Hiilihydraattien syklitys vs. jatkuva dieetti: rasvanpoltto ja suorituskyky

Hiilihydraattien syklitys – vuorottelu matalamman ja korkeamman hiilihydraattien saannin välillä energiavajeen aikana – tuottaa vastaavan kokonaisrasvanpolton kuin jatkuva energiavaje [1, 4, 17]. Voimaharjoittelijoilla jäsennellyt useamman päivän hiilihydraattitankkaukset voivat kuitenkin vähentää rasvattoman massan menetystä ja ylläpitää lepoaineenvaihduntaa paremmin kuin jatkuva dieetti [4, 17]. Kestävyysurheilijoilla hiilihydraattien saatavuuden jaksottaminen lisää solutason sopeutumissignaaleja, mutta se ei luotettavasti paranna kilpailusuorituskykyä verrattuna jatkuvaan runsashiilihydraattiseen ravitsemukseen [10, 12].

Kehonkoostumus ja aineenvaihdunnan säästäminen

Kun kokonaisnettoenergia ja proteiinin saanti ovat yhtä suuret, hiilihydraattien syklitys ja jatkuva energiavaje tuottavat samanlaiset vähennykset kokonaispainossa ja rasvamassassa [1, 4, 17]. Seitsemän viikon tutkimuksessa, johon osallistui 27 voimaharjoittelutaustan omaavaa henkilöä 25 %:n kalorivajeella ja 4 kertaa viikossa toteutetulla kuntosaliohjelmalla, osallistujat jaettiin jatkuvaan rajoitukseen tai jaksottaiseen protokollaan, jossa oli 5 päivää 35 %:n vajetta ja sitä seurasi 2 peräkkäistä päivää hiilihydraattitankkausta ylläpitokaloreilla [4]. Molemmat ryhmät saavuttivat vastaavan kokonaispainon pudotuksen (-3,6 kg jatkuvalla vs. -3,2 kg tankkauksella) ja rasvamassan vähenemisen (-2,3 kg vs. -2,8 kg) [4, 17].

Fysiologinen ero ilmeni rasvattoman kudoksen säilymisessä. Kahden päivän hiilihydraattitankkausryhmä säilytti merkittävästi enemmän rasvatonta massaa (menetti 0,4 kg vs. 1,3 kg jatkuvassa ryhmässä) ja kuivaa rasvatonta massaa (menetti 0,2 kg vs. 1,9 kg) [4, 17]. Lisäksi lepoaineenvaihdunta säilyi paremmin tankkausryhmässä, jossa lasku oli vain 38 kcal päivässä verrattuna jatkuvan ryhmän 78 kcal:n päivittäiseen laskuun [4, 17]. Tässä tutkimuksessa molemmat ryhmät nauttivat 1,8 g proteiinia painokiloa kohden, ja kaikki tankkauspäivien lisäkalorit tulivat yksinomaan hiilihydraateista [4].

Laajemmissa väestöryhmissä jaksottaiset rajoitusstrategiat osoittavat vastaavaa yhtäläisyyttä rasvanpoltossa. 12 viikon tutkimuksessa liikalihavilla aikuisilla naisilla havaittiin, että jatkuva rajoitus ja jaksottainen rajoitus jäsennellyillä tankkauksilla sekä dieettitauoilla johtivat identtiseen rasvamassan menetykseen (-9,30 kg vs. -9,21 kg) [1]. Kuuden kuukauden aikana jaksottainen rajoitus tuotti samanlaisen painonpudotuksen kuin jatkuva rajoitus (-6,4 kg vs. -5,6 kg) ja vähensi samalla enemmän paastoinsuliinia ja insuliiniresistenssiarvoja [2]. Voimaharjoittelevilla naisilla 1 viikon dieettitauot 25 %:n vajeen aikana eivät muuttaneet rasvatonta massaa tai lepoaineenvaihduntaa verrattuna jatkuvaan rajoitukseen, mutta ne estivät syömisen kontrollinmenetyksen lisääntymistä [19, 20].

Akuutti hiilihydraattien säätely vaikuttaa myös lyhytaikaisiin maksan ja glukoosiaineenvaihdunnan merkkiaineisiin. Kaksi päivää isokalorista vähähiilihydraattista, runsasrasvaista ruokavaliota (~60 g hiilihydraattia päivässä) vähensi maksan rasvaa 16 % ylipainoisilla tai lihavilla aikuisilla [7]. Sekä isokalorinen että hypokalorinen hiilihydraattien rajoitus kuitenkin alensivat paastoinsuliinia ja triglyseridejä, mutta heikensivät tilapäisesti varhaista beetasoluvasetta ja nostivat aterianjälkeisiä verensokeripiikkejä seka-ateriatestauksessa [7].

Voimaharjoittelun suorituskyky ja glykogeenivarastot

Ihmisen hiilihydraattivarastot koostuvat noin 350–700 grammasta luurankolihaksen glykogeeniä (tai 300–400 grammasta keskivertoaikuisilla) ja 80–120 grammasta maksan glykogeeniä [9, 22]. Luurankolihaksessa on paikallisia glykogeenivarastoja sarkolemman alla, lihassäikeiden välissä (intermyofibrillaarinen) ja lihassäikeiden sisällä (intramyofibrillaarinen); näiden varastojen ehtyminen suuren volyymin voimaharjoittelussa heikentää kalsiumin vapautumista ja ATP:n uudelleensynteesiä [22].

Näistä paikallisista ehtymismalleista huolimatta hiilihydraattien syklitys ei vaikuta yleispätevästi voimaharjoittelun suorituskykyyn. 49 tutkimuksen systemaattinen katsaus totesi, että hiilihydraattien saanti ei paranna nostosuorituskykyä ravituassa tilassa treeneissä, joissa tehdään 10 tai vähemmän sarjoja lihasryhmää kohden [22]. Akuutin hiilihydraattien nauttimisen suorituskykyhyödyt tulevat esiin ensisijaisesti suuren volyymin harjoituksissa, joissa tehdään yli 10 sarjaa lihasryhmää kohden, paastotilassa harjoiteltaessa tai saman päivän aikana tehtävissä useissa harjoituksissa [22].

Tankkausjaksot vaikuttavat myös palautumisen merkkiaineisiin. Kilpailevilla mieskehonrakentajilla, jotka suorittivat 4 viikon energiavajeen, hiilihydraattitankkaus ei muuttanut koetun rasituksen arvioita tai toistomääriä German Volume Training -harjoittelussa, mutta se laski merkittävästi veren kreatiinikinaasipitoisuuksia ja lihasarkuutta voimakkaassa kalorivajeessa olevilla yksilöillä [18]. Kuitenkin 1–3 päivän hiilihydraattitankkaukset nostavat leptiiniä ja palauttavat glykogeenivarastoja vain ohimenevästi, eivätkä ne tarjoa riittävästi aikaa kilpirauhashormonien, testosteronin tai pitkän aikavälin leptiinipitoisuuksien palauttamiseen verrattuna useiden viikkojen mittaisiin dieettitaukoihin [21].

Kestävyyssuorituskyky ja hiilihydraattien jaksottaminen

Kestävyysharjoittelussa hiilihydraattien syklitystä sovelletaan usein hiilihydraattien jaksottamisena sellaisissa malleissa kuin "sleep low", kahdesti päivässä harjoittelu, paastoharjoittelu ja "recover low" [12]. Näitä protokollia ohjaavat "fuel for the work required" -periaate ja glykogeenikynnysviitekehykset, jotka suosittelevat harjoittelua lihasglykogeenin ollessa alle 300 mmol·kg⁻¹ kuivapainoa adaptiivisen molekyylisignaloinnin vahvistamiseksi, mutta pitäen tason yli 100 mmol·kg⁻¹ kuivapainoa lihasproteiinisynteesin vaimentumisen välttämiseksi [15].

Harjoittelu matalalla hiilihydraattien saatavuudella tehostaa AMP-aktivoidun proteiinikinaasin (AMPK) aktivaatiota, mikä stimuloi mitokondrioiden biogeneesiä lisäämällä p53:n, peroksisomiproliferaattorin aktivoiman reseptorin gamma-koaktivaattori 1-alfan (PGC-1α), mitokondriaalisen transkriptiofaktori A:n (Tfam), sytokromi c -oksidaasin alayksiköiden sekä mitokondrioiden fuusio- ja fissioproteiinien (MFN-2, DRP-1) ilmentymistä [12].

Näistä solutason sopeutumisista huolimatta jaksotettu hiilihydraattien rajoitus ei johdonmukaisesti siirry paremmaksi urheilusuorituskyvyksi [10, 12]. Yhdeksän tutkimuksen systemaattinen katsaus ja meta-analyysi kestävyysurheilijoilla ei havainnut merkittävää kestävyyssuorituskykyetua jaksotetulla hiilihydraattirajoituksella verrattuna runsashiilihydraattiseen harjoitteluun (standardoitu keskiarvoero = 0,17, p = 0,29) [12]. Vastaavasti 5 viikon tutkimus harjoitelleilla miespyöräilijöillä (VO2peak = 70,8 mL·kg⁻¹·min⁻¹) osoitti, että 13 harjoituksen suorittaminen matalalla hiilihydraattien saatavuudella ei tuonut lisäparannuksia maksimaalisen laktaatin vakaan tilan tehoon, uupumusaikaan, substraattien hapettumiseen tai kehonkoostumukseen verrattuna energiamäärältään vastaavaan runsashiilihydraattiseen protokollaan [10].

Krooninen vähähiilihydraattinen ruokavalio (kuten 80 % energiasta rasvasta jopa 4 viikon ajan) heikentää korkeatehoista suorituskapasiteettia huippukestävyysurheilijoilla vähentyneen hiilihydraattien hapetuskapasiteetin, happilitraa kohden saatavan pienemmän energiamäärän ja heikentyneen mitokondriorespiraation vuoksi [12]. Lisäksi pitkittynyt, 15 päivää tai pidempään kestävä hiilihydraattien rajoitus lisää luuston rasitusvammojen, immuunitoiminnan heikentymisen, lihaskorjauksen häiriintymisen ja suhteellisen energiavajeen (REDs) riskiä [15, 16].

Käytännön suositukset ja energiarajat

Kun hiilihydraattien syklitystä sovelletaan energiavajeen aikana, lihasmassan säilyttäminen edellyttää asianmukaisten makroravinteiden ja energiakynnysten ylläpitämistä:

• Painonpudotusvauhti: Tavoittele maltillista 0,5–1,0 %:n painonpudotusta kehonpainosta viikossa [23].
• Proteiinin saanti: Pidä päivittäinen proteiini tasolla 2,2–3,0 g painokiloa kohden jaettuna 3–6 aterialle, joista kukin tarjoaa 0,40–0,55 g/kg lihasproteiinisynteesin tukemiseksi [23].
• Hiilihydraattien perussaanti: Suhteuta päivittäinen hiilihydraattien saanti harjoittelun vaatimuksiin, tyypillisesti 2–5 g painokiloa kohden energiavajeen aikana [23].
• Energian saatavuuden rajat: Varmista, että energian saatavuus ei laske alle 30 kcal rasvatonta massakiloa kohti päivässä (kcal·kg FFM⁻¹·vrk⁻¹) naisurheilijoilla tai alle 25 kcal·kg FFM⁻¹·vrk⁻¹ luonnollisilla mieskehonrakentajilla, jotta estetään testosteronin, IGF-1:n, leptiinin, estrogeenin ja luuntiheyden heikkeneminen [16, 23].
• Kilpailutankkaus: Yli 90 minuuttia kestäviin kestävyystapahtumiin toteuta glykogeenitankkaus tasolla 10–12 g·kg⁻¹ päivässä aloittaen 36–48 tuntia ennen (ottaen huomioon, että jokainen gramma varastoitua glykogeeniä sitoo ~2,7 g vettä) [9]. Alle 90 minuutin tapahtumiin nauti 6–12 g·kg⁻¹ edeltävien 24 tunnin aikana ja rajoita viimeinen kilpailua edeltävä ateria 75 grammaan hiilihydraatteja [9].
• Harjoituksen aikainen ja jälkeinen saanti: Yli 60 minuutin kestävyysharjoituksissa nauti 30–90 g hiilihydraatteja tunnissa käyttäen glukoosi-fruktoosiseosta (optimaalinen suhde lähellä 1:0,8) [11]. Harjoituksen jälkeinen glykogeenisynteesi maksimoidaan nauttimalla 1,0–1,2 g·kg⁻¹ tunnissa keskitason tai korkean glykeemisen indeksin hiilihydraatteja ensimmäisten 4 tunnin ajan [11].