Fastens biologi

Der har det seneste stykke tid været nogle ret intense debatter omkring intermittent fasting diæter og fastediæter mere generelt, og med baggrund i dette, er jeg blevet bedt om at skrive et par artikler om emnet. Jeg ville dog vente til at vandene havde lagt sig lidt, jeg havde lidt bedre tid til at researche emnet samt kigge på de empiriske betragtninger, der kom ind fra brugerne rundt omkring. Jeg har forsøgt at dele det op i to artikler. Første artikel er en præsentation af de almindelige biologiske forhold, der gør sig gældende omkring faste. I den anden artikel vil jeg gå ind og beskrive intermittent fasting mere konkret.

Intro

En af de nyeste trends indenfor ernæring rettet mod motionister er fastediæter. Den seneste bølge stammer fra Martin Berkhans leangains.com. Der har tidligere været andre eksempler som Warriors Diet og  Feast & Famine (aka Alternate Day fasting), men disse fastediæter har dog ikke bidt sig fast i samme grad som leangains.

Marin Berkhan

Fastediæter er skide spændende, da de bryder med en masse ideer om hvordan vi mener man skal spise, og fordi den videnskabelige litteratur lige så stille begynder at åbne dørene for at det måske slet ikke er så dumt. Dét og så det faktum at den gode hr. Berkhan tilsyneladende har en imponerende track record med sine klienter, samt at mange af dem der prøver det på de danske diskussionsfora, ser ud til trives godt med det og har fine resultater (enten på grund af eller til trods)

Før jeg begynder at behandle selve diæterne, tror jeg det er en god ide at beskrive biologien omkring faste lidt:

Hvad sker der i overgangen fra spisende til fastende?

Efter et måltid begynder næringsstofferne fra maden at sive ud i kredsløbet. Det betyder at man kan måle forhøjet blodsukker, aminosyrer og lipider i blodet. Når blodsukkeret stiger, stiger insulin niveauerne også.

Når der er overskud af næringsstoffer skal det (overskuddet) lagres et sted, og her hjælper insulin med at skubbe både aminosyrer, kulhydrat og fedt ind i deres respektive lagre:

•  En del af aminosyrerne går til proteinsyntese, en anden del oxideres til energi og en del lagres midlertidigt i et par timer inde i muskel og levercellerne.
  
  
•  Kulhydrater bruges til opbygge leverglykogen og muskelglykogen. Er disse glykogenlagre fyldt, bruges overskuddet til dels til at danne fedt og dels forbrændes de akut.
  
  
•  Lipiderne lagres, primært i fedtvævet, men lidt af det lagres også i musklerne, særligt i meget udholdenhedstrænede og meget fede individer (som du måske kan regne ud er disse lagerprocesser ret forskellige imellem de trænede og de overvægtige.)
  
  
  

Denne fase tager 2-5 timer afhængig af individet og måltidets størrelse.  På et tidspunkt skal kroppen til at hente energi fra sine lagre i stedet for at deponere den. Denne overgang er ofte forbundet med at blodsukkeret ”crasher”, hvilket man oplever som træthed, svigtende koncentrationsevne, sukkercravings eller bare almindelig sult.

Disse (forbigående) symptomer er et tegn på at man træder ind i den næste fase, hvor kroppen begynder mobilisere energi fra lagrene. Insulinen bliver nu erstattet af øgede niveauer af glucagon, væksthormon (hGH) og catecholaminer (f.eks. adrenalin/epinephrin). Glucagon bidrager primært til frisætningen af kulhydrat og aminosyrer, mens catecholaminerne bidrager til frisætning af kulhydrater og fedtsyrer og hGH primært bidrager til frisætningen af fedtsyrer. Her er det i øvrigt interessant at bemærke at muskelglykogen ikke kan frisættes til kredsløbet – det kan kun forbrændes lokalt i musklen, muskler mangler simpelthen det protein de skulle have brugt til at eksportere sukkeret. Denne fase er karakteriseret ved, at der dannes blodsukker fra lagret glycogen og varer 4-8 timer timer i hvile og meget mindre under arbejde/fysisk aktivitet.

Efterhånden bliver kulhydratdepoterne brugt op og kroppen begynder at glide over i den egentlige faste fase, som er karakteriseret ved at kroppen 1) skal frisætte sukker fra andre kilder end glycogen for at holde blodsukkeret oppe, og 2) går i ketose. Dette opnås ved at leveren danner nyt sukker fra aminosyrer, glycerol (fra fedtnedbrydning) og muligvis indirekte fra fedtsyrer. Når kroppen begynder at få svært ved at gendanne nok glukose, begynder den at lave ketonstoffer, hvilket skaber den karakteristiske acetone ånde man kan få, hvis man nogensinde har prøvet at faste.

Figur 1: Oversigt over den metabolske pathway der gendanner sukker fra phosphoenolpyruvat (PEP). Se Figur 2 for hvor PEP kommer fra.

Perioden efter et måltid er altså karakteriseret af nogle distinkte faser

1. Absorption
   
   
2. Mobilisering (glykogenolyse – nedbrydning af glykogen)
   
   
3. Mobilisering (glukoneogenese – nydannelse af sukker fra protein og fedt -  og ketogenese – dannelse af ketonstoffer fra fedt)
   
   
   

Fysisk aktivitet vil accelerere progressionen igennem disse faser. Det gennemsnitlig ikke-sovende energiforbrug er 300-500 KJ (75-125 kcal) per time. Ved intens fysisk aktivitet kan dette 10-dobles, hvilket burde fortælle i hvilket omfang der kan opstå accelereret progression igennem de forskellige faser. Under et maratonløb, repræsenterer oplevelsen af at møde ”Muren” overgangen fra fase nummer 2 til fase nummer 3. I dette eksempel betyder det en progression igennem fase 1 og 2 på 2-3 timer.

Figur 2: Oversigt over hvordan aminosyrer metaboliseres skematiseret ved citronsyrecyklussen. Acetyl-CoA bliver forsynet fra nedbrydning af kulhydrat og fedt.

Hvad sker der så under længere faste?

Du tænker måske på hvorfor det er relevant at vide hvad der sker under længerevarende faste? Der er vel ingen ved deres fulde fem, som vil bruge længerevarende faste som en del af en diætstrategi rettet mod at forbedre kropssammensætning? Og svaret på dette spørgsmål er, at der med længerevarende faste er nogle gunstige tilpasninger, som måske også kommer ved flere små, hyppige faster over længere tid.

Når fasten først er startet (f.eks. et døgn inde i fase 3) kører kroppen, undtagen hjernen, på ketonstoffer og fedt. Hjernen skal som udgangspunkt bruge cirka 100 g kulhydrat om dagen. Dette skal mobiliseres via gluconeogenese og det er i praksis fra proteinnedbrydning og glycerol (fra fedtnedbrydning) at dette sukker dannes.

Man ved at proteintabet i starten af en faste er betydeligt, men efter ganske få dage træder der en række tilpasninger ind, som reducerer tabet af protein.

1. Kroppens behov for glukose falder. Hjernen slår over til at kunne køre på en større fraktion af ketonstoffer. Efter nogle uger kan den køre på så lidt som 25 g glukose og bruge ketonstoffer for resten. Musklerne og organerne starter fasten med at bruge energi fra 30-50% ketonstoffer og resten fra fedt. Efter nogle uger svinder forbruget af ketonstoffer ind til under 10%.
   
   
2. Øget reabsorption af ketonstoffer i nyrerne. Dette betyder at nyrerne skal lave mindre ammoniak for at balancere blodets pH værdi, hvilket igen mindsker proteintabet
   
   
3. Flere studier antyder at ketonstoffer i sig selv hæmmer proteinnedbrydning

Figur 3: Oversigt over hvordan ketonstofferne (de tre nederste i figuren) dannes fra Acetyl-Coa. Se figur 2 for at se hvor dét kommer fra.

Hvilke konsekvenser har dette for træning?

I hvile og ved lave arbejdsintensiteter foretrækker kroppen at bruge fedt. Det er hensigtsmæssigt fordi det kræver mere ilt at forbrænde fedt end kulhydrat, så når der er rigelig med ilt, kan man tillade sig at forbrænde fedt. Lige så snart at man begynder at arbejde mere intenst, begynder kroppen selv at slå over til kulhydrat som foretrukken energikilde. I hvile vil en almindelig person bruge 60-70% fedt (lidt mere for en udholdenhedstrænet) og under højintens træning 0% fedt.

Man ved at kroppens evne til at køre på fedt kan trænes specifikt. Til dels ved at faste, til dels ved at spise en stor andel af fedt i sin mad og til dels ved at træne udholdenhedstræning, og måske endda særligt meget ved at træne lavintens udholdenhedstræning. Der findes faktisk studier, som antyder at udøvere af udholdenhedsidræt kan have en præstationsfremmende effekt ud af at lave kostændringer, der ”træner” deres fedtforbrænding.

Men det er nok mest sandsynligt at læseren af denne artikel er mere interesseret i styrketræning end i udholdenhedstræning. Spørgsmålet der så står tilbage er derfor: ”påvirker faste og/eller ketose styrke- eller hypertrofiorienteret træning og resultatet af disse?” og her bliver svaret mere komplekst. Som allerede nævnt, så vil kroppen helst bruge kulhydrater under højintens aktivitet, herunder al anaerob trænng og dermed også styrketræning, så hvad betyder det, når tilgængeligheden af kulhydrater i kroppen er begrænset? Det har sandsynligvis en negativ effekt på performance, men der findes ikke mange studier der dokumenterer hvad der sker i samspil med styrketræning.

Links:

Indholdet i artiklen er generel af en karakter, så det er lærebogsmateriale. Stort set det hele kan dog findes gratis på nettet:

http://books.google.com/books/about/The_ketogenic_diet.html?id=JtCZBe-2XVIC

http://books.google.com/books?id=_u0s6z2KAScC&dq=nutrition%20and%20metabolism%20in%20sports%20science&source=gbs_book_other_versions

http://en.wikipedia.org/wiki/Glycolysis

http://en.wikipedia.org/wiki/Beta_oxidation

http://en.wikipedia.org/wiki/Lipolysis

http://en.wikipedia.org/wiki/Glycogenolysis

http://en.wikipedia.org/wiki/Gluconeogenesis

http://en.wikipedia.org/wiki/Ketosis

http://en.wikipedia.org/wiki/Ketogenesis

Du kan diskutere artiklen her:

http://www.bodybuilding.dk/fastens-biologi-t51339.html