Die artgerechte Ernährung des Homo Sapiens

Der Kohlenhydratkonflikt! (V)


Muskelaufbau und Energie?

Jetzt wird es interessant. Ich liebe diese Geschichten im Hintergrund und möchte es euch nicht vorenthalten! Mir ist es wichtig, dass die Hintergründe verstanden werden. Das "Warum?" soll geklärt werden. "Das ist so, das ist so!" bedarf nicht so einer riesigen Reihe über die Entstehung und Entwicklung unserer Ernährung.

Its really all about energy!

Adenosin Monophosphat Kinase (AMPK) ist ein zentraler Sensor für den gesamten Energiestoffwechsels des menschlichen Körpers. Ein "metabolischer master switch" (Shirwany NA, Zou MH. 2010). Wird ATP ("Adenosin Tri Phosphat, universelle Energiequelle im menschlichen Körper") abgebaut, so wird der Spiegel an AMP erhöht, welches die AMPK aktiviert. Dem Körper wird signalisiert "Junge, du hast wenig Energie".

Was passiert jetzt?

Kohlenhydrate


AMPK sorgt dafür, dass die Glukosetransporter 4 hochgefahren werden, die Insulinsensibilität steigt und das Körperfett reduziert wird (Hayley M. O'Neill 2013). Energieverbrauchende Prozesse werden gehemmt. Dazu gehört der Proteinaufbau ("mTOR") und der Fettaufbau ("Fettsäuresynthase und Acetyl Coa Carboxylase") (Mounier R et al 2011). Noch genauer: mTOR, Schlüsselfaktor für den Muskelaufbau, wird durch Insulin und Leucin aktiviert.

AMPK wird durch niedrige Blutzuckerspiegel und Energiemangel aktiviert. Diese beiden bilden ein antagonistisches System. Es kann gezeigt werden, dass eine Muskelzelle, der es an AMPK fehlt, mehr Muskelprotein über vermehrte MTOR Aktivierung bilden kann. Aber auch zu einer verstärkten Fettbildung neigt! AMPK hemmt nämlich die Produktion von Malonyl Coenzym A, welches die Fettverbrennung abschaltet. Die Cholesterinbiosynthese (HMB Coenzym A Reduktase) wird durch AMPK ebenfalls deaktiviert.

Ein hoher AMPK Spiegel reduziert auch den schon bekannten Entzündungsmarker CRP und hemmt den NFKB und Interleukine wie TNFalpha und Interleukin 6. Anti-entzündliche Interleukine wie der IL10 werden verstärkt produziert. Aber wann genau erhöht sich der AMPK Spiegel? ATP, AMPK, babla … damit kann doch niemand was anfangen!?

Immer wenn ich Hunger habe, erhöht sich der AMPK Spiegel. Wenn ich einen niedrigen Blutzuckerspiegel habe. Wenn ich Stress habe. Wenn ich Sport treibe und Energie verbrauche. Genau das sind die Dinge die uns vor den gängigen Zivilisationskrankheiten bewahren können (Benoit Viollet et al 2011, Shirwany NA, Zou MH. 2010).
  1. Hunger haben
  2. niedrige Blutzuckerspiegel
  3. natürliche Stressfaktoren wie Kälte, Hungern, Bewegung
Durch ein unbefriedigtes Bedürfnis, also einen Stressor, wie zum Beispiel Hungern, das haben wir schon angerissen im ¬immunologischen Teil, erhöht sich nicht nur der AMPK Spiegel, sondern auch der Ghrelinspiegel.

Gherlin ist ein Orexigen ("Anorexia" = nichts essen, "Orexia" = essen), welches bei Energiemangel im Hypothalamus, in der Magenschleimhaut oder in der Bauchspeicheldrüse gebildet wird, und aktiviert ebenfalls AMPK. Ghrelin, aber auch AMPK selbst, aktivieren orexigene Neuronen im Hypothalamus.

Im Bereich Nucleus arcuatus des Hypothalamus aktiviert diese ganze Kaskade einige Neuronen welche die Stressachsen, HPA- und Sympathikus, anschalten. Was machen die noch Mal? Die produzieren Energie: die Glukoneogenese und die Lipolyse wird gesteigert. Darüber hinaus kommt es zu einem Glutamatcommand, einem "erregenden" Signal, und einer Erhöhung der Dopaminspiegel. Der Bewegungsdrang, die Suchzentren, werden angeschaltet.
    ____________________________________________________________________
    Fress ich den gesamten Tag, vor allem Kohlenhydrate, dann reduziere ich nicht nur AMPK und den Dopaminspiegel, sondern auch meine Insulinsensitivität. Dadurch hat man "keinen Bock" auf Bewegung und ist etwas "insulinresistenter". Den gesamten Tag und jeden Tag den Blutzuckerspiegel versuchen "konstant" zu halten, ist also mit Sicherheit eine schmackhafte Möglichkeit zur Entwicklung von Krankheiten (Benoit Viollet et al 2011, Erik A. Richter und Neil B. Ruderman 2010).
    ____________________________________________________________________
Auch die Muskelproteinsynthese ist während der Kontraktionsphase stark vermindert (Erik A. Richter und Neil B. Ruderman 2010) und erhöht sich im Anschluss an ein Training bei noch gleichzeitig erhöhten AMPK Spiegeln (Dreyer HC et al 2006). Ein doch komplexes System. Meinst du nicht?

Und unser anaboles Hormon namens Insulin reduziert zwar den Abbau von Muskelmasse, jedoch ist dieser Effekt von einer ausreichenden Aminosäurekonzentration abhängig (Biolo G et al 1999).

Also, fassen wir hier schon Mal zusammen, was passiert, wenn Du Hunger hast und wenn Deine Blutzuckerspiegel abfallen. Beachte auch die Informationen aus den vorherigen Artikeln:
  • energieverbrauchende Prozesse werden abgeschaltet
  • energieproduzierende Prozesse werden hochgefahren
  • Die Spiegel an Adrenalin, Noradrenalin, Cortisol, Glutamat und Dopamin erhöhen sich: Die Stress-, Flucht-, Such- und Kampfsysteme werden angeschaltet.
  • Ghrelin heißt auch "growth hormone releasing inducing": Der Wachstumshormonspiegel steigt an.
  • Die Aktivität von Neuronen in der Substantia Nigra ("Bewegung und Koordination"), des Ventralen Tegmentums ("Suchen"), des Hypothalamus vor allem Nucleus Arcuatus ("Bewegungsökonomie und Sättigung") werden verstärkt.
  • Der Leptinspiegel erhöht sich ("Noradrenalin dockt an die Fettzelle an und erhöht den Leptinspiegel = kein Hunger mehr").
  • Die Organdurchblutung verändert sich: Muskulatur und Gehirn verstärkte Durchblutung, Verdauungsorgane verminderte Durchblutung.

Durch nichts essen, respektive niedrige Blutzuckerspiegel, wirst du in einen leistungsfördernden Zustand versetzt.

Das ist kein Gelaber. ALLE SYSTEME in unserem Körper sind dazu ausgelegt nur dann zu bewegen, wenn eine Gefahr vorliegt. Verhungern, erfrieren, kämpfen, fliehen. Und ALLE DIESE Gefahren sind mit Bewegung gekoppelt. Wenn Du gefressen hast, dann hast Du keine Lust zu bewegen. Die Konzentration lässt ebenfalls nach. "Ein voller Bauch studiert nicht gern!" oder "Traue keinem Gedanken, der im Sitzen entstanden ist!"

Der Nucleus Arcuatus des Hypothalamus hat Kerne welche Gonadotropine erhöhen können, dopaminerge Kerne, welche die Bewegungseffizienz verbessern können, und anorexigene und orexigene Kerne, welche einen Einfluss auf dein Hungergefühl haben. Dazu erzähle ich noch genau, was das mit Leptin und Kohlenhydraten zu tun hat.

Kohlenhydrate


Bewegung in nüchternem Zustand, das bedeutet bei niedrigeren Blutzuckerspiegeln, erhöht nicht nur Dopamin, sondern auch verschiedene Myokine, welche bestimmte Histone Acetylieren und demethylieren und einige Gene, was zur Ausschüttung von BDNF führt. Dieser Faktor kann sich durch Bewegung um das 2-3 fache erhöhen (Rasmussen P et al 2009)! Was ist das schon wieder? Ich habe ganz zu Anfang gesagt: "Es ist nicht einfach!"

Brain Derived neurotrphic factor ist wichtig bei der Regulierung, dem Wachstum und Überleben von Neuronen. Wir haben ja schon gesehen, dass ketogene Kostformen, welche meistens mit einem niedrigen Blutzuckerspiegel verbunden sind, ebenfalls das Nervenwachstum und die Nervenregeneration verbessern können. Eventuell durch die Erhöhung von BDNF (Masino SA, Rho JM. 2012)?

Ein niedriger BDNF Spiegel wird bei neurodegenerativen Erkrankungen wie Demenz und Depressionen und Erkrankungen des metabolischen Formenkreises wie Diabetes gefunden. Auch finden wir eine negative Korrelation zwischen Insulinresistenz und BDNF Spiegeln, sowie von Übergewicht und BDNF Spiegeln.

Glucose reduziert den BDNF Spiegel, Insulin nicht (Krabbe KS et al 2007). BDNF wird durch Muskelkontraktionen verstärkt ausgeschüttet und erhöht auch den AMPK Spiegel und dadurch die Fettsäureoxidation und die Insulinsensitivität (Matthews VB et al 2009).
    ____________________________________________________________________
    Ein Sportler, der also vermehrt BDNF bildet, AMPK aktiviert, Energie verbraucht und seine Kohlenhydratspeicher- und somit den Blutzucker reduziert, schützt sich also schon fast "automatisch" vor vielen der Erkrankungen die den "alternden" Menschen so heimsuchen (Pedersen BK et al 2009).
    ____________________________________________________________________
Auch stimuliert AMPK, wie auch Kälte und freie Radikale, den schon bekannten Peroxisome proliferator activeted receptor gamma coactivator ("PGC1alpha"), welcher PPAR stimuliert, die Insulinsensitivität verbessert und bei der Kontrolle des Körpergewichtes helfen kann (Summermatter S, Handschin C. 2012, Summermatter S et al 2013, aus Functional metabolism: regulation and adaption). Was hier Antioxidantien anrichten, habe ich schon ganz zu Anfang gezeigt!

Da Ausdauertraining, aber auch hochintensive Kurzzeitbelastungen wie sie beim Crossfit, Tabata oder HIIT Anwendung finden, die AMP: ATP Verhältnisse erhöhen, dadurch AMPK erhöhen und PGC1alpha, sind diese zu Hypertrophiezwecken weniger geeignet. PGC1alpha und AMPK "put the brakes on the mixed protein synthesis" (P J Atherton und K Smith 2012).

Dann und wann mal AMPK zu erhöhen, schützt vor Krankheit. Dann und wann mal mTOR zu erhöhen, baut Muskulatur auf. Der menschliche Körper braucht den Wechsel!

Ohne Kohlenhydrate keine Leistung: Ist das so?

Während einer intensiven Belastung werden 3 g KH/min verbrannt (Williams 1997). Also brauchen wir Kohlenhydrate?

Durch ausreichend Zeit für eine Anpassung und ausreichender Protein- und Mineralstoffversorgung reduziert eine ketogene Kostform zumindest nicht die aerobe Ausdauerleistung (Stephen D Phinney 2004) und die Datenlage zur verbesserten Leistungsfähigkeit während eines Krafttrainings durch Kohlenhydraten ist auch nicht konsistent (Conley MS, Stone MH. 1996). Also brauchen wir doch keine Kohlenhydrate?

Okay, in der Regel stehen sich solche Sätze in sämtlichen Foren und Diskussionen gegenüber. Es kommt nie zu einem Ergebnis. Es wird behauptet, versucht seine eigene Meinung mit irgendeinem Pubmed- Abstract zu untermauern. Kein Ergebnis.

"Ich mach es so, wie es mir gefällt und was ich für richtig halte." Falsch.

Wofür wird denn welche Menge an Kohlenhydraten benötigt? Ja genau! Nicht schwarz oder weiß. Wir haben schon gesehen, dass ein Trainingssatz um die 3g Kohlenhydrate extra benötigt. Aus gesundheitlicher und evolutionärer Sicht sind Kohlenhydrate eigentlich auch nicht so wichtig, wie manche es vielleicht wünschen. Aber so viel sei verraten: Kohlenhydrate haben extrem viele Vorteile, wenn, ja genau wenn, die Speicher regelmäßig entleert wurden!

Wozu brauchen wir denn noch Kohlenhydrate?

Muskeln sind der Hauptspeicher unserer Kohlenhydrate. Und grade die schnellen und starken Muskelfasern benutzen bei intensiver Belastung Kohlenhydrate.
    ____________________________________________________________________
    Wenn ein "den ganzen Tag sitzender Mensch" seine Glykogenspeicher bei der abendlichen Gummibärensession gesprengt hat, ist das etwas anderes, als wenn ein körperlich hart trainierender und muskelbepackter Herzensbrecher 2 Kilo Nudeln nach einem harten Ganzkörpertraining runterwürgt. Je mehr Muskeln, desto mehr Kohlenhydrate werden verkraftet. Das bedeutet im Umkehrschluss aber nicht, dass man mehr Muskeln bekommt, desto mehr Kohlenhydrate verzehrt werden.
    ____________________________________________________________________
Training bei entleerten Glykogenspeichern verbessert die Oxidation von Fettsäuren im Gegensatz zu einem Training bei gefüllten Kohlenhydratspeichern (Hulston CJ et al 2010) und unabhängig vom intramuskulären Fett erhöht eine gesteigerte Fettverbrennung in den Muskelzellen den insulinstimulierten Glykogenaufbau aus dem Blutzucker und reduziert eine Insulinresistenz, welche durch intramuskuläres Fett ausgelöst werden kann (Perdomo G et al 2004).

Okay, die Fettverbrennung und alle Facetten, die dazu gehören, wird wahrscheinlich wirklich stärker genutzt, wenn der Körper keine andere Wahl hat. Logisch? Check.

Nach drei tägiger Kohlenhydratrestriktion (<5%) wurden an 8 körperlich aktiven jungen Männern das Hormonprofil bestimmt. Adrenalin, Noradrenalin und Wachstumshormone waren erhöht, Testosteron und Laktat leicht erniedrigt. Nach einer körperlichen Aktivität stieg der Testosteronspiegel jedoch gleichermaßen wie in der "Mischkostgruppe". Allerdings blieb der Noradrenalinspiegel niedriger (Langfort JL et al 2011). Weniger Kohlenhydrate kann weniger Stress bedeuten? Auch cool.

Kohlenhydrate


Eine Untersuchung, die immer wieder angegeben wird, um zu zeigen wie überlegen kohlenhydratreduzierte Ernährungsweisen binnen 6 Wochen zu Körperfettreduktion ( ~3kg) und gleichzeitigem Muskelaufbau (~1kg), Erhöhung der Testosteronspiegel und der Schildrüsenhormonspiegel führen, ist von J. Volek und Kollegen durchgeführt (2002). Im Originalpaper ist zu entnehmen, dass die "low carb" Gruppe deutlich weniger Kohlenhydrate verzehrte. Jedoch verzehrte die Kontrollgruppe fast 100g weniger Protein und im Schnitt 400kcal weniger!

Ich will mich da ja nicht einmischen, aber ist hier der geringe Kohlenhydratanteil, oder der angehobene Proteinanteil (Thermogenese, Proteinstoffwechsel …) das interessante? Was man hier aber sehr schön sehen kann ist, dass eine "Kalorie" nicht eine "Kalorie" ist. Denn trotz der vermehrten Kalorienaufnahme sank der Körperfettanteil im Gegensatz zur Kontrollgruppe, welche ja eigentlich mehr hätten abspecken müssen, wenn es wirklich nur um Kalorien ginge. Also die Untersuchung ist nicht komplett für den Arsch.

Geht es um Körperfettreduktion, da können wir sagen was wir wollen, sind ketogene oder stark kohlenhydratreduzierte Ernährungsweisen, zumindest an den gängigen Testprobanden (übergewichtig, insulinresistent…) ungeschlagen. Eine Untersuchung aus dem Jahre 2010 verglich ein Trainingsprotokoll zusammen mit einer ketogenen Ernährungsweise mit einer normalen Mischkost ("~ Kohlenhydratgruppe") an übergewichtigen Frauen (Pal T Jabekk et al 2010, Kreider RB et al 2011).

Die Kohlenhydratgruppe baute so gut wie kein Fett ab, aber Muskeln auf und die ketogene Gruppe baute im Schnitt keine Muskeln auf, aber Fett ab. Interessant ist, dass eine Probandin der ketogenen Gruppe über 3 kg Muskeln auf- und gleichzeitig 8 kg an Fett abbaute!

Ebenso interessant ist, dass einer Person der Kohlenhydratgruppe fast 1,5kg an Muskeln ab und 0,5kg an Fett aufbaute. Der Durchschnitt kann für den individuellen Fall also völlig uninteressant sein. Denn in der Gruppe, in der am wenigsten Muskel aufgebaut wurde, befand sich eine Person, welche am meisten Muskeln aufgebaut hatte! Dazu möchte ich euch nicht verheimlichen, dass 4 von 8 Personen der ketogenen Gruppe Muskeln aufgebaut haben bei gleichzeitigem Fettabbau, diese Gruppe im Schnitt aber bei +/- null gelandet ist.

Die genaue Diät ist niemandem bekannt! Was? Den Probanden wurden Handouts und Bücher zu ketogenen Ernährungsweisen gegeben und anhand dieser "Eigenrecherche eines Laien" durften sie dann "selbst machen". Proteingehalt? Kalorien?

Dass eine kohlenhydratreduziertere Ernährungsweise auch noch die Insulinsensitivität während einem Trainingsprogramm stärker verbessert als eine kohlenhydratreiche Ernährung dürfte nicht überraschen (Kreider RB et al 2011). Der niedrige Insulinspiegel führt also fast immer zu einer Reduktion von Körperfett. Und dass ein angehobener Proteinanteil in der Ernährung, auf Kosten des Kohlenhydratanteils (10%) die Körperkomposition positiv beeinflussen kann, das sollte für die Leser dieser Artikelreihe auch nichts neues mehr sein (Thomas P. Wycherley et al 2010). Also ist auch diese Untersuchung an den "dicken Damen" nicht wirklich aussagekräftig, wird aber immer wieder zitiert.

Neben der verstärkten Fettsäureutilisation sind kohlenhydratreduzierte Ernährungsweisen dazu in der Lage, Glykogen zu sparen (Burke LM et al 1985). Dieser glykogensparende Effekt bleibt für kurze Zeit auch nach Wiederauffüllung der Glykogenspeicher bestehen und kann dadurch die körperliche Leistung erhöhen. Jedoch liefern sie nach Angaben einiger Wissenschaftler nicht genügend Kohlenhydrate, um ausreichend Substrat für hochvolumiges und "glykogenlastiges" Training zu liefern (Cook CM, Haub MD 2007).

Und wieder. Wir haben noch kein Ergebnis!

_____________________________________________________

Bilder: Labormikro | Matthias Busse | Frank-Holger Acker

Nach oben