Fettstoffwechsel und Metabolik Optimieren

Für viele ein Rätsel, doch die meisten Athleten sind metabolisch nicht gut aufgestellt.

Athleten entwickeln hybride Motoren. 

Unser Körper kann sowohl Kohlenhydrate, als auch Fett für die Ausdauerleistungsfähigkeit benutzen. 

Athleten machen das deutlich effizienter, als unsportliche. 

Sie entwickeln durch intelligentes Training mehr Energiekraftwerke der Zellen, sogenannte Mitochondrien, eine bessere Versorgung der Muskulatur, durch mehr Gefäße (Kapillare), bauen größere Energiespeicher in der Muskulatur auf und entwickeln ein stärkeres Chassis, durch härtere Sehnen und stärkere Knochen. 

Der Stoffwechsel ist dabei das primäre System der Energiebereitstellung. Er ist nicht entweder gut, oder schlecht, sondern flexibel, oder inflexibel. 

Man spricht in diesem Zusammenhang von einer metabolischen Flexibilität. 

Athleten weisen im durchschnitt eine höhere metabolische Flexibilität auf. Sie können ökonomischer Fett und auch Kohlenhydrate benutzen. Dies ist wichtig, da athletische Leistungsfähigkeit große Energiemengen benötigt. Hierfür muss einerseits die Logistik (Über Herz und Gefäße), andererseits die Ausnützung in den Muskeln vorhanden sein.

Der Hybridmotor 

Als Faustregel gilt: Je fitter ein Athlet ist, desto besser ist auch seine metabolische Flexibilität.  

Ein athletischer Stoffwechsel ist kein System, das möglichst wenig Kohlenhydrate verbraucht, oder möglichst viel Fett verbrennt. Athleten verbrennen von beidem einfach deutlich mehr. 

Es ist ein hybrides System, das zur richtigen Belastung die richtige Energie bereitstellt. 

Das Problem: Viele Athleten entwickeln diesen hybriden Motor nie richtig, und belasten ihn nur in eine Richtung. 

Viele Beschwerden entstehen nicht durch einen falschen Stoffwechsel per se, sondern durch eine falsche Anwendung. 

Mögliche Probleme umfassen hier: Der, die Athlet:in trainiert intensiv, doch isst zu wenig, weil sie lean bleiben möchte. 

Es werden nur einfach Kohlenhydrate aufgenommen und die Intensität in den Einheiten ist dauerhaft zu hoch. Fett wird  selten verbrannt. Kohlenhydrate werden aus Angst vor Gewichtszunahme vermieden, obwohl sie gerade für harte Sessions relevant sind.  

Viele Athleten scheitern nicht daran, dass ihr Motor zu klein ist, sondern vielmehr daran, dass sie nicht den richtigen Treibstoff zur richtigen Zeit entwickeln können. 

Muskeln Aussehen entscheidend? 

Der Motor eines Athleten wird vor allem innerhalb seiner Muskeln und seines Herzens bestimmt. 

Anders als viele annehmen, ist es weniger die Äußere Gestalt der Muskeln, als das Innenleben welches Performance maßgeblich bestimmt. 

Muskel stehen für Kraft, Athletik und Fitness. 

Gesellschaftlich betrachtet denkt man bei Athleten häufig an einen antiken Astralkörper. Jedoch ist Aussehen nur ein Anzeichen, und auch ein relativ schlechtes, um zu bestimmen wie gesund und leistungsfähig die Muskulatur wirklich ist.

Muskeln bestehen aus verschiedenen Fasern. Diese Faser Zusammensetzung sagt viel darüber aus, wie die Muskulatur funktioniert. Ob sie eher schneller sich zusammenziehen (wichtig für den Sprint und die Kraft), oder langsamer (wichtig für die Ausdauer). Die Zusammensetzung der Muskulatur ist wichtig für den Athletentyp und die Zusammensetzung. 

Um uns zu bewegen brauchen wir Energie. Dabei haben unsere Muskeln ein ausgeklügeltes System um chemische Energie herzustellen und diese anschließend physikalisch zu übertragen. Das bezeichnet man als Kontraktion, oder „zucken“ der Muskulatur. 

 Wie viel und wie effektiv wir diese Energie verwenden, sagt viel darüber aus wie leistungsfähig wir sind. 

Training verändert die Funktion und sorgt für eine höheren Durchlauf an energiereichen Substanzen, die dann in Bewegung umgesetzt werden können. 

Nach der Funktion folgt das Aussehen. 

Ausdaueroptimierte Muskulatur ist eher klein und hat wenig Kraft, dafür ist sie ökonomisch. Läuft also lange. 

Kraft und Sprint Muskulatur sind eher groß, dafür unökonomisch, und ermüden schnell. 

Energie, ATP und Umsatz. 

Unser Körper ist von Natur effizient und sparsam mit seinen Energiereserven. Dies hat Gründe. 

Ein absoluter Energiemangel hat tödliche Folgen. 

 Wie bei einer Maschine würde bei einem absoluten Energiemangel die Maschine aufhören zu arbeiten. Anders als bei einer Maschine könnten wir den Motor aber nicht erneut einfach starten.

Würde unserem Körper die Energie ausgehen, könnten wir nicht mehr atmen, unser Herz käme zum Stillstand, unsere Muskeln würden reißen, Dauer Krämpfe würden entstehen, Elektrolyte geraten dauerhaft ins Ungleichgewicht, unser pH Wert und Temperatur verschiebt sich und das System geht unwiderruflich aus. 

Um diesen katastrophalen Zustand zu vermeiden,  hat unser Körper ein sehr ausgeklügeltes Systeme entwickelt. 

Unser Körper hat nur eine Energie Währung: ATP.

Jedes zucken, jeder Sprint und jeder Herzschlag braucht ATP. Die Vorräte an ATP reichen dabei jedoch nur für wenige Sekunden. Daher muss ATP konstant recycelt werden. Besonders unter sportlicher Leistung.  

Unser Hybrider Motor:
ATP Recycling Langsam Vs Schnell. 

Ein Verbrennungsmotor kann meistens nur einen Brennstoff benutzen. Im Auto sind es entweder Benzin, oder Diesel. Tankt man Diesel in einen Benziner zerstört dies den Motor. Anders ist es es in unserem Organismus. Unser Organismus ist in der Lage sowohl Kohlenhydrate, als auch Fett als Energiequelle zu nutzen. Kohlenhydraten sind schnell verfügbarer Brennstoff und Fette sind Diesel. 

Unser Energiestoffwechsel benutzt ein langsames, aber effizientes mit Sauerstoff arbeitendes System (aerob = Diesel),  und ein schnelles aber ineffizientes System ohne Sauerstoff (anaerob). 

Beim aeroben System wird dauerhaft Sauerstoff benötigt, um ATP-Recycling aufrecht zu erhalten. Die Prozesse dieses Systems finden im Mitochondrium statt. Transportprozesse sorgen dafür Sauerstoff, ATP und Abbausubstanzen in und aus dem Mitochondrium zu schleusen, um Energie Reaktionen ökonomisch zu gewährleisten. 

Mitochondrien sind wie Chemielabore: In diversen abgetrennten Räumen finden Experimente statt, die alle das Ziel haben ATP zu recyceln im Endprodukt. 

Energiemetabolismus: CHO | Kohlenhydrate 

Kohlenhydrate sind nicht Gegenspieler des Fettstoffwechsels. Sie sind schnell verfügbarer Treibstoff. 

Sie werden in unser Leber und vor allem Muskulatur gespeichert, und dienen dem Körper als schneller Energielieferant. 

Um intensive Belastungen zu gewährleisten braucht der Körper einen konstanten Influx von schnell verfügbarer Energie, um ATP zu recyceln. Dies liefern Kohlenhydraten. 

Sie werden einerseits direkt in unserem Zellplasma genutzt, andererseits können sie auch in die Mitochondrien eingeschleust werden um ATP zu recyceln. Es gibt also zwei Wege, wie wir ATP recyceln können. Der Nachteil an Kohlenhydraten ist: Sie sind begrenzt in unserem Körper vorhanden. Nur ca. 1400 bis 2300 Kcal können in Muskulatur und Leber gespeichert werden. Neben den Muskeln, konkurriert auch unser Gehirn um die Versorgung mit schneller Energie in Form von Kohlenhydraten. 

Kohlenhydrate benutzt unser Körper daher gerne als Energiequelle, und wenn immer ausreichend Kohlenhydrate vorhanden sind, auch als primäre Quelle. 

Ein weiterer Vorteil: Unser Körper kann Kohlenhydrate auch selbst herstellen, aus dem Abbau von Fettsäuren. Der Nachteil: Dieser Prozess dauert sehr lange. 

Konstant zu wenig Kohlenhydrate mit an Board zu haben ist eine Problem. Warum? 

Unser Körper erkennt schnell ein Defizit an Kohlehydraten. Reduziert frühzeitig hier die Intensität innerhalb der Belastung, und gleiche Belastungen fühlen sich unter Kohlenhydrat Defizit deutlich härter an. Einer der häufigsten Gründe für übermässige Unwohlsein während der Belastung und mentale Tiefs sind fehlende, oder entleerte Kohlenhydrat Speicher. 

Die Regeneration nach den Einheiten wird verzögert. Nach einer Einheit benötigt unser Körper Kohlenhydrate, um die Speicher wieder zu füllen, und diverse Reparaturprozesse in Gang zu bringen und auch unser Immunsystem hoch zu fahren. Man bezeichnet dies als OPEN WINDOW Effekt. 

Führen wir keine Kohlenhydrate zu, fahren wir unsere Zellaktivität runter, und riskieren im Zweifel eher einen Infekt, durch ein vermindertes Immunsystem. 

Lange Zeit ohne Kohlenhydrate zu trainieren, oder chronisch jede Session nicht gut zu versorgen („fielen“) birgt noch weitere Gefahren: das relative Energie Defizit Syndrom (RED-S). 

Ein RED-S ist ein schwerwiegender Symptomkomplex, der den Körper krank macht. Zugrunde liegt ein chronischer Energiemangel, besonders während der Belastung. Dies führt zu einer vermehrten Ausschüttung von Stresshormone, wie Cortisol, oder auch Katecholamine wie Noradrenalin und Adrenalin. Dies sind Notfallmechanismen unseres Körper, um Energie irgendwie zu rekrutieren. Chronisch sorgen diese Notfallmechanismen für Probleme. 

Dabei steigt die Herzfrequenz, der Blutdruck wird gesteigert, Sexualhormone werden gedrosselt und Schilddrüsen Hormone abgebaut. Man fühlt sich angespannter, schläft schlechter und man wird meist nicht mehr besser. Der Übergang zum Übertraining ist dabei fließend. Mehr dazu später. 

Red-S führt zu depressiver Verstimmung, Trainingsstagnation und später auch zu Ermüdungsbrüchen, oder genereller Abnahme der Knochenmasse. Frauen sind besonders gefährdet, da einerseits gesellschaftlich ein Bild von dünnen Athletinnen überwiegt, andererseits Frauen weniger Testosteron produzieren, und dieses in Östrogen umgewandelt wird. Dabei Frauen prozentual betrachtet eine geringere Knochenmasse und Muskelmasse, als Männer aufweisen.  

Sollte man jetzt also Kohlenhydrate immer maximal verfügbar zuführen. 

Hier liegt ein häufiger Denkfehler im Ausdauersport. Aus der Erkenntnis dass Athleten nicht unterversorgt werden sollten mit Kohlenhydraten während des Sports wird die allgemein Regel formuliert, dass Kohlenhydrate immer in maximaler Menge verfügbar sein sollten. 

Dies ist jedoch nicht der Fall und greift deutlich zu kurz. 

Ein leistungsfähiger Athlet zeichnet sich dadurch aus, dass er nicht permanent Zucker verbrennt. Sondern die richtige Energiequelle zur richtigen Zeit benutzt wird, d.h. bei lockeren Belastungen Fett und bei intensiven Belastungen Kohlenhydrate schnell zu mobilisieren. Nach der Belastung dabei wieder ausreichend Energie erhalten, um Speicher zu füllen. 

Diese Fähigkeit nennen wir metabolische Flexibilität. Es ist die Fähigkeit des Körpers zwischen Kohlenhydrate und Fett flexibel zu wechseln. Der Athlet spart Kohlenhydrate während die Intensität niedrig ist, kann dann aber auch wieder in den Turbo schalten, wenn Tempo, Pacing oder Explosivität es verlangen. 

Fett 

Neben Kohlenhydraten verfügt unser Körper, über einen noch wesentlich größeren Energiespeicher: Fett  

Unsere Fettspeicher reichen für Tage, wenn nicht sogar theoretisch Wochen, um unsere Leistungsfähigkeit aufrecht zu erhalten. Fett ist unser evolutionär gebauter Energiespeicher, der uns zu enormen Ausdauerleistungen befähigt. Bei niedriger bis moderater Belastung kann ein gut trainierter Athlet 30, 40 bis 80% seiner gesamt Energieleistung aus Fett decken. Einerseits aus dem einbringen von Fettsäuren direkt in unsere Mitochondrien, um ATP zu recyceln. Andererseits über das Aufspalten der Speicherfette in Fettsäuren und über eine Umweg direkt in Kohlenhydrate. 

 Beide Mechanismen sind metabolisch eher langsam und Mitochondrien brauchen immer Sauerstoff, um ATP zu recyceln. Die Fett Oxidation ist unser „Diesel Metabolismus“. Selbst ein absolut austrainierte 70kg Ausdauer Athlet, mit 6 - 10% Körperfett, hat noch Fettreserven von ca. 4 - 5 Kg. 

Dies entspricht theoretisch genug Energie um damit  36.000 - 45.000 Kcal zu verbrennen. Berechnen wir eine lockere Intensität von ca. 700Kcal pro Stunde, enspricht dies ca. 50 bis 78h, also zwei bis vier Tage. 

Angemerkt: Dies ist ein absolut austrainierte Athlet, 6 % Körperfett sind gesundheitsphysiologisch nicht optimal und vermutlich würde der Körper vorher die Reißleine ziehen und die Belastung könnte nicht aufrecht erhalten werden. 

Wie viel Fett wir verbrennen (maximal Fett Oxidation = MFO) hängt stark von unserem Trainingszustand, Vorbelastung und Kohlenhydrat Speicher ab. Generell verbrennen Athleten mit einer höheren Sauerstoffaufnahme, ergo fitter, gleich mehr Fett. Mehr Sauerstoff bedeute mehr Transport von Fettsäuren in die Mitochondrien und mehr Recycling ATP. 

Die Fettoxidation verhält sich dabei umgekehrt zu unseren Kohlenhydrat Speichern, und der Intensität. 

Dies bedeutet: Nicht ganz gefüllt bis entleerte Kohlenhydrat Speicher, z.b. bei langen Wettkampfbelastungen, oder nach einer vorherigen Ausdauer Session oder bei verringerter Kohlenhydrat Zufuhr, steigern die Fettoxidation. Das heißt, bei nüchternen Sessions hat man eine höhere Fettoxidation. Oder bei langen Ausdauerbelastungen steigt Klassischerweise die Fettoxidation mit der Dauer der Belastung. Und fitte Ausdauerathleten haben eine höhere Fettoxidation, als Anfänger. 

Mit steigender Intensität nimmt der Kohlenhydrat Anteil dabei klassischerweise zu, und der Fettanteil ab, da Kohlenhydrate ATP schneller verfügbar machen. 

Ganz wichtig: Beide Systeme arbeiten gleichzeitig und sind kein Gegner. Ein guter Ausdauerathlet kann beide Systeme bedienen. Es braucht bei fast allen Ausdauerbelastungen immer beides: ein langsames ökonomisches System, und den Turbo. 

Ein guter Fettstoffwechsel bedeutet deshalb nicht, dass ein Athlet auf Kohlenhydrate verzichten kann. Der Athlet schont einfach nur seine Energiereserven besser. Die ist für lange Ausdauerbelastungen und für die Gesundheit entscheidend. Wer bei lockeren bis moderaten Sessions einfach mehr Fett verbrennt ist im Vorteil, da Kohlenhydrate gespart werden. Hat im Rennen für Anstiege, Endphasen oder das Pacing hintenraus mehr Energie zur Verfügung. Und kann auch leichter seine 3-4 KG Polster wegtrainierten, da mehr Fett verbrennt wird. 

NERD BOX: „Oberhalb der 2. Laktatschwelle ist die Fettoxidation = 0.“ Dies war lange Zeit die Maxime in der Sportwissenschaft. Studien von Hetlelid, Plews und Seiler aus 2015 zeigen aber, dass die Fettoxidation im Bereich von LT2  nicht bei 0, sondern eher im Bereich von 10% liegt. Dafür wurden 8 gut trainierte Läufer (VO2max = 71.2 ± 3ml/kg) rekrutiert. Diese absolvierten ein Laufprogramm von 6 x 4 Minuten im maximalen Bereich mit 2 Minuten lockerer Trabpause. Die V02 war in allen Intervallen identisch. Im ersten Intervall betrug die Fettoxidation = 0, in den darauffolgenden = 5 - 15% der Gesamtenergie. Die Autoren folgerten, dass zu Anfang jeder Belastung CO2 zunächst abgeatmet wird, dies verzerrt die eigentliche Messung. CO2 wird vermehrt abgeatmet, da bei der Produktion von Laktat immer ein H+ Ion anfällt. Dieses H+ wird an Sauerstoff gebunden, wobei Wasser und CO2 anfällt, was von der Lunge abgeatmet wird. Die Fettoxdiation wird mit Hilfe des respiratorischen Quotienten (RQ) berechnet, der RQ ist der Quotient aus CO2 Abgabe zu O2 Aufnahme. Steigt die CO2 Abgabe aber durch die Laktat Pufferung an, verzerrt dies den eigentlichen Wert. Stellt sich aber nach 3 - 5’ ein Steady State ein, ist die Pufferung abgeschlossen und die wahre Fett Oxidation kann berechnet werden. Im Bereich der Schwelle war die RQ daher nicht bei 1.0, sondern eher im Bereich von 0.97 - 0.98 (Hetlelid, Plews, Seiler, 2015).  

Stoffwechselprobleme bei Athleten entstehen daher nicht unbedingt durch einen einzelnen, oder einfach den Satz: „zu wenig Kohlenhydrate“, oder „deine Fettverbrennung ist zu gering“, sondern durch ein System, das falsch kalibriert ist.  Wer jede Session dauerhaft zu hart fährt, trainiert maßgeblich seine Kohlenhydrat Oxidation. Wer dauerhaft nur locker trainiert, und dabei alles nüchtern macht trainiert viel Fettoxidation aber wenig Turbo. 

Wer dauerhaft falsche Methoden anwendet riskiert Probleme, dies gilt besonders für den und die Ambitionierte.  Es wird nicht die metabolische Flexibilität trainiert, sondern ein Alarmzustand. 

Der Körper reagiert zuerst funktionell. Die Leistung sinkt erst später. Häufig reagiert zuerst das autonome Nervensystem. Man schläft schlechter, die Stimmung sinkt und es fehlt Energie. Bleibt der Zustand bestehen und wird chronisch sinkt die Leistung. Anschließend kommt es zu gesundheitlichen Problemen, angefangen von immer wiederkehrenden Infektionen, Wehwehchen oder keinen Anpassungen mehr. Weitergehend zu psychischen Auffälligkeiten, Libidoprobleme, Zyklusunregelmässigkeiten, resultierend in Ermüdungsbrüche oder Übertrainingssymptomatik im Gesamtkonstrukt eines RED-S.