Fizjologia wysiłku fizycznego jest bardzo skomplikowana. Dlatego większość opracowań z tej materii dostępnych w Internecie zawiera kłamstwa, mity lub półprawdy. Ostatnim źródłem informacji, które polecam, są artykuły niektórych modnie nazywanych trenerów personalnych i innych „ekspertów branży fitness” (chyba, że dana osoba podpiera swoje tezy badaniami naukowymi, uznanymi książkami dotyczącymi biochemii, patologii, medycyny).

Obecnie mamy w Polsce tylu fachowców od treningu i diet, iż nasz kraj powinien być światową potęgą w trójboju siłowym, bieganiu i kulturystyce. W rzeczywistości większość Polaków jest nieaktywna fizycznie (nawet 60-70%), a spora część bywalców siłowni jest nadmiernie otłuszczona. Wielokrotnie pokazywałem, jak poważne błędy są zawarte w tekstach beztrosko powielanych w Internecie. Bardzo często nieprawdziwe są infografiki chętnie udostępniane na Facebooku, Instagramie czy forach dyskusyjnych. Szybko i łatwo można wysłać obrazek, a o wiele ciężej jest zrozumieć reakcje, zjawiska i reguły rządzące metabolizmem. Mózg człowieka szuka uproszczeń, skrótów oraz powiązań i bardzo często powoduje to zakłamanie rzeczywistości.

spalanie tłuszczu

Po tym przydługim wstępie przejdźmy do kwestii zasadniczej.

Teza często spotykana w Internecie:

„Do zużywania tłuszczów potrzeba co najmniej 30-40 minut treningu aerobowego (np. biegania)”

W rzeczywistości w ogóle nie trzeba trenować, bo ... tłuszcz jest głównym źródłem energii w spoczynku.Źródła energii w spoczynku:

  • tłuszcze są utleniane i dają ok. 56 ± 11% energii (0.08 ± 0.02 g na minutę),
  • z węglowodanów pochodzi 44 ± 11 % energii (0.15 ± 0.04 g na minutę).

Tylko w samym spoczynku zużywamy 0.08 g, w trakcie wysiłku nawet 0.6-0.7 g ma minutę (8.5 razy więcej). W wielu wysokiej jakości badaniach wykazano, iż maksymalne utlenianie kwasów tłuszczowych zachodzi już po kilkunastu minutach np. jazdy na ergometrze stacjonarnym czy maszerowania.

W badaniach Ratko Peric i wsp. z 2016 r. zbadano osoby wytrenowane i niećwiczące. Sprawdzano, kiedy pojawia się maksymalne utlenianie tłuszczów, kiedy kończy się utlenianie tłuszczów i czy te zjawiska są skorelowane z progiem przemian anaerobowych (PPA). Używano specjalnej bieżni elektronicznej T170D z firmy Cosmed oraz urządzenia do analizy składu oddechu Quark PFT Ergo (tak właśnie szacowano wydatek energetyczny, dodatkowo używając specjalnych wzorów, oprogramowania komputerowego itd.). Wykonywano protokół treningowy:

  • odpoczynek,
  • ćwiczenie,
  • regeneracja aktywna.

Odpoczynek: zastosowano 2 minutowe stanie.

Ćwiczenie: to marsz z prędkością 6 km / h przy 1% nachylenia. Co 2 minuty zwiększano prędkość o 1 km / h, aż do odmowy kontynuowania wysiłku.

Regeneracja aktywna: 3 minuty pracy przy 6 km / h.

Wyniki:

  • maksymalne utlenianie tłuszczu odnotowano już po 7 minutach pracy u osób słabo wytrenowanych,
  • maksymalne utlenianie tłuszczu odnotowano po ~ 15 minutach o osób dobrze wytrenowanych (dlaczego? Bo początkowo praca na bieżni była za lekka dla dobrze wytrenowanych).

Z kolei w badaniach Min Hwa Suk maksymalne utlenianie tłuszczów odnotowano w trakcie protokołu treningowego trwającego łącznie 15 minut, w tym pierwsze 3 minuty były rozgrzewką, a zasadniczy trening trwał 12 minut.

Cały schemat wyglądał następująco:

  • 3 minuty na 20% mocy maksymalnej
  • 3 minuty na 30% mocy maksymalnej
  • 3 minuty na 40% mocy maksymalnej
  • 3 minuty na 50% mocy maksymalnej
  • 3 minuty na 60% mocy maksymalnej
  • 5 minut odpoczynku.

Teza często spotykana w Internecie:

„Magiczna strefa tętna to 60-70% tętna maksymalnego”

tętno spalanie tłuszczu

Wiele osób nadal wierzy, iż dopiero ćwicząc w pewnej ściśle określonej strefie (60-70% tętna maksymalnego) aktywujemy “spalanie” tkanki tłuszczowej. To mit, gdyż tłuszcz jest zużywany nawet, gdy nic nie robimy. Ale oczywiście, maksymalne utlenianie tłuszczów zachodzi przy pewnej ściśle określonej intensywności pracy. To jednak nie takie proste.

Juul Achtel i wsp. wykazali, iż u średnio wytrenowanych kolarzy mających 23-30 lat i noszących od 11 do 16% tkanki tłuszczowej, maksymalne utlenianie tłuszczów zachodziło przy intensywności 64 ± 4% VO2 max, co odpowiada tętnu 74 ± 3% maksymalnego. Wtedy było utleniane 0.60 ± 0.07 g tłuszczu na minutę, czyli godzina treningu aerobowego zużywa w takim przypadku 36 g tłuszczów (na chwilę pomijając wszelkie inne procesy związane z regeneracją po wysiłku). To znaczy, że jeśli 30 letni mężczyzna ma obliczone tętno maksymalne wynoszące 190 uderzeń na minutę, to optymalne powinno być utrzymywanie tętna roboczego poniżej 140 uderzeń serca na minutę (to nie do końca prawda, ale omówię to w ramach innego mitu).

W badaniach Juul Achtena i wsp. mężczyźni rozpoczęli stopniowany test wysiłkowy przy oporze wynoszącym 95 W. Opór zwiększano o 35 W co 5 minut. Gdy RER osiągnął 1.0 opór zwiększano o 35 W co 2 minuty, aż do odmowy dalszej pracy.

Wyniki:

  • w stopniowanym teście wysiłkowym maksymalne utlenianie tłuszczów zachodziło przy tętnie 132 ± 4 ud./min (70 ± 2 % HR) i wtedy utleniane było ~0.56 g tłuszczów na minutę pracy,
  • lepsze były wyniki w trakcie jazdy ciągłej, przy określonej intensywności. Maksymalnie mężczyźni zużywali 0.69 g tłuszczów na minutę pracy przy tętnie 125 ± 3 ud./min (66 ± 2 % HR). Czyli godzina treningu pozwala zużyć w takim przypadku 41.4 g tłuszczów.

Niestety, naukowcy nie podali ile czasu trwał stopniowany test wysiłkowy, ale można domyślać się (z zamieszczonych wykresów), iż nie było to więcej, niż 20 minut (4 punkty pomiarowe, 5 minut odstępu między nimi).

GRAFIKA: różne protokoły testu wysiłkowego dają podobne rezultaty. Maksymalne utlenianie tłuszczów zachodziło odpowiednio przy 59%, 61% oraz 65% VO2 MAX. GE 35/5 - wzrost oporu o 35 W co 5 minut, GE 35/3 - wzrost oporu o 35 W co 3 minuty,GE 20/3 - wzrost oporu o 20 W co 3 minuty.

 

Czyli „magiczna strefa cardio” istnieje?

Nie. Dopiero powyżej 92% tętna maksymalnego tłuszcze przestały być istotnym źródłem energii, czyli dla modelowego 30-letniego mężczyzny była to intensywność powyżej 175 uderzeń serca na minutę.

Po osiągnięciu progu przemian anaerobowych wykorzystanie tłuszczu, jako paliwa, gwałtownie spadało:

  • u wytrenowanych odnotowano najmniejsze wykorzystanie tłuszczu przy intensywności 87.60 ± 1.60 % VO2 max (czyli ~94% tętna maksymalnego),
  • u niewytrenowanych odnotowano najmniejsze wykorzystanie tłuszczu przy intensywności 85.25 ± 1.10 % VO2 max (czyli ~92% tętna maksymalnego).

Jednak chciałbym tu dorzucić moje dwa, a nawet i trzy grosze. Bardzo niewiele osób trenuje dość intensywnie, tak aby uzyskać bardzo wysokie tętno robocze. Ponadto trening w strefie komfortu może, i zużywa, najwięcej tłuszczów, tylko w dużej mierze (nawet w 24%) jest to energia pochodząca z tłuszczów wewnątrzmięśniowych (IMTG, IMAT). Ten tłuszcz może i jest paliwem, jednak jego zużycie nic nam nie daje. Chcemy pozbyć się tłuszczu podskórnego i ulokowanego głębiej w tułowiu np. wisceralnego. IMTG jest odtwarzany, tak samo, jak glikogen.

Druga zasadnicza kwestia, trening w strefie komfortu bez zbliżania się do progu przemian anaerobowych jest stratą czasu (lub, jak wolisz - podtrzymaniem). Bez intensywnego treningu nie ma efektów, dlatego moim zdaniem przynajmniej 20-30% czasu powinieneś spędzać w strefie powyżej PPA (progu przemian anaerobowych), tam gdzie jest nieprzyjemnie, ciężko, powstaje dużo mleczanów, ogarnia zmęczenie. To trudne, dlatego większość ludzi trenujących na maszynach cardio (orbitrekach, bieżniach, rowerkach, maszynach wioślarskich itd.) nie osiąga znaczących rezultatów.

Po trzecie, wysiłek niskointensywny zużywa dużo tłuszczów, tylko niekoniecznie właściwych (ale to już wiemy). Gorzej, iż taka praca w ogóle jest związana z małym wydatkiem energetycznym. Co to znaczy? To, że im więcej biegasz, pływasz, jeździsz na rowerze czy spacerujesz, tym mniej energii wydatkujesz. Moim zdaniem bardziej opłaca się zużyć procentowo mniej energii z tłuszczów, ale gdy wydatek energetyczny na godzinę pracy jest większy, i to znacznie. Przykład:

  • osoba ważąca 53 kg wydatkuje około 220 kcal na godzinę marszu z prędkością 6 km / h, dla osoby 100 kg przyjmuje się już w granicach 420 kcal na godzinę,
  • 60 kg kobieta wydatkuje ok. 603 kcal w trakcie godziny biegu w tempie 5 min. / km (200 m na minutę; 12 km / h).

Ogółem (z badań VAN LOON i wsp.) wiemy, iż przy intensywności pracy rzędu 66% tętna maksymalnego (66% HR):

  • 35% energii zapewnia glikogen mięśniowy,
  • 31% energii zapewniają wolne kwasy tłuszczowe (ang. free fatty acids),
  • 24% lipoproteiny w osoczu oraz tłuszcze wewnątrzmięśniowe (IMTG),
  • 10% glukoza we krwi (osocze).

Przy intensywności wysiłku 74% tętna maksymalnego:

  • 25% energii zapewniały wolne kwasy tłuszczowe,
  • 24% energii inne źródła tłuszczu,
  • 13% pochodziło z glukozy w osoczu krwi,
  • 38% zapewniała glukoza zmagazynowana, jako glikogen mięśniowy.

 Przy intensywności wysiłku 84% tętna maksymalnego:

    • 15% energii zapewniały wolne kwasy tłuszczowe,
    • 9% energii inne źródła tłuszczu,
    • 18% pochodziło z glukozy w plazmie (osoczu krwi),
    • 58% zapewniała glukoza zmagazynowana jako glikogen mięśniowy,

Na podstawie: VAN LOON i wsp.

Czyli, co prawda, przy niższym tętnie zapewniamy dowóz 1/3 kcal z tłuszczów (WKT), a przy intensywności 74% „tylko” 25%, to wraz ze wzrostem intensywności całkowite zużycie energii znacząco rośnie. A więc nie do końca opłaca się trzymanie sztywno „magicznej strefy intensywności wysiłku”. 10 minut interwałów zużyje więcej energii, niż 20 minut cardio. Półtorej godziny ciężkiego treningu siłowego (przysiadów, martwego ciągu, zarzutu siłowego, podciągania na drążku) zużyje więcej energii, niż 3 treningi bicepsa i tricepsa na linkach wyciągu.

„Musisz wyczerpać zasoby glikogenu, by skutecznie spalać tłuszcz”

Tak? A wiesz, że w jednym z badań Jeff S. Volek po 3 godzinach biegu odnotowano zużycie 64% glikogenu (u znakomicie wytrenowanych maratończyków i triatlonistów). Gdyby to była prawda, iż bez zużycia węglowodanów w mięśniach nie zachodzi lipoliza i utlenianie WKT, żaden człowiek nie zużyłby ani grama tłuszczów! Poza tym udowodniono, iż zasoby glikogenu mają się nijak do utleniania kwasów tłuszczowych, skoro to zjawisko zachodzi w spoczynku, a w większości eksperymentów odnotowano szczytowe utlenianie tłuszczów po (góra) kilkunastu minutach pracy, gdy zasoby glikogenu nie zostały nawet muśnięte.

„Musisz trenować na czczo, by spalać tłuszcz”

Najprawdopodobniej trening na czczo w badaniu Tae Woon Kima i wsp. nie tylko spowodował znaczącą zwyżkę poziomu kortyzolu, ale także rozpad tkanki mięśniowej (aminokwasy posłużyły mężczyznom, jako źródło energii w warunkach kryzysu).

Realnie rzecz ujmując, krótkotrwałe, niezbyt intensywne aeroby (nawet na czczo) nie powinny być szkodliwe dla mięśni sportowca (60-70% tętna maksymalnego; HR). Jednakże w cytowanym eksperymencie zastosowano dość wysoką intensywność pracy (86% HR). Duże wątpliwości budzi sens treningu na czczo, gdyż rano wcale nie występuje obniżony poziom glikogenu. Ponadto nikt nie udowodnił, by niski poziom glikogenu był powiązany z utylizacją kwasów tłuszczowych.

Wręcz przeciwnie, bardziej korzystne warunki dla utylizacji kwasów tłuszczowych wystąpiły w grupie trenującej 2 h po spożyciu posiłku:

  • we krwi pojawiła się duża ilość WKT,
  • poziom kortyzolu był o wiele niższy,
  • poziom insuliny był o wiele niższy, w porównaniu do wariantu treningu na czczo (nie tylko zaraz po zakończeniu treningu, ale i godzinę po).

Jeśli chodzi o glikemię przy treningu, na czczo poziom glukozy był znacznie bardziej podniesiony godzinę po zakończeniu treningu, w porównaniu do grupy trenującej po posiłku. W grupie trenującej na czczo stężenie insuliny zaraz po zakończeniu treningu i godzinę po zakończeniu treningu było wyższe odpowiednio o 23% i 47% (w porównaniu do warunków, gdy badani trenowali 2h po spożyciu posiłku). Czy podniesiona ilość insuliny ma jakieś znaczenie? Niestety, tak.

GRAFIKA: UWAGA: osoby mające problem z glikemią (czerwony wykres) wykazują o wiele niższe stężenie insuliny w porównaniu do osób zdrowych (niebieski wykres), w odpowiedzi na ten sam posiłek.

Z licznych badań naukowych wiadomo, iż insulina nie sprzyja redukcji tkanki tłuszczowej, ponieważ:

  • hamuje lipazę wrażliwą na hormon = hamowanie kluczowego etapu lipolizy. Na dodatek insulina wzmaga lipogenezę (odkładanie tłuszczów) i syntezę acyloglicerolu oraz nasila utlenianie glukozy do CO2,
  • zwiększa wychwyt trójglicerydów z krwi do adipocytów (komórek składujących tłuszcz w ciele) oraz mięśni (IMTG),
  • zmniejsza szybkość utleniania (ang. oxidation) kwasów tłuszczowych w mięśniach i wątrobie,
  • zmniejsza tempo lipolizy -> uwalniania WKT z tkanki tłuszczowej, przez co wpływa na obniżenie stężeń WKT we krwi (to właśnie WKT chcemy „spalić” w trakcie treningu cardio).

„Tylko cardio spala tłuszcz”

Nie. Każdy trening spala tłuszcz, tylko proces redukcji zależy od diety, nie od treningu. Możesz uzyskać znakomite rezultaty w ogóle nie wykonując cardio, a bazując na interwałach i treningu siłowym. W czasach Arnolda aeroby były niezmiernie rzadko spotykane, upowszechniły się dopiero w latach 80. i 90. XX wieku. Przykładowo, pojawiają się wzmianki o sporadycznym truchtaniu przez Arnolda, zaś Frank Zane w późniejszym czasie swojej kariery poświęcał na aeroby tylko 2 godziny tygodniowo (czyli tyle, co niektórzy współcześni kulturyści w ciągu 1-2 dni). Mało tego, Franco Columbu (partner treningowy Schwarzeneggera) uważa, że bieganie jest dobre tylko dla biegaczy.

Podsumowanie

Wydaje się, iż nie ma jedynej słusznej drogi pozwalającej na redukcję tłuszczu podskórnego. Najbardziej korzystne wydaje się połączenie treningu siłowego, aerobowego i interwałowego. Wszystkie, nawet najlepsze treningi, okażą się nieskuteczne bez właściwej wysokobiałkowej diety, gdzie zastosowano restrykcje kaloryczne (dopasowane do wieku, wagi, profilu hormonalnego i aktywności danej osoby).

Ze względu na nieskuteczność nie warto wykonywać aerobów (ani interwałów) w krótkim odstępie od wysokowęglowodanowego posiłku (insulina wywołuje supresję lipolizy i utleniania WKT). Przykładowo, w badaniu Lin F. Changa i wsp. przed podaniem posiłku bogatego w węglowodany grupa „wysokich węglowodanów oraz niskich tłuszczów” otrzymała 21 g tłuszczu oraz 158 g węglowodanów. Utlenianie WKT było wysokie, poziom WKT w osoczu wynosił 0.68 ± 0.02 mmol/L, po 120 minutach stężenie WKT spadło do ~0.2 mmol/L (supresja trwała 4 godziny!).

Referencje:

Ed Maunder,* Daniel J. Plews, and Andrew E. Kilding “Contextualising Maximal Fat Oxidation During Exercise: Determinants and Normative Values” https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5974542/

JUUL ACHTEN, MICHAEL GLEESON, ASKER E. JEUKENDRUP „Determination  of the exercise intensity that elicits maximal fat oxidation” https://pdfs.semanticscholar.org/63a0/895c7f543b0a27422fd8ea3fc294e4afd475.pdf

I. Santos, 1 F. F. Sniehotta, 2 , 3 M. M. Marques, 1 E. V. Carraça, 1 and P. J. Teixeira „Prevalence of personal weight control attempts in adults: a systematic review and meta-analysis”https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5215364/

Luc J C van Loon J Physiol. Oct 1, 2001; 536(Pt 1): 295–304. doi:  10.1111/j.1469-7793.2001.00295.x “The effects of increasing exercise intensity on muscle fuel utilisation in humans” http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2278845/

Juul Achten, Michelle C. Venables, and Asker E. Jeukendrup “Fat Oxidation Rates Are Higher During Running Compared With Cycling Over a Wide Range of Intensities”

Ratko Peric, Marco Meucci,2 and Zoran Nikolovski3 “Fat Utilization During High-Intensity Exercise: When Does It End?” https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5007242/

Jeff S. Volek, Daniel J. Freidenreich, Catherine Saenz, Laura J. Kunces „Metabolic characteristics of keto-adapted ultra-endurance runners” https://www.metabolismjournal.com/article/S0026-0495(15)00334-0/fulltext

Tae Woon Kim,1 Sang Hoon Lee,2 Kyu Hwan Choi,2 Dong Hyun Kim,2 and Tae Kyung Han “Comparison of the effects of acute exercise after overnight fasting and breakfast on energy substrate and hormone levels in obese men” https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4500013/

http://www.simplyshredded.com/the-legend-of-zane-an-interview.html

https://www.trainmag.com/fitness/franco-columbu-interview/

Lin F. Chang, PhD, Shireene R. Vethakkan, MD, PhD, Kalanithi Nesaretnam, PhD, Thomas A.B. Sanders, PhD , Kim-Tiu Teng, PhD „Adverse effects on insulin secretion of replacing saturated fat with refined carbohydrate but not with monounsaturated fat: A randomized controlled trial in centrally obese subjects” http://www.lipidjournal.com/article/S1933-2874(16)30336-1/fulltext