Tłuszcz jako paliwo: słów kilka o spalaniu tłuszczu w trakcie ćwiczeń - listopad 2010

Nawet największy kulturysta, zakładając kolejne 20 kg na i tak już mocno wygięty gryf olimpijski, stara się wykorzystać spalanie tłuszczu wywołane treningiem. Niezależnie, czy ktoś zalicza się do grupy obserwującej liczbę spalonych kalorii na wyświetlaczu przy bieżni, czy do tych, którzy prędzej padną niż się zatrzymają, chodzi o to, by każda tego typu aktywność pozwalała stracić tłuszcz niczym paląca się świeczka spala wosk. Jak większość wie, zrzucanie tłuszczu poprzez ćwiczenia fizyczne to niezwykle powolny proces.

Jak to jest, że podczas każdej sesji bieżnia pokazuje setki spalonych kalorii, a w lustrze nie widać żadnych efektów? Cóż, liczby na wyświetlaczu pochodzą raczej z krainy marzeń. Niektórzy eksperci uważają, że 300 minut ćwiczeń tygodniowo optymalizuje proces spalania tłuszczu, a 150 minut jest konieczne, by w ogóle uzyskać jakiś rezultat. Kolejnym kluczowym elementem układanki jest kontrolowanie kalorii nie tylko wychodzących, ale i wchodzących. Przy dodatnim bilansie kalorycznym ćwiczenia nie spalą nagromadzonego tłuszczu. Odchudzanie zależy od przejścia na dietę hipokaloryczną. Ćwiczenia mogą przyśpieszyć ten proces, oferując ponadto kilka dodatkowych korzyści zdrowotnych.

Jeśli ktoś trzyma optymalną, hipokaloryczną dietę, około 200–500 kalorii poniżej poziomu niezbędnego do utrzymania wagi, to jak może zmaksymalizować liczbę kalorii spalanych podczas treningu? Należy zrozumieć sposób, w jaki komórki mięśni szkieletowych kontrolują tempo tego procesu, jakiego paliwa używają (tłuszczu czy węglowodanów), w jaki sposób tłuszcz dostaje się do „pieca” oraz skąd jest pobierany.

Oczywiście najprostsze założenie jest takie, że im dłużej ktoś trenuje, tym spala więcej kalorii. Jest to słuszna teza. Podstawowa znajomość gospodarki energetycznej komórki pozwala zrozumieć, dlaczego tłuszcz staje się głównym paliwem komórek, gdy ćwiczymy ze średnią intensywnością. Zaciekłe debaty toczą się między osobami twierdzącymi, że więcej kalorii z tłuszczu spala się podczas treningu o intensywności bliskiej progu anaerobowego, podczas którego tworzy się kwas mlekowy, a tymi, którzy podkreślają, że więcej kalorii z tłuszczu spala się w trakcie dłuższych sesji treningowych.

Przekroczenie progu anaerobowego wpływa na oksydację kwasów tłuszczowych. W tym procesie bierze udział kilka mechanizmów, sprawiających, że krańcowy wysiłek jest mniej produktywny, jeśli chodzi o krótkookresowe spalanie tłuszczu. Stałe tempo, optymalne do tego celu to 65% VO₂max dla osób wytrenowanych i 50–60% VO₂max dla niewytrenowanych (bez zadyszki). Maniacy treningu mogą się z tym nie zgodzić, ale efekty mówią same za siebie. Najlepszy trening aerobowy na spalanie tłuszczu to połączenie ćwiczeń powodujących wytwarzanie kwasu mlekowego z ćwiczeniami o średnim tempie, pozwalającymi na regenerację. Dzięki takiemu podejściu z czasem będziemy mogli trenować przy wyższym VO₂max, co przełoży się na więcej spalonych kalorii, a tym samym tłuszczu.

Pod uwagę należy wziąć nie tylko zwiększenie aktywności – żeby pobierać energię z tłuszczu, komórki mięśniowe muszą mieć to niego dostęp. Tłuszcz, a konkretniej kwasy tłuszczowe, są spalane w wyspecjalizowanych rejonach komórki, zwanych mitochondriami. Po rozłożeniu na dwa łańcuchy węglowe, kwasy tłuszczowe spalają się niczym wosk ze świeczki. Podobnie jak świeczka, kwasy tłuszczowe produkują energię (w ich przypadku ATP, a nie światło) lub ciepło. Wytworzenie ciepła w procesie oksydacji kwasów tłuszczowych jest procesem kluczowym dla utrzymania odpowiedniej temperatury ciała. Niemniej jednak, trudno jest zwiększyć ten proces bez odpowiednich środków lub infekcji, a z hipertermią (gorączką) wiąże się duże ryzyko.

Kwasy tłuszczowe mogą pochodzić z zapasów tłuszczu zgromadzonego w mięśniach, mogą też być pozyskane z krwi. Te z kolei pochodzą z pokarmu lub rezerw przechowywanych w komórkach tłuszczowych.

            Tłuszcz nie jest przechowywany w mięśniach w wielkich ilościach, służy im jako długoterminowe źródło energii. Kiedy ilość tłuszczu wewnątrzmięśniowego przekracza zdrowy poziom, zaczyna wpływać na fizjologię komórek i ich czułość na insulinę. Ten rodzaj tłuszczu jest najbardziej istotny dla osób będących na diecie niskowęglowodanowej, ponieważ jego rezerwy zwiększają się właśnie w takich warunkach. Za jego rozpad na kwasy tłuszczowe odpowiadają sygnały reagujące na żądania energetyczne komórki. Jest to proces wolny, dodatkowo opóźniany przez kwasicę, dlatego osoby chcące czerpać energię z tłuszczu, nie powinny przekraczać progu anaerobowego po wyczerpaniu bardzo ograniczonych zapasów glikogenu. Sygnały, dzięki którym rozpoczyna się rozkład tłuszczu wewnątrzmięśniowego mogą zostać zapoczątkowane przez receptory położone na powierzchni błony komórki mięśniowej (jak w przypadku efedryny lub kofeiny) lub przez reakcje stymulowane wapniem uwolnionym z siateczki sarkoplazmatycznej (system kanalików wewnątrz komórki mięśniowej) w trakcie skurczu mięśnia. Organizmy osób na mieszanej diecie hipokalorycznej są mniej zależne od tego rodzaju tłuszczu.

Tłuszcz pochodzący z pokarmu jest trawiony w żołądku i jelitach, a następnie wchłaniany i łączony z chylomikronami (cząsteczkami transportującymi tłuszcz), dzięki którym dostaje się do układu limfatycznego przez naczynia mleczowe. Po przedostaniu się do krwiobiegu, chylomikrony zostają rozłożone na tłuszcz (trójglicerydy), cholesterol i inne cząsteczki tłuszczowe. Krążą one we krwi do czasu przechwycenia przez zainteresowane nimi komórki. Jeśli komórki te są aktywne metabolicznie (są częścią pracującego mięśnia, np. serca), wtedy kwasy tłuszczowe mogą zostać wprowadzone bezpośrednio do mitochondriów, gdzie zostaną wykorzystane przy produkcji energii. Jeśli komórka jest metabolicznie uśpiona (mięśnie w spoczynku), wtedy kwasy tłuszczowe są z powrotem zamieniane w trójglicerydy i magazynowane.

Większość osób chce zmniejszyć poziom zmagazynowanego tłuszczu, a w tym celu należy pozostać aktywnym po posiłku, gdy poziom trójglicerydów we krwi jest wysoki. Wtedy ulegną one spaleniu, a nie zmagazynowaniu. Można to osiągnąć poprzez energiczny, 4-godzinny marsz (szczytowy poziom trójglicerydów we krwi) po tłustym posiłku. Niestety, większość ludzi zjada takie posiłki wieczorem i przesypia najlepszy moment na ich spalenie.

Na odkładanie tłuszczu może wpłynąć również jego rodzaj. Nasza dieta powinna być bogata w tłuszcze nasycone, ponieważ długie łańcuchy kwasów tłuszczowych, obecne w tłuszczach zwierzęcych, to główny składnik błon komórkowych. Jednakże, dieta powinna uwzględniać również inne ich rodzaje, ponieważ wiele z nich jest łatwiej spalanych niż odkładanych. Kwasy tłuszczowe o łańcuchach średniej długości są dostępne w oleju kokosowym, oliwie z oliwek (kwas oleinowy) i tłuszczu rybim (DHA, EPA). Nie we wszystkich przypadkach wyniki badań są zbieżne, jednak istnieją mocne dowody, że właśnie te tłuszcze są szybko przerabiane na energię.

Ostatnie zalecenie dietetyczne wiąże się z węglowodanami. Oprócz ich wpływu na insulinę, który jeszcze omówimy, diety wysokoglikemiczne zwiększają poziom trójglicerydów po posiłku. Możliwe, że dzieje się to poprzez zwiększenie lipogenezy (produkcji tłuszczu) w wątrobie. Do niedawna uważano, że głównym zagadnieniem, na jakie należy zwracać uwagę, jest indeks glikemiczny. Okazuje się jednak, że omawiane procesy mają większy związek z obecnymi w diecie węglowodanami, ponieważ zastąpienie cukrów złożonych prostymi (sacharozą), nie zawsze wpływa na poziom trójglicerydów we krwi – na ten temat mamy wiele sprzecznych informacji. Możliwe, że jednym z czynników odpowiedzialnych za sukces diet niskowęglowodanowych w ograniczaniu zapasów tłuszczu, jest redukcja poziomu kwasów tłuszczowych, krążących we krwi po posiłku i na czczo. Być może ciało jest wówczas zmuszone do rozkładania zmagazynowanego tłuszczu, by mogło zaspokoić wyższe zapotrzebowanie energetyczne wywołane aktywnością fizyczną.

Co ciekawe, czynniki zwiększające rozkład i uwalnianie zmagazynowanego tłuszczu przyspieszają tempo spalania kalorii oraz rozkład tłuszczu odłożonego w komórkach mięśniowych. Adipocyty – komórki, z których składa się tkanka tłuszczowa – są niezwykle czułe na insulinę. Hormon ten, uwalniany w odpowiedzi na cukier dostarczony wraz z pożywieniem, daje komórkom tłuszczowym sygnał, by przestały rozkładać cukier i zajęły się magazynowaniem tłuszczu. Wydajny proces odchudzania nie może mieć miejsca przy wysokim poziomie insuliny. Dlatego, jeżeli naszym celem jest utrata tłuszczu, należy trenować, gdy poziom tego hormonu jest niski. Jego spadek do poziomu wyjściowego następuje po 3–4 godzinach po posiłku. Z tego wynika, że najlepiej jest trenować przed śniadaniem, ponieważ dla większości z nas sen jest najdłuższym okresem bez jedzenia.

Hormony odpowiedzialne za spalanie tłuszczu w komórkach mięśniowych i uwalnianie go z adipocytów są związane z wysokimi stanami energetycznymi. Głównymi graczami są tu norepinefryna (przypominający adrenalinę neurotransmiter) oraz hormon tarczycy. Stymulowana przez te hormony komórka tłuszczowa uwalnia swoją zawartość do krwi. Wtedy do akcji wkracza obecny w komórkach mięśniowych transporter kwasów tłuszczowych, który wyłapuje cząsteczki tłuszczu i kieruje je do miejsc odpowiedzialnych za produkcję energii. Ten sam transporter może ulegać aktywacji również podczas skurczu mięśniowego.

Tempo spalania kwasów tłuszczowych jest bardzo uzależnione od ich dostępności. Podczas stymulacji norepinefryną, kwasy tłuszczowe pozyskiwane są nie tylko z krwiobiegu, ale również z rezerw obecnych w samych mięśniach. W obydwu komórkach – mięśniowej i tłuszczowej – reakcja ta zależy od przekaźnika zwanego cAMP, który ulega szybkiej dezaktywacji przez enzym cyklazy adenylowej. Poziom cAMP może zostać podniesiony i wysoko utrzymany za pomocą kofeiny, co wyjaśnia, dlaczego popularne niegdyś produkty oparte na kofeinie i efedrynie były takie skuteczne. Sama kofeina może nie wystarczyć do promowania oksydacji wewnątrzmięśniowych kwasów tłuszczowych, dlatego konieczne staje się użycie stymulantów adrenergicznych lub wprowadzenie organizmu w stan ekscytacji (zimno, strach, współzawodnictwo).

Gdy kwasy tłuszczowe są już dostępne, następuje seria reakcji, podczas której są transportowane z wnętrza komórek mięśniowych do mitochondriów. Wielu zwolenników miał pogląd, że zwiększenie poziomu cząsteczek transportujących kwasy tłuszczowe poprzez suplementację karnityną może przyspieszyć proces spalania tłuszczu. Założenie to okazało się nieprawdziwe. W trakcie testów tylko nieliczne produkty powodowały zwiększenie oksydacji kwasów tłuszczowych, dlatego większość z nich została wycofana z rynku z powodów bezpieczeństwa. Jedna z grup suplementów, z którą wiązać można jakieś nadzieje, to kwasy żółciowe, aktywujące hormony tarczycy w mięśniach i w brązowej tkance tłuszczowej – choć ich działanie będzie prawdopodobnie znacznie ograniczone.

Powyżej omówiono czynniki odpowiedzialne za sukces lub porażkę prób wykorzystania tłuszczu jako paliwa podczas ćwiczeń fizycznych. Podsumowując: mięśnie do pracy wykorzystują energię z dwóch głównych źródeł – węglowodanów i kwasów tłuszczowych. Tłuszcz staje się głównym źródłem energii w trakcie treningu o niskiej lub średniej intensywności; trening intensywny wpływa na procesy enzymatyczne, ponieważ powstaje w nim kwas mlekowy, a także pewne metabolity procesu glikolizy (spalania cukrów). Przeplatanie treningu o średniej intensywności krótkimi zrywami o wysokiej intensywności (trening przedziałowy) powoduje, że podczas ćwiczenia komórki mięśniowe pozyskują energię z kwasów tłuszczowych przez dłuższe okresy.

Nie należy się skupiać wyłącznie na stylu ćwiczenia, ale również na czasie, w którym trenujemy. Zmiany w środowisku hormonalnym spowodowane posiłkiem, wpływają na magazynowanie i rozkład tłuszczu. Jeśli chcemy, aby podczas treningu ciało spalało tłuszcz, należy unikać ćwiczenia przy podniesionym poziomie insuliny. Odstawcie więc na bok naładowane cukrami drinki przedtreningowe. Wysoki poziom insuliny może się utrzymywać do trzech godzin po posiłku, jednak u większości ludzi powraca do normy w ciągu 90 minut. Trenowanie po posiłku, w momencie największego wzrostu poziomu kwasów tłuszczowych we krwi, może spowodować, że zamiast zmagazynowania, tłuszcz zostanie wykorzystany podczas ćwiczeń. Aby go spalić, najlepiej ćwiczyć przed śniadaniem, co pozwala wykorzystać nocne głodowanie.

Spalany tłuszcz może pochodzić z posiłku, odłożonej tkanki tłuszczowej i małych rezerw tłuszczu w mięśniach. Jeśli poziom insuliny jest niski, a taki być powinien, i człowiek ćwiczy z samego rana (dzięki czemu we krwi nie ma tłuszczu pochodzącego z posiłków), następuje uwolnienie zmagazynowanego tłuszczu, a proces ten można przyspieszyć, stosując trening przedziałowy i ćwicząc w zimnym otoczeniu.

Bibliografia:

1.      Kiernan M, King AC, et al. Men gain additional psychological benefits by adding exercise to a weight-loss program. Obes Res, 2001 Dec; 9(12): 770–7.

2.      Jakicic JM. Exercise in the treatment of obesity. Endocrinol Metab Clin North Am, 2003 Dec; 32(4): 967–80.

3.      Jeukendrup AE. Regulation of fat metabolism in skeletal muscle. Ann N Y Acad Sci, 2002 Jun; 967: 217–35.

4.      Wolfe RR. Fat metabolism in exercise. Adv Exp Med Biol, 1998; 441: 147–56.

5.      Hunter GR, Weinsier RL, et al. A role for high intensity exercise on energy balance and weight control. Int J Obes Relat Metab Disord, 1998 Jun; 22(6): 489–93.

6.      Gibala M. Molecular responses to high-intensity interval exercise. Appl Physiol Nutr Metab, 2009 Jun; 34(3): 428–32.

7.      Eaton S, Barlett K, et al. Mammalian mitochondrial beta-oxidation. Biochem J, 1996 Dec 1; 320 (Pt 2): 345–57.