Rolle von sowohl Phosphat als auch von Glykogen für typisches Krafttraining. Weiteren Studien (62) und Schätzungen (46) zur Folge, stammt die für einen Satz bis zum Muskelversagen im Bodybuilding benötigte Energie zu 1,6 % aus ATP, zu 16,3 % aus der PCr-Hydrolyse und zu 82,1 % aus der Glykolyse. Krafttraining mit höheren Intensitäten scheint nicht derart auf die Glykolyse angewiesen zu sein. Es zeigten sich größere Flussraten bei PCr und Glykogen in Verbindung mit Sätzen bis zum Muskelversagen (63).
Neben der Wichtigkeit gefüllter PCr-Speicher stammt die meiste Energie eines typischen Trainingssatzes wie ihn Bodybuilder ausführen aus dem Abbau von Einfachzuckern. Je weniger Wiederholungen mit steigender Intensität ausgeführt werden verliert die Bereitstellung aus Kohlenhydraten an Bedeutung.
Rolle der Verfügbarkeit von Kohlenhydraten aus der Nahrung
Kohlenhydrate mehr als nur Energieträger
Empfehlungen für maximierte akute Kraftleistung aber auch zur Unterstützung der Versorgung für mehrere Trainingseinheiten pro Woche benennen eine Aufnahme von 4 bis 7 g Kohlenhydrate pro Kilogramm Körpergewicht und Tag (63). Für einen 80 kg schweren Athleten bedeutet dies die Aufnahme von 320 bis 560 g Kohlenhydrate pro Tag! - praxisnah? - eher nicht!
Glykogen wird in 3 verschiedenen Bereichen der Muskelzelle gespeichert und dort somit auch benötigt um die volle Funktionalität zu gewährleisten (64, 65). Die aktuelle Datenlage deutet darauf hin, dass die Aufrechterhaltung intramuskulärer Glykogen-Bestände über eine ausreichende Aufnahme von Kohlenhydraten notwendig ist um einerseits den direkten Energiebedarf zu decken und andererseits um den schnellen Kalziumtransport (65, 67, 68) für Kontraktionen insbesondere bei Typ II Fasern (66) aufrecht zu erhalten.
Aus biochemischer Sicht übernehmen Kohlenhydrate zusätzliche Aufgaben die in Verbindung mit Muskelkontraktionen stehen und über die eigentliche Versorgung mit Energie hinaus gehen.
Blutzuckerspiegel als Leistungskriterium
Eine Studie von Jacobs et al (69) befasste sich mit Veränderungen des Glykogen-Status in Abhängigkeit von Training und auch Ernährung. Die Forscher stellten eine signifikante Verringerung von Glykogen in Typ I und Typ II Fasern sowohl bei einer längeren Laufeinheit als auch bei einer Sprinteinheit fest. Verringerte Leistungswerte zeigten sich mit reduzierten Glykogen-Beständen auch im 1-RM Bereich unter dynamischer Kontraktion. Leveritt und Abernethy (70) verabreichten deren Probanden ausgehend von Glykogen-Depletion via Training eine kohlenhydratarme Kost für 2 Tage.
Verglichen mit einer Kontrollgruppe zeigte sich keine Veränderung des isokinetischen Drehmoments, wohl aber der Leistung bei Kniebeugen mit 80 %-1RM. Auch Mitchel et al (71) ließen Probanden Glykogen entleeren, verabreichten dieses Mal aber einmal High-Carb (7,6 g Kohlenhydrate pro Kilogramm Körpergewicht) oder Low-Carb (0,34 g pro Kilogramm Körpergewicht).
Hier zeigten sich keinerlei signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen bei absolvierten Übungen wie Kniebeuge, Beinpresse oder Beinstrecken. Mehrere Studien belegen auf der anderen Seite Verbesserungen der Kraftleistung durch die Verabreichung von Kohlehydraten vor dem Training und einer damit ausgelösten Anhebung des Blutzuckerspiegels (72 – 76).
Es steht die bis dato unbelegte Annahme im Raum, dass der Blutzuckerspiegel bei hohem Volumen im Krafttraining ein wichtigeres Leistungskriterium darstellt als der verfügbare Glykogen-Bestand.
Pre-Workout-Carbs nicht für jeden von größerer Bedeutung
Letztlich ist auch die Datenlage zu Effekten von Pre-Workout-Carbs nicht eindeutig.
Lambert et al (77) weisen verbesserte Leistungswerte mit 1 g Kohlenhydrate pro Kilogramm Körpergewicht bei 10 Sätzen Beinstrecken mit je 10 Wiederholungen und 3 Minuten Satzpause nach.
Haff et al (78) stützen die Ergebnisse auch in Verbindung mit 2 Trainingseinheiten täglich (79).
Krings et al (80) stellten dank Kohlenhydraten vor dem Training verbesserte Leistungswerte im hochintensiven Kraftbereich fest.
Der Klassiker Haferflocken vor dem Training sorgte hingegen bei Conley et al (81) nicht für verbesserte Leistungswerte bei einer Intensität von 65 %-1RM bis zum Versagen.
Ebenso erging es Vincent et al (82) die deren Probanden 8 verschiedene Übungen ausführen ließen, jedoch keinerlei signifikanten Unterschied auf Kraftwerte mit oder ohne Kohlenhydrate vor der Belastung feststellten.
Ähnliches ergab die Studie von Kulik et al (83) mit der Ausführung von 5 Sätzen a 5 Wiederholungen bei 85 %-1RM. Es gibt Grund zur Annahme, dass die Dauer der Belastung ausschlaggebender Faktor zu sein scheint. Wer sich bereits kohlenhydratreich (55 % der Gesamtkalorien) ernährt wird von einer gezielten Kohlenhydrat-Verabreichung vor dem Training nur profitieren, wenn die Einheit 50 Minuten und länger andauert und mehr als 10 Sätze mit 50 – 75 %-1RM umfasst. Für Bodybuilder in der Vorbereitungsphase mit eingeschränkter Zufuhr an Gesamtkohlenhydraten gewinnt die gezielte Verabreichung vor dem Training zunehmend mit der Dauer der Restriktionsphase an Bedeutung, wenngleich hierzu noch besser geforscht werden muss.
Gesamtverfügbarkeit sowie die Dauer der Belastung entscheiden darüber wie Sportlerinnen und Sportler im Einzelfall von einer gezielten Verabreichung von Kohlenhydraten vor dem Training profitieren.
Moderate Kohlenhydratzufuhr kein Problem
Studien die sich generell mit Low-Carb und Kraftleistungen bei gesunden Probanden befassen sind rar. Aus immerhin 3 Studien geht in Verbindung mit eingeschränkter Kohlenhydratverfügbarkeit über 7 bis 21 Tage kein signifikanter Nachteil verglichen mit kohlenhydratreicher Kost hervor (84 – 86). Unklar ist allerdings, ob das anberaumte Defizit bei Kohlenhydraten schon ausreichend war, um negative Effekte auszulösen. In allen Fällen lag die Versorgung noch bei 30 % der Gesamtkalorien!
Bei CrossFit-Athleten zeigen Escobar et al (87) in Verbindung mit einer nur 12-minütigen Trainingseinheit Vorteile mit steigender Verabreichung von 3 bis 6g Kohlenhydrate pro Kilogramm Körpergewicht und Tag. Dank dieser Ergebnisse liegt der Schluss nahe, dass eine moderate Aufnahme von Kohlenhydraten im Bereich von 30 bis 42 % der Gesamtkalorien keinen negativen Einfluss auf Kraftleistungen ausübt. Mit steigendem Trainingsvolumen und damit verbunden erhöhtem Verbrauch könnten mehr Kohlenhydrate von Vorteil sein.
In Hinblick auf Kraftleistungen scheint eine moderate Zufuhr von Kohlenhydraten im Bereich von 30 bis 42% der Gesamtkalorien keinen Nachteil für einen großen Teil aller konventionell Trainierenden zu bedeuten.
Keto kein Problem zumindest über einige Wochen
Nicht eindeutig gilt auch die Studienlage zu völliger Kohlenhydratrestriktion auf die Kraftleistung. 7 Tage Kohlenhydratentzug sorgten bei Sawyer et al (88) für leicht verbesserte Leistungswerte und eine Gewichtsreduzierung um durchschnittlich 1,8 kg verglichen mit einer normalen Kohlenhydrateinnahme. Die Probanden bei Paoli et al (89) hielten sich sogar 30 Tage an eine ketogene Diät. Auch hier ließen sich keine signifikanten Leistungseinbußen nachweisen.
10 Wochen ketogene Ernährung sorgten bei Wilson et al (90) verglichen kohlenhydratreicher Mischkost für vergleichbare Werte. Nachdem die Forscher allen Probanden 10 Tage lang 265 g Kohlenhydrate zuführten, zeigten sich sogar Leistungsverbesserungen in der ketogenen Gruppe die in der Standartgruppe nicht nachweisbar waren. Insgesamt deutet die Studienlage nicht auf negative Beeinträchtigungen der Kraftleistung ausgelöst durch kurzfristigen Kohlenhydratentzug im Rahmen einer ketogenen Diät hin. Weiter Forschung ist hierzu jedoch notwendig, da all die vorhandene Literatur sich im Bereich weniger Wochen bewegt.
Wenige Wochen unter völligem Kohlenhydratentzug scheinen sich nicht stark auf Kraftwerte auszuwirken. Wie es bei einer länger andauernden Restriktion aussieht wurde bis zum heutigen Tag nicht untersucht.
Anpassungseffekte von Training und Muskelglykogen auf die Muskulatur
Interessanter Effekt von Post-Workout-Carbs
Insulin und IGF-1 sind für ihre tragende Rolle den Anabolismus von Skelettmuskulatur betreffend, aber auch für die Hemmung von Proteinabbau bekannt. Die Aufnahme von Kohlenhydraten fördert besagte Insulinausschüttung und leitet damit einen zelluläre Signalkaskade ein die nicht nur die Glukoseaufnahme, sondern auch die Muskelproteinsynthese fördert und Proteinabbau hemmt (91 – 95).
Wie gezeigt, ist Krafttraining in der Lage den muskulären Glykogen-Gehalt im Bereich von 23 – 3 6 % zu reduzieren (53, 59). Eine solche Veränderung kann zur Hochregulierung von AMPK führen welches seinerseits in der Lage ist muskuläre ATP-Level zu verringern. Inwieweit auch eine Verringerung des mTOR-Pfades daran beteiligt ist wird aktuell diskutiert (96-99). Interessanterweise zeigen Camera et al (100) das verglichen mit weiter bestehender Glykogen-Depletion ein Widerstandstraining plus Verabreichung von Kohlenhydraten zum Ausgleich der Glykogen-Bestände nach dem Training besagte Effekte auf AMPK und potenziell auch mTOR verhindert, selbst wenn nüchtern trainiert wurde.
Kohlenhydrate nach dem Training verhindern möglicherweise negative Effekte auf zellulärer Ebene
Proteinstoffwechsel kein Argument
Wenngleich die Verwendung von Kohlenhydraten nach dem Training zur Ausschüttung von Insulin gerne PRO Muskelproteinsynthese und CONTRA Muskelproteinabbau empfohlen wird zeigen Studien hier, dass ein insulinogener Effekt wie er von Protein ausgeht in den meisten Fällen bereits für besagte Wirkung ausreicht (101).
Tatsächlich sind Insulinkonzentrationen von 15 IU/ml ausreichend für eine 48 %-ige Reduzierung bei Proteinabbau (102). Insulinkonzentrationen von 30 bis 167 IU/ml versprechen keinen zusätzlichen Vorteil. Eine aktuelle Meta-Analyse (103) bestätigt den Proteinabbau hemmenden Effekt von Insulin der schon mit der Verabreichung essentieller Aminosäuren in ausreichendem Maße stattfindet. Auch Trommelen et al (104) kommen zu diesem Ergebnis.
Koopman et al (105) berichten von ausbleibenden positiven Veränderungen einer Verabreichung von 0,6 g pro Kilogramm Körpergewicht Kohlenhydrate nach dem Training verglichen mit 0,15 g pro Kilogramm Körpergewicht auf die Muskelproteinsynthese, sofern zeitgleich 0,3 g Protein pro Kilogramm Körpergewicht verabreicht werden.
Trotz 5-fach erhöhter Insulinmenge stellten Stapleset al (106) mit der Zugabe von 50 g Kohlenhydraten zu 25 g Protein keine zusätzliche positive Veränderung bei Muskelproteinsynthese oder Muskelproteinabbau fest.
Die aktuelle Wissenschaft zeigt, dass weder der Glykogen-Gehalt der Muskulatur noch der Effekt von Kohlenhydraten nach dem Training Anpassungen des Proteinstoffwechsels auf Widerstandstraining fördern so lange eine ausreichende Menge Protein verabreicht wird.
Resümee
In Teil 2 haben wir wahrlich eine Menge interessanter Details erfahren.
So wissen wir nun, dass aus energetischer Sicht Krafttraining und das Training eines Bodybuilders durchaus anders zu bewerten sind.
Generell kann man festhalten, dass der echte Glykogen-Verbrauch mit Krafttraining weitaus geringer ausfällt als dieser angenommen wird. Anstelle des Glykogen-Bestands der Muskulatur könnte ein konstanter Blutzuckerspiegel während des Trainings eine wichtigere Rolle für die Aufrechterhaltung von Kraftleistungen einnehmen.
Je länger eine Trainingseinheit andauert und je niedriger die Gesamtverfügbarkeit ausfällt gewinnt der getimte Einsatz von Pre-Workout-Carbs an Bedeutung. Kohlenhydrate-moderate Ernährungsformen wie HBN (Human Based Nutrition) stellen aus Sicht von Kraftleistungen kein Hindernis dar.
Dies kann man auch von ketogenen Ernährungsformen berichten, allerdings nur im Rahmen weniger Wochen.
Letztlich scheint die Zufuhr von Kohlenhydraten aus biochemischer Sicht einen Vorteil möglichen zu erbringen, während man aus Gründen einer ansteigenden Proteinsynthese oder einer Hemmung des Proteinabbaus nicht zwangsläufig auf Kohlenhydrate nach dem Training setzen braucht, sofern ausreichend Protein verabreicht wird um insulinogenen Effekte zu vermitteln.
Bleibt dran – In Teil 3 geht es nochmals spezifisch um die Verwendung von Kohlenhydraten im Wettkampf-Bodybuilding!
Sportliche Grüße
Holger Gugg
www.body-coaches.de
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(116) https://www.mdpi.com/2075-4663/5/4/76
(117) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/1248983
(118) https://jissn.biomedcentral.com/articles/10.1186/1550-2783-11-20
(119) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25926019
(120) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12902321
