Die Hammer Nutrition Vorstartmahlzeit. Was die Wissenschaft dazu beigetragen hat

Die Hammer Nutrition Vorstartmahlzeit: Was die Wissenschaft dazu beigetragen hat

Von: Dr. Bill Misner

Vorwort von Steve Born: Einer der eher kontrovers diskutierten Artikel in The Endurance Athlete's Guide to Success ist "Die Vorstartmahlzeit", in dem wir unter anderem empfehlen, dass Sportler keine Nahrung mehr in einem Zeitfenster ab 3Stunden vor dem Start eines Trainings oder Rennens aufnehmen. Die Informationen, die in diesem Artikel zur Verfügung gestellt werden, scheinen grösste Skepsis und Widerstand im Athletenlager hervorzurufen, vielleicht weil es ein Konzept ist, von dem sie nie zuvor gehört haben. Allerdings möchte ich hier anmerken, dass uns (Dr. Bill Misner und mir) noch niemand mitgeteilt hat, dass die Prinzipien des Artikels in der Praxis einmal versagt hätten.

Dieser Beitrag wurde geschrieben, um einen wissenschaftlichen Blick auf das Thema zu werfen, dabei liefert er zusätzliche Informationen zu dem kontrovers diskutierten Teil der Sporternährung.

Welche Vorteile ergeben sich aus dem Konsum von Kohlenhydraten innerhalb von 3 Stunden bis zum Start im Vergleich mit einer letzten Mahlzeit, die länger als 3 Stunden vor dem Start stattfindet? Welche Nachteile tauchen auf, wenn Insulin im mehr oder weniger inaktiven Wartezustand in Folge von Nahrungsaufnahme ausgeschüttet wird, und wie wird dadurch der Glucoseverbrauch während der anschliessenden sportlichen Belastung beeinflusst?

Die These, es sei besser mindestens 3-Stunden vor der Belastung zu essen, lässt sich durch 3 Prinzipien stärken:

(a) Optimale Leberglykogenspeicherfüllung bei minimaler Muskelglykogenentleerung

(b) Hormonsystem ist optimal eingeregelt, inklusive der Insulinhomöostase, um Glykogen nicht vorzeitig während der Belastung zu verbrennen

Vor einer Belastung am Morgen aufgenommene Kohlenhydrate runden die Leberglykogenvorräte noch einmal ab, und ersetzen somit die während der Nachtruhe verbrauchten Kohlenhydrate. Keine der aufgenommenen Kohlenhydrate werden noch ihren Weg in die Muskelspeicher finden. Sobald die Leberspeicher wieder gefüllt sind, aktivieren zu hohe Blutglucoselevel unnötigerweise Hormone für die Fettspeicherung. Zur Auffüllung der Leberspeicher wird nur eine kleine Menge morgendlicher Kohlenhydrate benötigt, und mit einer gerade ausreichenden Menge davon wird auch das Hormonprofil, das die Geschwindigkeit der Glucoseverbrennung während der Belastung regelt, in den günstigen Vormahlzeit-Zustand zurückkehren - 3 Stunden sind genügend Zeit hierfür. Athleten, die dieses Regime befolgen, haben über einen optimierten Kohlenhydratverbrauch berichtet. Wir raten nicht unbedingt vollends vom Konsum von Kohlenhydraten in den letzten Minuten vor dem Start ab, aber wir empfehlen auf jeden Fall, die Menge einzuschränken. Wenn der Insulinspiegel hoch ist, ist die Kohlenhydratoxidationsrate ebenfalls hoch, also lohnt es sich, diesen Effekt durch akkurates Timing im Griff zu halten und zu verzögern.

Ich habe mir die Freiheit herausgenommen, ein paar Experten zu zitieren, die zu dieser Diskussion etwas beitragen können:

"Eine kohlenhydratreiche Mahlzeit, 3-4 Stunden vor der Belastung eingenommen, sorgt für eine adäquate Kohlenhydratverfügbarkeit und verbessert die Leistungsfähigkeit. Obwohl Hyperinsulinämie mit Kohlenhydratkonsum in der letzten Stunde vor der Belastung in Verbindung gebracht wird, und zu einigen Stoffwechselveränderungen während der Sportausübung führen kann, muss dies nicht unbedingt die Leistung mindern und kann sogar, in einigen wenigen Fällen, leistungssteigernd wirken. Kohlenhydrataufnahme während langandauernder, anstrengender Belastungen, bei denen das Ergebnis häufig von der Kohlenhydratverfügbarkeit abhängt, zögert die Ermüdung heraus. Dieser Effekt resultiert in der Erhaltung eines optimalen Blutglucosespiegels bei gleichzeitig hoher Kohlenhydratoxidationsrate, und nicht auf einer Verzögerung der Muskelglykogenverbrennung, obwohl Leberglykogen bei dieser Vorgehensweise unter Umständen gespart werden kann." (Costill & Hargreaves 1992)

"Da Ermüdung nicht allein durch Hypoglykaemie hervorgerufen wird, sollte die Effektivität einer Kohlenhydrataufnahme am Einsparungspotential für Muskelglykogen gemessen werden. Kohlenhydrataufnahme während mittelintensiver Belastung kann den Ermüdungszeitpunkt ungefähr 15 bis 30 Minuten herauszögern, aber es kann die Erschöpfung nicht völlig verhindern. Diese Beobachtung ist mit der Tatsache, dass Kohlenhydratsupplementation die Muskelglykogenverarmung reduziert, im Einklang. Es ist nicht sicher, ob Kohlenhydrataufnahme die Einschleusung von Glucose in Muskelzellen während moderater Belastungen generell erhöht, oder ob dieser Effekt nur bei fortgeschrittener Belastungsdauer auftaucht. Im Gegensatz zu mittelintensiven Belastungen, resultiert eine Kohlenhydrataufnahme während niedrigintensiver Leistungen (bei weniger als 45% der VO2 max) in Hyperinsulinämie. Konsequenterweise werden Muskelglukoseaufnahme und Gesamtkohlenhydratverbrennung etwa um die gleiche Rate gesteigert. Die Menge aufgenommener Glukose, die oxidiert wird, ist grösser als die Erhöhung der Gesamtkohlenhydratoxidation und somit werden endogene Kohlenhydrate gespart. Der Grossteil dieses Spareffekts findet in der Leber statt, was auf der Hand liegt, da Muskelglykogen nicht in hohem Masse bei niedrig intensiver Arbeit verbraucht wird. Obwohl Kohlenhydrataufnahme Hypoglykämie verhindert und die aufgenommene Energie auch sofort "umgesetzt" wird, gibt es wenig Daten, die zeigen, dass die Ausdauerleistungsfähigkeit generell während niedrig intensiver Belastungen verbessert wird. Wenn wie bei mittelintensiven Belastungen mehr Kohlenhydrate verbraucht werden, kann die Kohlenhydrataufnahme offensichtlich durch die Verzögerung des Muskelglykogenverbrauchs Ermüdungseffekte abmildern.." (Coyle & Coggan 1984)

"Da Kohlenhydrataufnahme nicht die Glykogenverbrennungsrate in arbeitender Muskulatur verlangsamt, ist es ratsam in ein Ausdauerevent mit genügend aufgefüllten Muskelspeichern zu starten; egal ob eine Kohlenhydrataufnahme während der Belastung geplant ist, oder nicht. Obwohl Kohlenhydrataufnahme die Umwandlung von Leberglykogen in Plasmaglukose verringert (spart also Leberglykogenspeicher) und damit auch Hypoglykämie bis zu einem gewissen Masse verhindert, können damit nicht die Ermüdungssymptome vermieden werden, die mit niedrigen Glykogenleveln (etwa 20 mmol/kg) in der Arbeitsmuskulatur einhergehen. Höhere Glykogengehalte der Arbeitsmuskulatur zu Beginn einer Belastung haben allerdings keinen Einfluss auf die Plasmaglukoseoxidationsrate. Höhere initiale Raten der Glykogenverbrennung durch die aktive Muskulatur bei Sportlern, die hohe Kohlenhydratspeicher angelegt haben, verringern die indirekte Oxidation (via Laktat) von Glykogen in nicht arbeitendem Muskelgewebe eher, als dass sie die Nutzung von Leberglykogen verringern. Also sollten alle Athleten während Ausdauerbelastungen Kohlenhydrate zuführen, auch wenn sie ein Carboloading vor der Betätigung durchgeführt haben." (Dennis et al., 1997)

"Während in den frühen Studien die Kohlenhydratoxidationsrate anhand von respiratorischen Grössen geschätzt wurde, werden in Untersuchungen ab 1970 die Isotopenmethoden mittels stabilem 13C und radioaktivem 14C angewandt, um den Anteil verzehrter Kohlenhydrate zu ermitteln, der während der Belastung oxidiert wird. Der grösste Teil der Aufmerksamkeit in früheren Studien galt der Glukoseaufnahme während körperlicher Aktivität. Diese Studien zeigten, dass signifikante Mengen oral aufgenommener Glukose während des Sports verbrannt werden. Die höchsten Raten der Glukoseoxidation finden etwa 75-90 Minuten nach Aufnahme statt und werden nicht durch den Zeitpunkt der Aufnahme während der Belastung beeinflusst. Auch scheint die Rate der Glukoseverbrennung nicht in erheblichem Masse von unterschiedlichen Aufnahmeregimes abzuhängen." (Hawley et al., 1992)

"Kohlenhydrataufnahme 3-4h vor der Belastung kann Leber- und Muskelglykogenspeicher erhöhen, und wird mit verbesserter Ausdauerleistungsfähigkeit in Verbindung gebracht. Die stoffwechselaktiven Effekte einer Kohlenhydrataufnahme bleiben für mindestens 6h erhalten. Obwohl eine Erhöhung des Plasmainsulins nach Kohlenhydratgabe in der letzten Stunde vor Beginn der Belastung die Lipolyse (Fettverbrennung) verringert und die Freisetzung von Leberglykogen aktiviert, und somit zu Hypoglykämie zum Start der nachfolgenden Belastung führen kann, gibt es keine überzeugenden Beweise dafür, dass dies auch immer zu verschlechterter Leistungsfähigkeit führt. Das heisst, individuelle Erfahrungen sollten in die Praxis eines jeden Sportlers eingehen. Interventionen, um die freien Plasmafettsäuren vor der sportlichen Betätigung zu erhöhen, reduzieren Studienergebnissen zufolge die Kohlenhydratutilisation während der Belastung, können aber anscheinend keine grösseren ergogenen (leistungssteigernden) Effekte hervorrufen. Schwieriger ist es, die Flüssigkeitsspeicher zu superkompensieren. Obwohl ein gewisses Interesse an Glycerolaufnahme als Möglichkeit hierzu bestand, sind bis heute die Studienergebnisse widersprüchlich. Zumindest aber sollten Athleten auf eine adäquate Flüssigkeitsaufnahme, ohne "Überladung" achten."

3-STUNDEN METHODE

"Das Ziel dieser Studie war es, zu vergleichen, ob ein Unterschied im Muskelglykogenstoffwechsel bei Einnahme eines hoch- und niedrig-glykämischen Index (GI)- Frühstücks mit 2.5g CHO/kg Körpergewicht besteht. An zwei Untersuchungstagen, 14 Tage auseinander, liefen sieben trainierte Männer bei 71% ihrer maximalen Sauerstoffaufnahme für 30 min auf einem Laufband. Drei Stunden vor der Belastung, in zufälliger Reihenfolge, konsumierten die Läufer entweder ein (isoenergetisches) high- (HGI) oder low-GI (LGI) Kohlenhydratfrühstück, das sie mit (pro 70 kg Körpergewicht) 3.43 MJ Energie, 175 g Kohlenhydrate, 21 g Protein, und 4 g Fett versorgte. Die Fläche unter den Kurven für Pasmaglukse und Seruminsulinantwort nach 3h für das HGI Frühstück waren jeweils 3.9- (P < 0.05) und 1.4-fach grösser (P < 0.001), als jene nach der LGI-Zufuhr. Während der postprandialen 3-h Phase erhöhte sich die Muskelglykogenkonzentration um 15% (P < 0.05) nach dem HGI-Mahl, blieb aber unverändert nach dem LGI-Mahl. Muskelglykogenverbrauch während Belastung war höher in der HGI- Gruppe (129.1 ± 16.1 mmol/kg dry mass) verglichen mit LGI (87.9 ± 15.1 mmol/kg dry mass; P < 0.01). Obwohl die LGI-Mahlzeit weniger Kohlenhydrate zur Muskelglykogensynthese in der postprandialen 3-Stundenphase im Vergleich zur HGI-Mahlzeit beisteuerte, wurde eine geringere Muskelglykogenverbrennungsrate während der nachfolgenden Belastung in der LGI Gruppe beobachtet, wahrscheinlich als Ergebnis einer besser aufrecht erhaltenen Fettverbrennung." (Wee et al., 2005)

"Die vorliegende Studie wurde entworfen, um die Effekte von gemischten, kohlenhydratreichen Mahlzeiten mit unterschiedlichen Glykaemischen Indizes (GI) auf die Substratverwertung während nachfolgender Belastung zu messen. Neun männliche, gesunde Freizeitläufer ( Alter 26.8 (Standardabweichung 1.1) Jahre, Körpergewicht 74.7 (Standardabweichung 2.4) kg, VO2max 58.1 (Standardabweichung 1.7) ml/kg pro min) nahmen an 3 Untersuchungstagen teil: Mahl mit hohem Glykämischem Index (HGI), Mahl mit niedrigem Glykämischem Index (LGI) und fastend (FAST), getrennt durch sieben Tage . Die Testmahlzeiten enthielten 2 g Kohlenhydrate/kg Körpergewicht, waren isoenergetisch und die GI Werte waren 77.4, 36.9 und 0.0. An den Testtagen verzehrten die Teilnehmer die Testmahlzeit 3h vor einem 60 minütigem Lauf bei 65 % VO2max auf einem motorisierten Laufband. Die Aufnahme der HGI und LGI Mahlzeit resultierte in Hyperglykämie und Hyperinsulinämie während der postprandialen Periode, verglichen mit keiner Nahrungsaufnahme (FAST) (P<0.05). Die Fläche unter der Kurve für Plasmaglukose war 2-fach höher für HGI verglichen mit LGI (108.7 v. 48.9 mmol/l pro min). Im Gegensatz hierzu waren freie Fettsäuren im Plasma signifikant niedriger nach HGI und LGI verglichen mit FAST (P<0.05). Während der nachfolgenden, submaximalen Ausdauerbelastung, nahm Plasmaglukose unter die Nüchternwerte ab nach HGI-Gabe, im Gegensatz zu LGI und FAST (P<0.05). Die geschätzte Gesamtfettoxidation war signifikant höher für LGI als für HGI während der Belastung (P<0.05). In der Zusammenfassung bedeutet dies, dass beide Vorstartkohlenhydratmahlzeiten geringere Fettverbrennungsraten verursachten während nachfolgender körperlicher Betätigung, als die Belastung im nüchternen Zustand. Allerdings hatte die LGI-Aufnahme eine höhere Fettoxidationsrate zur Folge, als die HGI-Aufnahme.." (Wu et al., 2003)

"Die vorliegende Studie untersuchte die Effekte von gemischten, kohlenhydratreichen Mahlzeiten (Frühstück und Mittagessen) mit unterschiedlichem glykaemischem Index (GI) auf Substratstoffwechsel während körperlicher Ruhe in der postprandialen Phase und bei nachfolgender körperlicher Belastung. Neun männliche Freizeitsportler absolvierten zwei Tests, einen mit hohem glykämischem Index (HGI) und einen mit niedrigem glykämischem Index (LGI), mit 7 Tagen zwischen den Tests im randomisierten crossover Verfahren. An jedem Testtag nahmen die Absolventen Frühstück und Mittagessen ein, jeweils mit einer anschliessenden 3-stündigen postprandialen Ruhephase. Danach liefen die Teilnehmer 60 Minuten bei 70 % ihrer VO2 max. Die Plasmaglukose- und Seruminsulinkonzentrationen in der Folge der Mahlzeiten waren signifikant höher nach HGI- verglichen mit LGI-Kohlenhydratzufuhr (P<0.05). Seruminsulinkonzentrationen blieben postprandial erhöht nach dem Mittagessen mit HGI Kohlenhydraten verglichen mit LGI (P<0.05). Die oxidierte Gesamtmenge an Fett war während der 3-stündigen Pause nach dem Mittagessen bei LGI höher als bei HGI Kohlenhydratzufuhr (P<0.01) und infolgedessen war auch die Kohlenhydratoxidation geringer (P<0.005). Keine signifikanten Unterschiede in der Substratnutzung konnten während des anschliessenden Laufes gefunden werden. Zu den Zeitpunkten 45 und 60 min waren die Plasmaglucosespiegel höher bei LGI gegenüber HGI (P<0.05). Die Ergebnisse der vorliegenden Studie unterstützen die erfolgreiche Anwendung des GI Konzeptes auf gemischte Mahlzeiten. Zudem zeigt sich damit, dass Mahlzeiten mit hauptsächlich LGI-Kohlenhydraten vorteilhaft für die metabolische Einregelung in postprandialen Phasen ist. Ausserdem wurden während der auf die postprandiale Phase folgenden Belastung die Plasmaglukosekonzentrationen besser beibehalten, wenn eine LGI-Kohlenhydratmahlzeit vorranging." (Stevenson et al., 2005)

Die Haupteffekte von Insulin auf Gewebe und Muskeln in Ruhe sind u.a.:

(1) Kohlenhydratstoffwechsel:

(a) Es erhöht die Transportrate von Glukose über die Zellmembran in Fettgewebe und Muskeln,

(b) Es erhöht die Glykolyserate in Muskel- und Fettgewebe,

(c) Es stimuliert die Glykogensyntheserate in einer Vielzahl von Geweben, darunter Fett-, Muskel-, und Leberzellen. Ausserdem verringert sich unter seinem Einfluss der Glukoseabbau in Muskeln und Leber.

(d) Es inhibiert Glykogenolyse und Glukoneogenese in der Leber.

(2) Fettstoffwechsel:

(a) Es vermindert die Lipolyserate in Fettgewebe und damit die Plasmafettsäurenlevel,

(b) Es stimuliert Fettsäuren- und Triacylglyceridsynthese in Geweben, allerdings beim Menschen nur in geringem Masse,

(c) Es erhöht die VLDL-Formation in der Leber, (d) es erhöht die Aufnahme von Triglyceriden aus dem Blut in Fett- und Muskelzellen,

(e) Es vermindert die Rate der Fettverbrennung in Muskeln und Leber,

(f) Es erhöht die Cholesterinsynthese in der Leber.

(3) Proteinstoffwechsel:

(a) Es erhöht die Transportrate einiger Aminosäuren in Gewebe,

(b) Es erhöht die Proteinsynthese in Muskel-, Fett-, Leber-, und anderen Geweben,

(d) Es verringert die Rate der Harnstoffproduktion.

Diese Effekte des Insulins dienen der Synthese von Kohlenhydraten, Fett, und Protein." (Newsholme & Dimitriadis 2001)

Die Forschung empfiehlt also Kohlenhydratmahlzeiten mit niedrigerem glykämischem Index vor solchen mit höherem zu bevorzugen, wenn vor längeren körperlichen Belastungen gegessen wird. Etliche dieser Studien untersuchten systematisch die Effekte 3 Stunden nach Mahlzeiten, und fanden, dass die Kohlenhydratoxidationsraten in positiverer Weise durch LGI Kohlenhydrate gegenüber HGI Kohlenhydratmahlzeiten beeinflusst wurden. Ich vertraue also mittlerweile der Tatsache, dass eine nennenswerte Aufnahme von Kohlenhydraten während der letzten 3h (mit Ausnahme der letzten 5-10min) vor dem Start oder HGI Kohlenhydrate nicht für die physiologisch optimale Umgebung für den Ausdauersport sorgen. Insulin als das Schlüsselhormon für das Schicksal exogener Kohlenhydrate für den Energiestoffwechsel sollte also nur bis 3h oder während der allerletzten Minuten vor Beginn der Belastung ausgeschüttet werden. So verfahrende Ausdauersportler werden in die Lage versetzt, durch länger zur Verfügung stehende Kohlenhydratspeicher eine höhere Leistung abzurufen. Es ist unnötig, grosse oder insulin”-weckende” HGI Kohlenhydrate in den letzten 3h vor dem Event einzunehmen; damit wird eine weniger als optimal funktionierende Glykogenverbrennungsrate provoziert.

Als ich diese Empfehlungen das erste Mal herausgab, basierend auf den oben genannten Ergebnissen wissenschaftlicher Untersuchungen, stellten etliche gut informierte Ausdauersportler, sogar einige aus unseren eigenen Mitarbeiterreihen, die Vorschläge in Frage. ALLE, die dennoch (es waren auch etliche Eliteathleten dabei) diese Methode der Vorstarternährung probierten, berichteten in der Folge von verbesserten Leistungen. Ich finde, dass in Ruhe wie auch während Belastung die meisten Athleten und nicht sportlich Aktive zu hohe Mengen HGI Kalorien zu sich nehmen. Dies ist eine der Ursachen für die steigende Anzahl Erkrankungen am metabolischen Syndrom, Diabetes, und kardiovaskulären Folgen in der westlichen Bevölkerung.

LITERATUR

Costill DL, Hargreaves M. Carbohydrate nutrition and fatigue. Sports Med. 1992 Feb;13(2):86-92. Review. PMID: 1561511 [PubMed - indexed for MEDLINE]

Coyle EF, Coggan AR. Effectiveness of carbohydrate feeding in delaying fatigue during prolonged exercise. Sports Med. 1984 Nov-Dec;1(6):446-58. Review. PMID: 6390613 [PubMed - indexed for MEDLINE]

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Wee SL, Williams C, Tsintzas K, Boobis L. Ingestion of a high-glycemic index meal increases muscle glycogen storage at rest but augments its utilization during subsequent exercise. J Appl Physiol. 2005 Aug;99(2):707-14. Epub 2005 Apr 14. PMID: 15831796 [PubMed - indexed for MEDLINE]

Wu CL, Nicholas C, Williams C, Took A, Hardy L. The influence of high-carbohydrate meals with different glycaemic indices on substrate utilisation during subsequent exercise. Br J Nutr. 2003 Dec;90(6):1049-56. PMID: 14641964 [PubMed - indexed for MEDLINE]

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