Η εξάντληση αποθεμάτων γλυκογόνου συσχετίσθηκε με την κόπωση και η διατροφή με υψηλούς υδατάνθρακες διατηρούσε τα επίπεδα αυτού, όπως και την σωματική απόδοση. Αυτό επιβεβαιώθηκε από πλειάδα ερευνών. Αναφορικά στους αθλητές, παραδοσιακά, διατροφή με σχετικά υψηλά ποσοστά υδατανθράκων χρησιμοποιείται για ενίσχυση της απόδοσης. Ο μεταβολισμός όμως του ανθρώπινου σώματος επιτρέπει μεγάλη ευελιξία όσον αφορά την ποσοστιαία πρόσληψη μακροθρεπτικών συστατικών. Καταδείχθηκε όμως από έρευνες ότι σε καταστάσεις παρατεταμένης νηστείας – ασιτίας, ο ανθρώπινος οργανισμός αλλάζει την χρήση ενέργειας προτιμώντας μεταβολικά μονοπάτια με την χρήση του λίπους (κέτοση) και την παραγωγή γλυκόζης μέσω γλυκονεογέννησης.

Όμοιες προσαρμογές παρατηρήθηκαν μετά από μακροχρόνια διατροφή χαμηλών υδατανθράκων που οδηγούσε επίσης τον οργανισμό σε κατάσταση κέτοσης. Η χαμηλών υδατανθράκων (CHO) διατροφή – low carb high fat (LCHF) έχει γίνει πρόσφατα η επιλογή πολλών αθλητών αντοχής – υπεραντοχής, εστιάζοντας στις ιδιαίτερες προσαρμογές στην αερόβια ικανότητα, στην αποκατάσταση από την ασκησιογενή κόπωση, και στην πρόληψη της ασκησιογενούς μυϊκής και οργανικής βλάβης.

Επιπρόσθετα, επειδή στις υπερμαραθώνιες προσπάθειες παρουσιάζονται γαστρεντερικά προβλήματα σχετιζόμενα με την μειωμένη ικανότητα απορρόφησης της αναγκαίας για την προσπάθεια πρόσληψης υδατανθράκων, η διατροφική κέτοση παρουσιάζεται ως ενδεχόμενη λύση στο πρόβλημα. Είναι όμως; Και ως ποιο βαθμό;

Απόν την ανασκόπηση της βιβλιογραφίας που ακολουθεί  εξάχθηκαν ως συμπεράσματα τα ακόλουθα.

Οι  αθλητές αντοχής που διατρέφονταν με χαμηλούς υδατάνθρακες και ήταν κετοπροσαρμοσμένοι, παρουσίασαν εξαιρετικά υψηλότερο ρυθμό οξείδωσης λίπους σε σχέση με τους αθλητές που διατρεφόταν με μεγάλα ποσοστά υδατανθράκων. Τα δε μοτίβα κατανάλωσης και αναπλήρωσης γλυκογόνου εμφανίστηκαν όμοια και στις δύο περιπτώσεις. Η κετογενική διατροφή δεν φαίνεται να βελτιώνει την επίδοση τουλάχιστον σε προσπάθειες αντοχής κατά τις οποίες ο ρυθμός πρόσληψης CHO δύναται να καλύψει την κατανάλωση χωρίς την παρουσία γαστρεντερικών διαταραχών.

Ακολουθεί ανασκόπηση σχετικής επιστημονικής βιβλιογραφίας

Φυσιολογικές αποκρίσεις – διαφοροποιήσεις της κετογενικής διατροφής σε αθλητές αντοχής, υπεραντοχής.

ΤΖΑΝΕΤΑΚΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ Msc Φυσιολογία της Άσκησης και Προπονητική

ΑΤΟΜΙΚΗ ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑΣ

Εισαγωγή
Στην δεκαετία του 1960 ανακαλύφθηκε ότι η εξάντληση αποθεμάτων γλυκογόνου συσχετίσθηκε με την κόπωση και η διατροφή με υψηλούς υδατάνθρακες διατηρούσε τα επίπεδα αυτού, όπως και την σωματική απόδοση. Αυτό επιβεβαιώθηκε από πλειάδα ερευνών τις επόμενες δεκαετίες. Αναφορικά στους αθλητές, παραδοσιακά, διατροφή με σχετικά υψηλά ποσοστά υδατανθράκων χρησιμοποιείται για ενίσχυση της απόδοσης (Febbraio, Chiu, Angus, Arkinstall & Hawley, 2000; Hargreaves, Costill,  Coggan, Fink & Nishibata, 1984). Ο μεταβολισμός όμως του ανθρώπινου σώματος επιτρέπει μεγάλη ευελιξία όσον αφορά την ποσοστιαία πρόσληψη μακροθρεπτικών συστατικών. Την ίδια περίοδο καταδείχθηκε ότι σε καταστάσεις παρατεταμένης νηστείας – ασιτίας, ο ανθρώπινος οργανισμός αλλάζει την χρήση ενέργειας προτιμώντας μεταβολικά μονοπάτια με την χρήση του λίπους (κέτοση) και την παραγωγή γλυκόζης μέσω γλυκονεογέννησης.

Όμοιες προσαρμογές παρατηρήθηκαν μετά από μακροχρόνια διατροφή χαμηλών υδατανθράκων που οδηγούσε επίσης τον οργανισμό σε κατάσταση κέτοσης. Η χαμηλών υδατανθράκων (CHO) διατροφή – low carb high fat (LCHF) έχει γίνει πρόσφατα η επιλογή πολλών αθλητών αντοχής – υπεραντοχής, εστιάζοντας στις ιδιαίτερες προσαρμογές στην αερόβια ικανότητα, στην αποκατάσταση από την ασκησιογενή κόπωση, και στην πρόληψη της ασκησιογενούς μυϊκής και οργανικής βλάβης. (Ma, Suzuki, 2019)

Στην έρευνα των (Phinney, Bistrian, Evans, & Blackburn 1983) δέκα καλά προπονημένοι ποδηλάτες, ακολούθησαν διατροφή σε ουδέτερο ισοζύγιο θερμίδων με 1,75 γρ πρωτεΐνης / kg σωματικού βάρους / ημέρα και το υπόλοιπο των θερμίδων κατά τα 2/3 από CHO και κατά το 1/3 από λίπος για μία εβδομάδα. Στην συνέχεια διαφοροποίησαν την αναλογία μακροθρεπτικών, κρατώντας την πρωτεΐνης στα ίδια επίπεδα, τους  CHO λιγότερο από 20 γρ και το υπόλοιπο των θερμίδων με λίπος, έτσι ώστε να εξισωθεί το σύνολο πρόσληψης με την προηγούμενη διατροφική προσέγγιση. Η εργομετρική αξιολόγηση σε εργοποδήλατο έδειξε ότι η VO2max έμεινε ανεπηρέαστη ανάμεσα στην πρώτη εβδομάδα ελέγχου, ¨συμβατικής¨ διατροφής και την τρίτη εβδομάδα κετογενικής διατροφής. Στην δοκιμασία ως την εξάντληση στο 62-64% της VO2max, ο χρόνος αυξήθηκε κατά 4 λεπτά ενώ οι αθλητές βρισκόταν στην 4^η βδομάδα διατροφικής κέτοσης. Στην αερόβια δοκιμασία σταθερής συνεχόμενης έντασης το αναπνευστικό πηλίκο μειώθηκε από 0.83 σε 0,72 υποδηλώνοντας αύξηση χρήσης υδατανθράκων. Σε συνέχεια των ανωτέρω ευρημάτων, καταγράφηκε 300% μείωση στην οξείδωση γλυκόζης και 400% μείωση στην χρήση μυϊκού γλυκογόνου. Δεν παρατηρήθηκε υπογλυκαιμία κατά την διάρκεια της σταθερής αερόβιας προσπάθειας και βρέθηκε διατήρηση των περιορισμένων ενδογενών αποθεμάτων  CHO. Η αερόβια προσπάθεια αντοχής δεν υπονομεύεται από 4 εβδομάδες διατροφικής κέτοσης. Παρ όλα αυτά εξ αιτίας του σχετικά μικρού δείγματος δεν μπορούν να εξαχθούν ασφαλή συμπεράσματα.

Σε μία έρευνα διάρκειας 12 εβδομάδων σύμφωνα με τους McSwiney et al (2018) χώρισαν το δείγμα τους – 20 άνδρες προπονημένοι σε δραστηριότητες αντοχής- σε μία ομάδα που διατρεφόταν με υψηλούς CHO σε ποσοστά υδατάνθρακες, 65% πρωτεΐνη, 14% και λίπος 20%,  και σε μια ομάδα χαμηλών CHO κετογενικής διατροφής με ποσοστά : 6% για τους CHO,17% για την πρωτεΐνη και 77% για το λίπος. Και οι δύο ομάδες προπονήθηκαν σε προπόνηση αντοχής στο 56-68% της VO2max 7 ώρες εβδομαδιαίως, 2 προπονήσεις αντιστάσεων σε leg press ή squat και 2 προπονήσεις HIIT με 10X1 min στο 70% peak power με 1 min rec. Αξιολογήθηκαν σε ατομική χρονομέτρηση 100χλμ, sprints των 6 sec και σε τεστ κρίσιμης ισχύος. Επίσης με DXA scan εκτιμήθηκαν τα ποσοστά λίπους. Παρατηρήθηκε πολύ μεγαλύτερη απώλεια σωματικού λίπους στους αθλούμενους που βρισκόταν σε διατροφική κέτοση. Παρ ότι η διαφορά στην βελτίωση στην ατομική χρονομέτρηση των 100χλμ της ομάδας χαμηλών CHO σε σχέση με αυτήν της ομάδας υψηλών CHO, δεν θεωρείται στατιστικά σημαντική, η διαφορά των 3 λεπτών μεγαλύτερης βελτίωσης έχει πολύ μεγάλη πρακτική σημασία, αν σκεφτούμε ότι η πρώτη από την δεύτερη θέση στον Γύρο της Γαλλίας μπορεί να κριθεί σε δευτερόλεπτα. Οι ίδιοι επέδειξαν μεγαλύτερη βελτίωση τόσο στα sprints των 6 sec , όσο και στο τεστ της κρίσιμης ισχύος.

Στην μελέτη  επιπολασμού σύμφωνα με τους Volek et al (2016) σε σύγκριση δύο ομάδων 20 elite αθλητών υπεραντοχής διατρεφομένων, είτε, η 1^η ομάδα, με διατροφή υψηλών υδατανθράκων (HC), είτε, η 2^η ομάδα,  με διατροφή χαμηλών υδατανθράκων (LC). 20 υπερμαραθωνοδρόμοι και τριαθλητές IRONMAN (ηλικία 21-45 έτη), υποβλήθηκαν σε μέγιστο διαβαθμισμένο τεστ και σε υπομέγιστο δρομικό τεστ διάρκειας 180 λεπτών στο 64% της VO2max  προκειμένου να διαπιστωθούν οι μεταβολικές αποκρίσεις. Η μία ομάδα εξ αυτών διατρεφόταν με 59% υδατάνθρακες 14% πρωτεΐνη και 25% λίπος ενώ άλλη ομάδα διατρεφόταν με 10% υδατάνθρακες 19% πρωτεΐνη και 70% λίπος κατά μέσο όρο τους τελευταίους 20 μήνες (9-36 μήνες).Υποβλήθηκαν οι αθλητές σε μια δρομική δοκιμασία μέγιστης αερόβιας ικανότητας, σε υπομέγιστη δοκιμασία διάρκειας 180 λεπτών στο 64% της VO2max, και μετρήθηκαν τιμές με θερμιδομετρία ηρεμίας – άσκησης, αιμοληψία, μυϊκή βιοψία, καταγραφή καρδιακής συχνότητας. Επίσης υποβλήθηκαν σε DXA scan. Ο ρυθμός μέγιστης οξείδωσης λίπους (fat max) ήταν 2,3 φορές υψηλότερος για την ομάδα χαμηλών υδατανθράκων (LC)  (1.54 ± 0.18 έναντι 0.67 ±0.14 g/min) και σημειώθηκε σε υψηλότερο ποσοστό της VO2max (70.3 ± 6.3 έναντι 54.9 ±7.8%).Ο μέσος ρυθμός οξείδωσης λιπών ήταν 59% μεγαλύτερος για την LC  ομάδα (1.21 ± 0.02 έναντι 0.76 ± 0.11 g/min) που αντιστοιχεί σε μεγαλύτερη ενεργειακή συμμετοχή του λίπους (88 ± 2 έναντι 56 ± 8%).Παρ όλες αυτές τις αξιοσημείωτες διαφορές ανάμεσα στους LC και HC αθλητές., δεν υπήρξε στατιστικά σημαντική διαφορά στα αποθέματα γλυκογόνου ηρεμίας, και στο επίπεδο εξάντλησης αυτού μετά από 180 λεπτά δρομικής προσπάθειας.

Στην έρευνα των Lambert, Speechly, Dennis &  Noakes (1994) 5 άνδρες ποδηλάτες ακολούθησαν για 2 εβδομάδες διατροφική παρέμβαση  με υψηλά ποσοστά λίπους (high fat diet) και σε αναλογίες 67,3% λίπος , 7,1% CHO, 25,5% πρωτεΐνη και άλλες 2 εβδομάδες με υψηλά ποσοστά CHO και σε 12% λίπος,   73,6% CHO, 13,6% πρωτεΐνη. Και στις δύο παρεμβάσεις το δείγμα υποβλήθηκε σε ίδιες εργομετρικές ποδηλατικές δοκιμασίες. Η πρώτη ήταν επαναλαμβανόμενα sprints των 5 sec. με αποκατάσταση 1 λεπτού μεταξύ των προσπαθειών,  η δεύτερη 30-sec Wingate test, η τρίτη, δοκιμασία ως την εξάντληση στο ~ 90% VO2max και η τέταρτη, δοκιμασία ως την εξάντληση στο ~ 60% VO2max. Στις δοκιμασίες σε υψηλές εντάσεις δεν παρατηρήθηκε στατιστικά σημαντική διαφορά στα: μέση και μέγιστη ισχύ,VO2max, RQ, πνευμονικό αερισμό, καρδιακή συχνότητα, και χρόνο ως την εξάντληση. Επίσης δεν υπήρχαν διαφορές στις τιμές γλυκόζης, γαλακτικού αίματος ενδιαφέρον στοιχείο είναι ότι και οι τιμές του β υδροξύ βουτυρικού ήταν σταθερές και για τις δύο παρεμβάσεις και δεν αυξήθηκαν. Αυτό το γεγονός καταδεικνύει ότι οι συγκεκριμένες αναλογίες της διατροφικής παρέμβασης υψηλού λίπους, δεν ήταν ικανές να θέσουν τα άτομα σε κατάσταση διατροφικής κέτοσης. Οπότε η καύση λίπους στις συγκεκριμένες προσπάθειες ακολούθησε την συνήθη β οξείδωση και όχι το μεταβολικό μονοπάτι παραγωγής κετονικών σωμάτων. Αν και το δείγμα δεν βρέθηκε σε κατάσταση κέτοσης, παρατηρήθηκε στην προσπάθεια μέτριας και σταθερής έντασης, κατά την συνθήκη υψηλού λίπους, ότι είχε 2 φορές μεγαλύτερο χρόνο ως την  εξάντληση σε σχέση με την συνθήκη που διατρεφόταν με υψηλούς υδατάνθρακες.

Στην διασταυρούμενη, με επαναλαμβανόμενες μετρήσεις μελέτη των Shaw, Merien, Braakhuis, Maunder & Dulson (2019) 8 αθλητές αντοχής ακολούθησαν για 31 ημέρες δύο διατροφικές παρεμβάσεις με ενδιάμεσα 14-21 ημέρες wash out περίοδο. Στην μία εκ των δύο , οι αθλητές ακολουθούσαν ¨συνήθη¨ διατροφή , με ποσοστά 43% CHO, 38% λίπος και ~19% πρωτεΐνη, και στο δεύτερο που οδηγούσε σε διατροφική κέτοση με ποσοστά 4% CHO,78% λίπος και ~18% πρωτεΐνη. Οι αθλητές υποβλήθηκαν σε υπομέγιστο τεστ  διαβαθμισμένων σταδίων και προσδιορίστηκε η VO2max και σε δοκιμασία ως την εξάντληση στο 70% της  VO2max . Η κετογενική διατροφή διατήρησε την ικανότητα παραγωγής έργου σε υπομέγιστες εντάσεις, και οι αθλητές εκτελούσαν τα ίδια προπονητικά προγράμματα κατά την διάρκεια και των δύο παρεμβάσεων. Παρ όλα αυτά στην συνθήκη της κέτοσης έγιναν λιγότερο αποτελεσματικοί – οικονομικοί σε εντάσεις μεγαλύτερες του 70% της VO2max, ενώ η οικονομία τους παρέμεινε ανεπηρέαστη σε εντάσεις κάτω του 60% της  VO2max.

Στην έρευνα των Burke et al. (2017) 21 υψηλού επιπέδου βαδιστές συμμετείχαν σε 3 ομάδες στην κάθε μία εκ των οποίων εφαρμόστηκε διαφορετική διατροφική συνθήκη.H πρώτη με υψηλά ποσοστά CHO, η δεύτερη με περιοδικότητα υψηλών – χαμηλών ποσοστών CHO μεταξύ των ημερών της εβδομάδας, και η τρίτη με χαμηλά ποσοστά CHO και υψηλά λίπους. Οι αθλητές υποβλήθηκαν σε υπομέγιστη διαβαθμισμένη δοκιμασία για προσδιορισμό της VO2peak και της οικονομίας της προσπάθειας, σε αγωνιστικού τύπου δοκιμασία βάδισης 10χλμ και 25χλμ.Η διατροφή χαμηλών CHO συσχετίστηκε με τον μεγαλύτερο ρυθμό οξείδωσης σωματικού λίπους που έχει ποτέ αναφερθεί αναφορικά σε άσκηση σε όλες τις ταχύτητες και εντάσεις. Η αλλαγή στη προτίμηση επιλογής μεταβολισμού του λίπους (παραγωγή κετονικών) αύξησε κατά πολύ την χρήση οξυγόνου για την κάθε φορά δεδομένη ταχύτητα και επιδείνωσε δηλαδή την οικονομία της προσπάθειας. Στην δε συγκεκριμένη έρευνα η επίδοση δεν βελτιώθηκε μόνο στην ομάδα με την διατροφική συνθήκη χαμηλών υδατανθράκων, υψηλών λιπών.

Συμπεράσματα
Οι  αθλητές αντοχής που διατρέφονταν με χαμηλούς υδατάνθρακες και ήταν κετοπροσαρμοσμένοι, παρουσίασαν εξαιρετικά υψηλότερο ρυθμό οξείδωσης λίπους σε σχέση με τους αθλητές που διατρεφόταν με μεγάλα ποσοστά υδατανθράκων. Τα δε μοτίβα κατανάλωσης και αναπλήρωσης γλυκογόνου εμφανίστηκαν όμοια και στις δύο περιπτώσεις. Η κετογενική διατροφή δεν φαίνεται να βελτιώνει την επίδοση τουλάχιστον σε προσπάθειες αντοχής κατά τις οποίες ο ρυθμός πρόσληψης CHO δύναται να καλύψει την κατανάλωση χωρίς την παρουσία γαστρεντερικών διαταραχών.

Carbohydrates (CHO), Protein (PRT), Eucaloric balanced diet (EBD),  Eucaloric ketogenic diet (EKD), Ηigh-carbohydrate (HC), Low carbohydrate Ketogenic diet(LCKD), High intensity interval training (HIIT)),  time trial (TT), six second sprint, (SSS), critical power test (CPT),beta-hydroxy butyrate (βHB),

Heart Rate (HR), Ventilation (VE), Respiratory quotient (RQ), High Fat (HF), Habitual Diet (HD), Ketogenic diet (KD), high CHO availability (HCHO), periodised CHO availability (PCHO), low CHO, high fat (LCHF).

Βιβλιογραφία
Burke, L.M., Ross, M.L., Garvican – Lewis, L.A., Welvaert, M., Heikura, I.A., Forbes, S.G., Mirtschin, J.G., Cato, L.E., Strobel, N., Sharma, A.P., Hawley, J.A., (2017) Low carbohydrate, high fat diet impairs exercise economy and negates the performance benefit from intensified training in elite race walkers. Journal of Physiology. 1;595 (9), 2785-2807. doi: 10.1113/JP273230. Epub 2017 Feb 14.

Coggan, A., Costill, D., Fink, W. J., Hargreaves,  M., Nishibata, I., (1984)  Effect of carbohydrate feedings on muscle glycogen utilization and exercise performance. Medicine & Science in Sports &  Exercise 16 (3) : 219-222.

Febbraio, M.A., Chiu, A., Angus, D.J., Arkinstall, M.J., Hawley, J.A., (2000)Effects of carbohydrate ingestion before and during exercise on glucose kinetics and performance.  Journal of Applied Physiology 89, 2220–2226.

Lambert, E., Speechly, D., Dennis, S.,  Noakes, T., (1994) Enhanced endurance in trained cyclists during moderate intensity exercise following 2 weeks adaptation to a high fat diet. European Journal of Applied Physiology and Occupational Physiology, 69, 287–293.

Ma, S., Suzuki, K., (2019) Keto-Adaptation and Endurance Exercise Capacity, Fatigue Recovery, and Exercise-Induced Muscle and Organ Damage Prevention: A Narrative Review. Sports (Basel) 13;7 (2). pii: E40. doi: 10.3390/sports7020040.

McSwiney, F.T., Wardrop, B., Hyde, P.N., Lafountain, R.A., Volek, J.S., Doyle, L, (2018) Keto-adaptation enhances exercise performance and body composition responses to training in endurance athletes. Metabolism 81:25-34. doi: 10.1016/.metabolism .2017.10.010. Epub 2017 Nov 3.

Phinney, S.D., Bistrian, B.R., Evans, W.J., Gervino, E., Blackburn, G.L., (1983)  Aug. The human metabolic response to chronic ketosis without caloric restriction: preservation of submaximal exercise capability with reduced carbohydrate oxidation. Metabolism 32 (8), 769-776.

Shaw, D.M., Merien, F., Braakhuis, A., Maunder, E.D., Dulson, D.K., (2019) Effect of a Ketogenic Diet on Submaximal Exercise Capacity and Efficiency in Runners.Medicine and Science in Sports and Exercise,  51 (10) : 2135-2146 DOI: 10.1249/mss. 0000000000002008  PMID:  31033901. 

Volek, J.,  Freidenreich, D., Saenz, C.,  Kunces, L., Creighton, B., Bartley, J., Davitt, P., Munoz, C., Anderson, J., Maresh, C., Lee, E., Schuenke, M., Aerni, G., Kraemer, W., Phinney, S., (2016) Metabolic characteristics of keto-adapted ultra-endurance runners.
Metabolism Clinical and Experimental 65, 100-110.