Kulhydrat – superoktan for udholdenhedsatleter

De Olympiske Lege er stadig i fuld gang, og med verdens bedste atleter samlet på én gang vil det i mange discipliner være marginaler, der afgør fordelingen af medaljer. Adskillige OL-discipliner er karakteriseret ved en høj arbejdsintensitet, og nogle af disse tilmed også en lang varighed. Vinderen af mændenes maratonløb krydser eksempelvis målstregen efter cirka 2 timers arbejde ved en belastning svarende til cirka 90 % af løbernes maksimale pulsfrekvens, mens rytterne i landevejscykelløbet typisk er i sadlen i 5-6 timer, efter en blanding af lette, moderate og meget intense arbejdsperioder undervejs.

Særligt i forbindelse med længere konkurrencer som disse spiller atleternes kostsammensætning en central rolle, og en forkert ernæringsstrategi før og under konkurrencerne kan have afgørende negative konsekvenser for præstationen.

Konkurrencerne indenfor udholdenhedssportsgrene kræver naturligvis en stor mængde energi, og hertil har atleterne to primære energikilder til rådighed – fedt og kulhydrat. Dette har man vidst siden ca. år 1900, hvor Nathan Zuntz (1847-1920) viste, at fedt i sig selv er en energikilde. Indtil da troede man faktisk, at fedt skulle omdannes til kulhydrat, før det kunne anvendes som energikilde i musklerne. Zuntz observerede dog også, at iltkravet i forbindelse med fysisk aktivitet var forøget efter indtag af en fedtrig diæt.

Sidenhen, i år 1920, bemærkede August Krogh (1874-1949) og Johannes Lindhard (1870-1947) desuden, at præstationsevnen under højintenst arbejde var forringet efter indtag af en fedtrig diæt. Allerede tidligt har man altså kunnet konstatere, at man med diæten kan ændre på kroppens valg af energikilde, men samtidig også, at overgangen til en fedtholdig diæt kan påvirke præstationsevnen.

Muskelglykogen – en værdifuld men begrænset energikilde

Kroppens største kulhydratlager er musklernes lager af de lange forgrenede kæder af 10.000 sukkermolekyler – kaldet glykogen. Efter introduktionen af muskelbiopsien gennemførte Jonas Bergstrøm og hans kollegaer i 1967 et skelsættende studie, som tydeligt viste, at udholdenhedspræstationsevnen var afhængig af tilgængeligheden af glykogen i den arbejdende muskulatur.

For atleter er det derfor også en væsentlig udfordring, at størrelsen på dette kulhydratlager er begrænset, og at det reduceres hurtigt under højintenst arbejde. Perioder med udholdenhedstræning samt en kost med et højt indhold af kulhydrater i dagene op til konkurrence har dog vist sig at forøge lagringen af muskelglykogen, og de olympiske udholdenhedsatleters muskler har derfor en forbedret evne til at lagre glykogen i sammenligning med mindre trænede individers muskler.

Selvom man altså i mere end 50 år har vidst, at mangel på muskelglykogen hæmmer udholdenhedspræstationsevnen, er de bagvedliggende mekanismer dog fortsat kun delvist forstået. I vores forskningsenhed forsøger vi derfor at forstå glykogens rolle(r) for muskelcellens funktion.

I en række studier har vi undersøgt, hvordan tilstedeværelsen af glykogen påvirker flere af de centrale mekanismer, der i sidste ende fører til sammentrækninger/kraftudvikling i muskelfibrene. Vi har blandt andet vist, hvordan energikrævende bestanddele i muskelfiberen som natrium-kalium pumpen, der sikrer, at det elektriske signal fra nervesystemet kan overleveres til muskelfiberen, fungerer mest optimalt under tilstedeværelse af glykogen.

Samtidig har resultaterne i andre studier med veltrænede udholdenhedsatleter indikeret, at glykogen også fremmer den ikke-energikrævende og yderst vigtige proces, hvor kalcium frisættes fra muskelcellerne til proteiner, der kan trække sig sammen og dermed igangsætte den mekaniske sammentrækning af muskelfiberen.

Glykogen er altså mere end blot en energikilde, og flere studier har vist, hvordan en høj tilstedeværelse af energi – i form af ATP – ikke understøtter muskelfiberens behov optimalt uden glykogens tilstedeværelse. Det ser altså ud til, at en høj evne til at lagre og nedbryde glykogen er vigtig, når sporten stiller krav om hurtige og gentagne muskelsammentrækninger.

Beliggenhed, beliggenhed, beliggenhed

Vores forskning har desuden vist, at glykogen ikke blot skal betragtes globalt i muskelcellen. Natrium-kalium-pumperne, kalcium-frisætningskanalerne og de proteiner, der sørger for at generere kraft i muskelfibrene, er placeret forskellige steder i muskelcellen, og det samme gælder glykogenmolekylerne.

Vores hypotese er, at de forskellige ”glykogenpools” er lokaliseret strategisk ift. lokalt at supportere de energikrævende processer, der findes forskellige steder i muskelcellen. Vi tror på, at denne fordeling af glykogen i cellen gør, at ATP kan produceres meget tættere på det sted, hvor det skal bruges.

Udtømmes en af disse specifikke glykogenpools er det derfor sandsynligt, at der lokalt kan opstå energimangel, og at dette kan hæmme vigtige trin i aktiveringen af muskelcellen og i sidste ende præstationsevnen.

Vi har tidligere vist, hvordan glykogenmængden i disse specifikke ”pools” er relateret til funktionen af de lokale processer, der ligger til grund for musklens sammentrækningsevne, og dette understreger igen vigtigheden af at have glykogen til rådighed i forskellige dele af muskelcellen.

Diætmanipulation – fremtidens ernæringsstrategi for atleter?

Som beskrevet i ovenstående ved vi i dag en del om, hvordan man med kosten kan manipulere med kroppens valg af forskellige energikilder under længerevarende udholdenhedsarbejde, men trods denne viden er vandene fortsat delte i forhold til, hvordan kostens fordeling af fedt og kulhydrater bør være hos udholdenhedsatleter.

I forbindelse med konkurrencer ved moderate og høje intensiteter vil glykogentanken løbende tømmes, selvom man som atlet indtager kulhydrat undervejs i konkurrencen, og fedt vil i stedet blive det dominerende brændstof.

Desværre foregår omsætningen af fedt relativt langsomt, og evnen til at udføre moderat og højintenst arbejde forringes derfor væsentligt, når kroppens kulhydratlagre reduceres til et kritisk niveau. Det er her, man populært sagt ”møder muren”.

Men hvad nu hvis man som atlet kunne forbedre kroppens evne til at anvende fedt som energikilde? Kunne man så spare på muskelglykogenet og få det til at holde længere, for derved at præstere bedre i udholdenhedsdisciplinerne?

En række uhensigtsmæssige tilpasninger

Efter mange år med udholdenhedstræning besidder olympiske udholdenhedsatleter en høj kapacitet til at nedbryde fedt som energikilde, men denne kapacitet kan faktisk forøges på blot få uger ved at overgå til en diæt, der er rig på fedt og lav på kulhydrat – selv hos i forvejen veltrænede eliteatleter.

Af den årsag findes der adskillige motionister, eliteatleter og trænere, der sværger til en kost, hvor kulhydraterne fylder meget lidt, og der er på de sociale medier og i videnskabelige sammenhænge opstået en til tider hård diskussion om relevansen af en fedtrig diæt for udholdenhedsatleter.

Trods en forbedret evne til at forbrænde fedt er det dog meget vanskeligt at få øje på den litteratur/evidens, der har påvist en positiv effekt på præstationsevnen ved at lade veltrænede udholdenhedsatleter overgå til en fedtrig diæt.

Faktisk viser den eksisterende litteratur, at en fedtrig diæt ikke forbedrer udholdenhedspræstationsevnen, og i mange studier har det ligefrem vist sig at føre til en forringet præstationsevne. Den manglende effekt på præstationsevnen kan skyldes en række uhensigtsmæssige tilpasninger, der også følger med det at leve på en fedtrig diæt.

Måske endda undervurderet

Som nævnt tidligere er dette bl.a. et forøget iltkrav i musklerne, når fedt udgør den primære energikilde, men derudover er der også blevet observeret en nedsat evne til at anvende kulhydrat/glykogen som energikilde.

En nedsat evne til at lagre og nedbryde glykogen må forventeligt føre til en nedsat funktion i essentielle dele af muskelcellen, hvilket dermed kan medvirke til at forklare, at både træningsintensiteten og præstationsevnen forringes ifm. en fedtdiæt.

En reduceret evne til at arbejde højintenst er yderst kritisk i konkurrencerne inden for udholdenhedsidræt, hvor intensiteten fluktuerer og i perioder er meget høj. Mange har en forestilling om, at eksempelvis maratonløb og triatlonkonkurrencer er kendetegnet ved en relativ stabil intensitet, men de afgørende perioder i disse sportsgrene, og udholdenhedssportsgrene i det hele taget, er faktisk ofte kendetegnet ved at være højintense.

Derfor er det også min vurdering, at den negative effekt af en fedtrig diæt på udholdenhedspræstationsevnen måske endda er undervurderet i nogle videnskabelige sammenhænge, idet størstedelen af de eksisterende studier har evalueret udholdenhedspræstationsevnen i tests med en fast belastning og dermed uden de periodevise skift til høje intensiteter, som forekommer i sportsgrene som cykling, triatlon og løb.

Periodevis træning uden kulhydrat – et hensigtsmæssigt kompromis?

En alternativ og hyppigt anvendt strategi blandt udholdenhedsatleter er periodevis træning med lav kulhydrat/glykogen-tilgængelighed. Med denne strategi afvikler atleten nogle træningspas med høj kulhydrattilgængelighed for dermed at sikre evnen til at træne ved høj intensitet, mens andre og mindre intense træningspas udføres med lav kulhydrattilgængelighed med henblik på at forstærke træningseffekten.

Det kan blandt andet gøres ved at træne to gange den samme dag; først med et intenst træningspas, der har til formål at reducere glykogenmængden i musklerne, dernæst en restitutionsperiode uden indtag af kulhydrater og til slut et træningspas, som så kan gennemføres med reduceret glykogentilgængelighed.

Anvendelsen af denne strategi er baseret på en række studier, der gennem de seneste 20 år har vist, hvordan det akutte respons til udholdenhedstræning forstærkes, når træningen foregår med lav energitilgængelighed og helt eller delvist tømte glykogenlagre.

Dette fører til et forøget metabolisk stress, hvilket bl.a. kommer til udtryk ved en forøget opregulering af muskelcellens centrale energisensor AMPK, som netop aktiverer signaleringsveje, der er særligt vigtige ift. at opnå en udholdende muskel. Det gælder eksempelvis den cellesignalering, der igangsætter muskelcellernes nydannelse af mitokondrier, som for udholdenhedsatleter er en særlig vigtig bestanddel i muskelcellerne.

Trods disse lovende fund har vi dog i en metaanalyse for nyligt kunnet konkludere, at der ikke er belæg for en præstationsfremmende effekt med strategien hos eliteatleter. Når periodevis kulhydratrestriktion udføres flere gange ugentligt i en længere træningsperiode, fører det altså ikke til en forøget præstationsevne, når der sammenlignes med kontrolgrupper, hvor træningen altid afvikles med høj kulhydrattilgængelighed.

Ikke evidens for en præstationsfremmende effekt

Denne manglende overførsel af de ellers lovende akutte effekter til en forbedret præstationsevne skyldes muligvis, at atleterne i de akutte studier har været udsat for en uvant trænings- og ernæringsstrategi, og at den positive akutte effekt derfor udvandes, efterhånden som atleterne vænner sig til det.

Vi har også observeret, at det er vanskeligt at udtømme de store muskelglykogenlagre, som atleterne besidder gentagne gange i forbindelse med ”real-life” træning, og at en mangel på tilstrækkelig glykogenudtømning derfor kan forklare den manglende træningseffekt. Slutteligt kan det ganske enkelt skyldes, at træningen i sig selv har resulteret i et maksimalt eller nær-maksimalt træningsrespons, som ikke kan forstærkes yderligere med kulhydratrestriktion.

Det understøttes af de markante forbedringer i præstationsevnen, der er observeret i størstedelen af kontrolgrupperne, der har trænet med høj kulhydrattilgængelighed.

Så på trods af muligheden for at øge musklernes evne til at bruge fedt som energikilde med en kronisk fedtrig diæt og trods lovende akutte studier med periodevis kulhydratrestriktion, så er der altså ikke evidens for en præstationsfremmende effekt af at fjerne kulhydrat fra kosten – hverken kronisk eller periodevis.

Med andre ord bør udholdenhedsatleterne ved OL og andre atleter, der konkurrerer i længerevarende konkurrencer med højintense momenter, få deres kulhydrater i forbindelse med både træning og konkurrence.