Erittäin alhainen rasvaprosentti urheilijoilla: vaikutukset hormoneihin ja suorituskykyyn

Erittäin alhaisen tai välttämättömän kehon rasvatason saavuttaminen – tyypillisesti noin 4–6 % miehillä ja 10–13 % naisilla – on yleistä fysiikka-, kamppailu- ja painovoimaa vastustavissa urheilulajeissa [4]. Vaikka ei-välttämättömän rasvamassan vähentäminen voi optimoida voima-massa-suhdetta, hengitys- ja verenkiertoelimistön tehokkuutta sekä nivelten mekaniikkaa [12, 14], pitkittynyt tai äärimmäinen energiarajoitus aiheuttaa huomattavaa fysiologista stressiä. Matalan energiansaatavuuden (LEA) aiheuttama äärimmäinen rasvattomuus laukaisee syvällisiä muutoksia umpierityksen signaloinnissa, aineenvaihduntanopeuden säätelyssä ja hermo-lihasjärjestelmän suorituskyvyssä [4, 19].

Energiansaatavuus ja RED-S:n etiologia

Energiansaatavuus (EA) kuvaa fysiologisiin perustoimintoihin käytettävissä olevaa ravinnon energiaa sen jälkeen, kun harjoittelun energiankulutus on vähennetty, ja se lasketaan seuraavasti:

$$\text{EA}=\frac{\text{Energy Intake (kcal)}-\text{Exercise Energy Expenditure (kcal)}}{\text{Fat-Free Mass (kg)}}$$

Optimaalinen fysiologinen toimintakyky terveillä aikuisilla edellyttää noin 45 kcal/kg FFM/vrk energiansaatavuutta [19]. Kun energiansaantia rajoitetaan äärimmäisen kireyden saavuttamiseksi, urheilijat alittavat usein kliiniset matalan energiansaatavuuden (LEA) kynnysarvot, jotka ovat naisilla <30 kcal/kg FFM/vrk ja miehillä <25 kcal/kg FFM/vrk [19]. Yliopistourheilijoilla selvästi ihannepainon alapuolella oleminen toimii vahvana urheilun suhteellisen energiavajeen (RED-S) kohonneen riskin ennustajana myös rasvaprosentin vakioinnin jälkeen [24].

Kroonisessa LEA-tilassa keho ohjaa energiaa pois lisääntymistoiminnoista, kasvusta, lämmönsäätelystä ja kudosten uusiutumisesta suojellakseen elintärkeitä soluprosesseja [19, 23]. Painoluokitteisissa kamppailulajeissa nopea painonpudotus (RWL) ja krooniset energiarajoitukset romahduttavat energiansaatavuuden jyrkästi; esimerkiksi 5 viikon kamppailuleirillä energiansaatavuus laski otteluviikon aikana tasolta 42 kcal/kg FFM/vrk tasolle 22 kcal/kg FFM/vrk, mikä aiheutti systeemistä endokriinistä ja metabolista kuormitusta [16, 17].

Endokriiniset häiriöt erittäin alhaisessa rasvaprosentissa

Vakava energiarajoitus ja rasvavarastojen ehtyminen häiritsevät useita hormonaalisia akseleita [4, 23]:

• Hypotalamus-aivolisäke-sukurauhasakseli (HPG): Gonadotropiineja vapauttavan hormonin (GnRH) heikentynyt pulssittainen eritys vaimentaa luteinisoivan hormonin (LH) ja follikkelia stimuloivan hormonin (FSH) vapautumista [23]. Miehillä kilpailuun valmistautuminen johtaa kokonais- ja vapaan testosteronin merkittävään laskuun sekä sukupuolihormoneja sitovan globuliinin (SHBG) nousuun [3]. Kilpailukireyteen päässeen naturaalin mieskehonrakentajan tapausraportissa kokonaistestosteroni laski kliinisesti matalalle tasolle 7,2–9,1 nmol/l [1]. Naisilla HPG-akselin vaimeneminen ilmenee toiminnallisena hypotalamisena amenorreana (FHA) ja anovulaationa [19, 23].
• Kilpirauhasen toiminta ja lämmönsäätely: Aktiivinen trijodityroniini (vapaa T3) ja vapaa T4 laskevat merkittävästi [4, 5]. Vapaan T3:n on dokumentoitu laskevan kliinisesti vaimentuneelle tasolle (2,7 pmol/l) huippukireydessä, mikä korreloi suoraan suun kautta mitatun ydinlämmön laskun (r = 0,674) ja leposykkeen alenemisen (r = 0,560) kanssa [1].
• Somatotrooppinen ja anabolinen akseli: Verenkierron insuliinin kaltainen kasvutekijä 1 (IGF-1), sen sitojaproteiini IGFBP-3 ja lepoinsuliini laskevat huomattavasti syvän kalorivajeen aikana, ja IGF-1:n lasku seuraa tiiviisti rasvattoman massan (FFM) kataboliaa [3].
• Stressi- ja kylläisyyspeptidit: Äärimmäinen rasvattomuus nostaa systeemistä kortisolia ja greliiniä sekä alentaa leptiiniä rasvakudoksen ehtymisen vuoksi, mikä pahentaa mielialahäiriöitä, uupumusta ja ruokahalun hallinnan heikkenemistä [3, 4, 23].

Metaboliset adaptaatiot ja energiankulutus

Kun urheilijat saavuttavat alhaisen rasvaprosentin, lepoenergiankulutus (REE) laskee enemmän kuin pelkkä kehonpainon pieneneminen ennustaisi – ilmiö tunnetaan adaptiivisena termogeneesinä [1, 4].

Naturaalikehonrakentajien kilpailuun valmistautumisessa mitattu REE voi laskea yli 500 kcal/vrk (REE-suhde ~0,78) samalla kun hengitysosamäärä (RER) siirtyy arvosta 0,95 arvoon 0,85 [1]. Vastaavasti naiskamppailijoiden simuloidut otteluleirin painonvedot aiheuttivat 253 kcal/vrk laskun lepoaineenvaihdunnassa (RMR), mihin liittyi samanaikaisesti munuaiskuormituksen ja hypoglykemian merkkejä [16, 22]. Naisurheilijan oireyhtymän (Female Athlete Triad) kohorteissa yli 53 %:lla LEA-tilasta kärsivistä osallistujista todetaan vaimentunut RMR [22].

Hermo-lihasjärjestelmän ja aerobisen suorituskyvyn seuraukset

Ylimääräisen ei-välttämättömän rasvakudoksen vähentäminen tarjoaa selviä mekaanisia etuja kestävyys-, sprintti- ja kehonpainoa kannattelevissa urheilusuorituksissa parantamalla voima-massa-suhdetta ja minimoimalla nivelten liikkeiden mekaanista vastusta [12, 14, 15]. Esimerkiksi eliittitason CrossFit-urheilijoilla, joilla on alhaisempi rasvaprosentti, on korkeampi suhteellinen ${\text{VO}}_2\text{max}$ ja parempi anaerobinen Wingate-teho verrattuna enemmän rasvamassaa omaaviin alppiurheilijoihin [11].

Kuitenkin silloin, kun rasvamassa puristetaan välttämättömän rajoille ankaran kalorirajoituksen vallitessa, hermo-lihasjärjestelmän suorituskyky kärsii [1, 16]:

• Voimatasojen lasku: Absoluuttinen voima tärkeimmissä pääliikkeissä (kyykky, penkkipunnerrus, maastaveto) heikkenee kilpailuun valmistautumisen aikana [1, 3].
• Tehontuoton menetykset: Painoaan toistuvasti pudottavat kamppailu-urheilijat voivat kokea jopa 27 %:n pudotuksen pyöräilyn maksimitehossa, kun nopeat painonpudotusmenetelmät yhdistyvät krooniseen energiarajoitukseen [16].
• Hermo-lihasjärjestelmän uupumus: Glykogeenivarastojen ehtyminen, lihasproteiinisynteesin vaimentuminen ja kohonneet uupumuspisteet rajoittavat voimantuottoa ja työkapasiteettia äärimmäisessä energiavajeessa [3, 16].

Tankkausjaksot (refeed) ja fysiologinen palautuminen

Lihasmassan menetyksen hillitseminen rasvanpolton aikana ja fysiologisen homeostaasin palauttaminen dieetin jälkeen vaativat kohdennettuja ravitsemusstrategioita [4, 8].

Jaksottaiset hiilihydraattitankkaukset ja dieettitauot

Hiilihydraattien saannin tilapäinen lisääminen vaimentaa aineenvaihdunnan ja umpierityksen heikkenemistä rasvanpolton aikana [6, 8]:

• 2 päivän hiilihydraattitankkaukset: Kahden peräkkäisen päivän hiilihydraattitankkauksen toteuttaminen 25 %:n kalorivajeen aikana säästi merkittävästi rasvatonta massaa (0,4 kg menetys vs. 1,3 kg menetys jatkuvassa rajoituksessa) ja lievensi RMR:n laskua (-38 kcal vs. -78 kcal) heikentämättä kokonaisrasvanpolttoa [8].
• Dieettitauot: Yhden viikon mittaisten ylläpitojaksojen sisällyttäminen 8 viikon dieettijaksoon ylläpiti syömisen hallintaa estämällä Three-Factor Eating Questionnaire -kyselyllä mitatun hallitsemattoman syömisenipulssin (disinhibition) lisääntymistä jatkuvaan rajoitukseen verrattuna [7].

Palautumisaikataulut rajoituksen jälkeen

Vaimentuneiden hormonaalisten ja metabolisten profiilien palauttaminen edellyttää pitkäkestoista siirtymistä energiatasapainoon tai -ylijäämään [4, 5]. Naturaalifysiikkakilpailijoiden pitkittäisseuranta osoittaa, että rasvamassa (+3,4 kg) ja rasvaton massa (+2,7 kg) korjaantuvat nopeasti ensimmäisten 6 kilpailun jälkeisen viikon aikana [5].

Kilpailun jälkeen 12–23 viikon kuluessa kilpirauhashormonit (vapaa T3, vapaa T4), testosteroni, kortisoli, insuliini ja IGF-1 normalisoituvat viitearvoalueilleen [3, 5]. Suuremmat energiansaannin lisäykset dieetin jälkeen nopeuttavat suhteutetun lepoaineenvaihdunnan palautumista ($+2,4\text{ kcal}\cdot {\text{kg}}_{\text{FFM}}^{-1}\cdot {\text{day}}^{-1}$), mikä korostaa sitä, että äärimmäisen alhaisen rasvaprosentin endokriinisten ja metabolisten seurausten kumoaminen vaatii riittävää kalorien ja ravintoaineiden saannin korjaamista [5, 22].