Anders als im Ausdauersport wo man Kohlenhydrate als unerlässlich für maximale Performance am Wettkampftag ansieht, verstecken sich Carbs im Kraftsport bis dato hinter Protein als dem Makronährstoff um den man sich die meisten Gedanken macht. Variablen wie verschiedene Trainingsprogramme, Trainingsvolumen, unterschiedliche Intensitäten oder Satzpausenintervalle machen es schwierig die absolute Notwendigkeit von Kohlenhydraten für Kraftsport genau zu definieren.
Ergebnisse aus Studien zeigen einerseits, dass eine Kohlenhydratbeschränkung sich nicht zwangsläufig auf Anpassungen der Kraftleistung auswirkt. Sie belegen aber auch, dass maximale Kraft- und Kraftausdauerwerte durchaus an eine ausreichende Verfügbarkeit von Kohlenhydraten gebunden sind. Untersuchungen berichten weiter davon das Kohlenhydrate bei der Anregung der Muskelproteinsynthese nach dem Training keinen zusätzlichen Vorteil bieten solange genug Protein verabreicht wird.
Trotz dieser Feststellungen ist man sich bis dato nicht im Klaren darüber, wie sich chronische Kohlenhydratbeschränkung im Sinne von Low-Carb oder No-Carb auf die Zielsetzung Muskelhypertrophie auswirkt.
Dieser neue 3-Teiler wird soweit möglich Licht ins Dunkel bringen, indem er sich mit der aktuell verfügbaren Datenlage zur Verabreichung bzw. Verfügbarkeit von Kohlenhydraten in Hinblick auf Kraftleistungen und Muskelaufbau aber auch das subjektive Erscheinungsbild eines Athleten aus dem Bodybuilding am Wettkampftag befasst.
Kleine Kohlenhydrat-Historie
Im 19. und frühen 20. Jahrhundert demonstrierten Wissenschaftler in damals bahnbrechenden Experimenten das Kohlenhydrate und Fett als energiegebende Makronährstoffe vom Körper einerseits in Abhängigkeit von der Intensität der Belastung und andererseits von der Verfügbarkeit unterschiedlich stark oxidiert (verbraucht) werden.
1924 führten Forscher der Harvard University Untersuchungen im Rahmen des Boston-Marathon durch und stellten dabei fest, dass der Blutzuckerspiegel der Athleten sich von Etappe zu Etappe senkte (7). Gleichzeitig stellten sie einen Bezug zwischen dem Blutzuckeraufkommen, dem Kohlenhydratverbrauch und der Leistungserbringung her. In einer Folgestudie verabreichten die Forscher denselben Athleten am Tag vor dem Wettkampf sowie unmittelbar vor Beginn des Laufs größere Mengen an Kohlenhydraten (8). Wie sich zeigte verringerten sich die Blutzuckerschwankungen vor und nach dem Lauf.
In diesem Zuge blieben Müdigkeitssymptome aus und es kam zu einem subjektiven Anstieg mentaler Stärke. Auf diese ersten Studien die den kausalen Zusammenhang zwischen der Verfügbarkeit von Kohlenhydraten und sportlicher Leistung herstellten folgten in den 1960ern weitere Untersuchungen. Diese untermauerten den Effekt kohlenhydratreicher Kost die Ausdauerleistung generell aber auch akut in Hinblick auf Müdigkeitssymptome unter Wettkampfbedingungen (8 – 11). In den 1970er Jahren wies man weiter nach, dass kohlenhydratreiche Ernährung deshalb so gut funktioniert, weil sie den Glykogen-Gehalt der Muskulatur maximiert und damit auch die Zeit erhöht in der dieses Substrat zur Energiegewinnung herangezogen werden kann (12). Was man damals herausfand ist heute als „Carb-Loading“ bekannt (13, 14) wie es generell im Ausdauersport breite Anwendung findet (1, 15).
Fazit
Sportler der heutigen Zeit profitieren von wissenschaftlicher Arbeit die vor beinahe 100 Jahren ihren Ursprung findet. Noch heute haben viele der damaligen Erkenntnisse Gültigkeit.
Kohlenhydrate führen ein Schattendasein im Kraftsport
Was im Ausdauersport als etabliert gilt, gestaltet sich im Kraftsport und Bodybuilding gänzlich anders. Hier genießt Protein höchste Aufmerksamkeit (16), während tatsächliche Effekte von Kohlenhydraten auf Krafttraining in der Diskussion stehen (17). Kraftsportler und Bodybuilder verwenden Kohlenhydrate hauptsächlich:
- um Muskelglykogen für anstehende intensive Belastungen zu befüllen
- um Regeneration und Adaption des Muskelapparates nach dem Training zu fördern (18)
- um akut das Aussehen zu verbessern (Vermehrte Einlagerung von Kohlenhydraten und Wasser in den Muskeln für eine pralle Optik) (19)
- um die Körperzusammensetzung im Sinne einer gezielten Reduzierung von Kohlenhydraten aber auch Fettsäuren zu verbessern (20)
Fazit
Im Kraftsport und Bodybuilding führen Kohlenhydrate eher ein Schattendasein. Alles dreht sich um Bedarfsdeckung bei Protein und dennoch lassen sich einige Situationen definieren bei denen auch diese Sportler bereits gezielt zu Kohlenhydraten greifen.
Der Kohlenhydratstoffwechsel
Über die Nahrung werden Kohlenhydrate zuerst im Speichel (Speichelamylasen) und weiter im Darm von Pankreasamylasen enzymatisch gespalten. Endprodukte aller Kohlenhydratformen sind Glucose oder Fructose. Beiden werden über den Darm dank bestimmter Transporter ins Blut aufgenommen (21).
Glucose versteht sich als wichtigste Energiequelle für das zentrale Nervensystem (inkl. Gehirn), die Erythrozyten und natürlich für hoch-intensive Muskelkontraktionen. Auch für volle geistige und körperliche Leistungsfähigkeit wird Kohlenhydraten im Sinne der Aufrechterhaltung eines konstanten Blutzuckerspiegels eine wichtige Bedeutung zugesprochen. Zeitgleich ist man sich aber des nicht essentiellen Charakters dieses Makronährstoffs bewusst (heißt, der Mensch kann gänzlich ohne die Zufuhr von Kohlenhydraten leben!) (22).
Bei nicht ausreichender Zufuhr über die Nahrung werden zunächst Hepatozyten in der Leber aktiv. Sie sorgen für die Freisetzung von Glucose aus der Leber um peripheres Gewebe damit zu versorgen (Glucose-6-Phsophatase-System) (23, 26). Gesteuert wird deren Aktivität von mehreren Signalgebern und Botenstoffen wie Glukagon, Cortisol, Adrenalin und anderer Hormone (24, 25). Bei einem Überschuss kann Glucose auch in der Leber gespeichert werden. Das hier maßgeblich regulierende Hormon nennt sich Insulin (24, 25).
Die Speicherkapazität für Kohlenhydrate begrenzt sich im menschlichen Körper auf etwa 100 g Glykogen in der Leber und ca. 400 g oder besser 1,5 g pro 100 g in der Skelettmuskulatur. Gerade der muskuläre Glykogenspeicher kann in Abhängigkeit von vorhandener Muskelmasse und dem Trainingsstatus variieren.
Interessant ist im Gegensatz hierzu, dass der Mensch kein Problem damit hat 20 und mehr Kilogramm an Fettsäuren als Triglyceride im Fettgewebe zu speichern (22).
Aus heutiger Sicht sind Kohlenhydrate für Krafttrainierende und Bodybuilder interessant:
- Für hochintensive Muskelkontraktionen
- Für die Verfügbarkeit von Muskelglykogen
- Für die Regeneration von verbrauchtem Muskelglykogen
- Für mehr Leistung
Fazit
Der Kohlenhydratstoffwechsel läuft über Glucose als dominante Zuckerform sowie Glykogen als Speicherform. Die Speicherkapazität für Kohlenhydrate ist stark begrenzt. Energie aus Fettsäuren kann demgegenüber schier unendlich im menschlichen Körper gespeichert werden.
Muskelglykogen und die Kontraktion
Kohlenhydrate für anaerobe Belastungen
Muskelkontraktion ist ausschließlich möglich über ATP als universelles Energiesubstrat. Bei einer Belastungsdauer von 30 bis 180 Sekunden wird das benötigte ATP hauptsächlich über den Vorgang der Glykolyse (Abbau von Einfachzucker) gebildet. Sofern verfügbar, ist Glykogen bei anaeroben Belastungen (höhere Intensität für welche die Verfügbarkeit von Sauerstoff zur Energiegewinnung nicht ausreicht) das bevorzugte Energiesubstrat (27, 28).
Auch aus dem Blut (Blutzucker) wird bei vermehrtem Bedarf Glucose bereitgestellt (29). Sich reduzierende Glykogen-Bestände sowie ein erhöhtes Aufkommen an Stoffwechselneben- oder Endprodukten (z.B. Laktat) sorgen für verringerte Leistungsfähigkeit der Muskulatur und eintretende Ermüdung (12, 30, 31). Ermüdung mindert akut zwar Leistungswerte, sorgt mittelfristig jedoch für Adaptionsvorgänge wie größere Muskelfaserrekrutierung (32 – 34) oder Dickenwachstum und ist aus diesem Grund nicht gänzlich negativ anzusehen.
Skelettmuskulatur als größtes Depot für Kohlenhydrate
Skelettmuskulatur macht etwa 40 % unseres gesamten Körpergewichts (beim „normal-muskulösen“) aus. In ihr finden sich 50 bis 75 % aller Körperproteine, folglich finden dort auch 30 bis 50 % des Gesamt-Protein-Turnovers in unserem Körper statt.
Der Skelettmuskel besteht zu 75 % aus Wasser, zu 20 % aus Protein und zu 5 % aus sonstigen Bestandteilen wie Mineralstoffen, Lipiden und Kohlenhydraten (Glykogen) (36). Trotz dieser geringen Zahl handelt es sich bei der Muskulatur um das hauptsächliche Reservoir für Glykogen. Verabreicht man Probanden größere Mengen Kohlenhydrate und bringt sie in einen hyperinsulinämischen Zustand (hohes Insulinaufkommen im Blut) lässt sich nachweisen das 80% der über den Darm aufgenommenen Kohlenhydrate in der Muskulatur landen. Ins Fettgewebe schaffen es mit einer Glukoseinfusion gerade einmal ca. 5 %, was die tragende Rolle der Muskulatur als größtes und wichtigstes Depot für Kohlenhydrate unterstreicht (37, 38).
Interessant
Verglichen mit nicht sportlichen Personen können Bodybuilder 50 bis sogar 100 % mehr Gesamtglykogen speichern (55)
So schaffen es Kohlenhydrate in die Zellen
Mehrere Prozesse unterstützen einen konstanten Glukosetransport in kontrahierende Muskeln. So sorgt das Anspannen eines Muskels für die Erhöhung des zytoplasmatischen Kalziumstatus sowie für eine Veränderung des muskulären Energiestatus (erhöhtes AMP/ATP-Verhältnis).
Beiden misst man eine gewisse Bedeutung für die muskuläre Glukoseaufnahme bei (39, 40). Hypoxie (Sauerstoffarmut) sowie eine Anhäufung freier Radikale werden im Rahmen von Muskelkontraktionen ebenfalls als Auslöser einer vermehrten Glukoseaufnahme angesehen (39, 41). Ein stärkerer Glukosetransport in die Muskelzelle ruft weiter ein erhöhtes Aufkommen sog. Glukose-Taxis mit dem Namen GLUT-4 auf den Plan (42).
Genauer gesagt wandern besagte Taxis vom Sarkoplasma (lebender Zellinhalt der Muskelzelle) zum Sarkolemm (Zellmembran) (23). Nach muskulärer Betätigung wird das Enzym Glykogensynthase aktiviert. Es fördert in Zusammenhang mit einer ausreichenden Verfügbarkeit geeigneter Kohlenhydrate eine erhöhte Glykogen Konzentration im Muskel (11, 14).
Inwieweit auch ein belastungsbedingter Glykogenabbau eine Rolle bei der Wiederherstellung von Glykogen-Beständen spielt muss erst noch genauer erforscht werden (43).
Fazit
Kohlenhydrate übernehmen im Körper eine wichtige Rolle als Energielieferant für die anaerobe Energiebereitstellung unter Bildung von Stoffwechselprodukten. Die Skelettmuskulatur fungiert dabei als größtes verfügbares Depot für Kohlenhydrate (Glykogen) in welchem bei einer Verabreichung über Nahrung auch ein Großteil landet. Muskelkontraktionen beeinflussen über eine Reihe von Mechanismen gezielt die vermehrte Einlagerung von Glucose in die Muskulatur.
Resümee
Mit den Basics zur Bedeutung von Kohlenhydraten, zum Kohlenhydrstoffwechsel sowie zur Speicherfähigkeit und der ursprünglich aus dem Ausdauersport stammenden Forschung sind wir nun in der Lage in Teil 2 einzusteigen.
Hier geht es um metabolische Anforderungen an Kraftsport sowie Bodybuilding und in diesem Zusammenhang weiter um die Rolle der Verfügbarkeit von Kohlenhydraten aus der Nahrung und Anpassungseffekten die Krafttraining auf den Kohlenhydratstoffwechsel ausübt.
Stay Tuned…
Sportliche Grüße
Holger Gugg
www.body-coaches.de
Quellen
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(2) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26154050
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(4) Zuntz N. - Über die Bedeutung der versehiedenen Nährstoffe als Erzeuger der Muskelkraft. Pflugers Arch. 1901; 83: 557-571.
(5) Frentzel J, Reach F. – Untersuchungen zur Frage nach der Quelle der Muskelkraft. Pflugers; Arch. 1901; 83: 477-508.
(6) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1263890/
(7) https://jamanetwork.com/journals/jama/article-abstract/240244
(8) https://jamanetwork.com/journals/jama/article-abstract/236976
(9) https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1111/j.1748-1716.1967.tb03608.x
(10) https://jamanetwork.com/journals/jama/article-abstract/344141
(11) https://www.nature.com/articles/210309a0
(12) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/5558241
(13) https://journals.lww.com/nutritiontodayonline/Citation/1968/06000/Something_Old_and_Something_New_Very_New.2.aspx
(14) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/5584523
(15) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23846824
(16) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/28642676
(17) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27993175
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Bildquellen
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