Secretariaat: Arenberggebouw – Arenbergstraat 5 – 1000 Brussel T +32 2 209 47 21 – vts@sport.vlaanderen

Ketonen, een nieuwe voedingsstrategie om sportprestatie en -recuperatie te bevorderen? |KU Leuven – April 2017 1

Ketonen, een nieuwe voedingsstrategie

om sportprestatie en -recuperatie te

bevorderen?

AUTEUR & CO-AUTEUR(S): Vandoorne T.

REDACTEUR: Bloemen D.

ONDERZOEKSINSTITUUT: Onderzoeksgroep Inspanningsfysiologie, Departement Kinesiologie, KU Leuven

ABSTRACT

Voeding beïnvloedt in sterke mate het effect van een training. Trainers zijn daarom steeds op zoek naar nieuwe voedingsstrategieën om de prestatie en recuperatie van hun atleet te optimaliseren. Recent werd in diverse media gesuggereerd dat de inname van ketonen zo’n strategie kan zijn. Objectieve informatie ontbreekt echter vaak. In dit artikel wordt daarom de wetenschappelijke literatuur omtrent het gebruik van ketonen binnen de sportcontext samengevat. Er wordt eerst stilgestaan bij de ‘gouden standaard’ wat betreft voeding en sport om vervolgens te bespreken wat ketonen zijn, hoe we deze kunnen verhogen in het bloed en hoe ze prestatie en recuperatie kunnen bevorderen.

Sleutelwoorden: ketonen, sportprestatie, recuperatie, beschikbare supplementen, doping Datum: 01/04/2017 Extra bronnen: Contactadres: tijs.vandoorne@kuleuven.be Disclaimer: Het hierna bijgevoegde product mag enkel voor persoonlijk gebruik worden afgehaald. Indien men wenst te dupliceren of te gebruiken in eigen werk, moet de bovenvermelde contactpersoon steeds verwittigd worden. Verder is een correcte bronvermelding altijd verplicht!

2 | Ketonen, een nieuwe voedingsstrategie om sportprestatie en -recuperatie te bevorderen? |KU Leuven – April 2017

1. Inleiding

Ketonen zijn ‘hot’. De interesse om via ketonen

sportprestatie en -recuperatie te bevorderen is

groot. Dit vooral door speculatie in (sociale) media

rond het gebruik van ketonen door professionele

wielerploegen1,2

. Sindsdien kwamen heel wat

ketonsupplementen op de markt. Er is echter nog

heel wat onduidelijkheid omtrent hun werking. Het

doel van dit artikel is om de trainer objectieve

informatie te verschaffen en duidelijk te maken wat

(wetenschappelijk) feit is en wat fictie.

2. Optimale voeding voor optimale prestatie

Training is het vermogen van het menselijk lichaam

om zich aan te passen aan herhaalde fysieke

activiteit en zo een volgende prestatie te

verbeteren3.

Hoewel het lichaam voornamelijk op de proef

gesteld wordt tijdens de inspanning zelf, zijn de

eerste uren na de inspanning cruciaal om maximaal

rendement uit een trainingssessie te halen. Hierbij

speelt voeding een cruciale rol. Zo moeten de

verbruikte brandstoffen, voornamelijk koolhydraten,

terug aangevuld worden. De inname van voldoende

koolhydraten brengt de concentratie glycogeen (de

belangrijkste koolhydraatvoorraad) in de spier

immers terug op peil, wat bepalend is voor de

snelheid van herstel4. Daarnaast is de inname van

voldoende eiwitten belangrijk. Dit is nodig om de

aanmaak van eiwitten en dus spiermassa te

stimuleren, en spierschade te herstellen5. Veel

onderzoek werd de afgelopen jaren uitgevoerd om

de samenstelling en timing van eiwitten6 en

koolhydraten7 te optimaliseren. Een inname van 0,8

gram koolhydraten en 0,3 gram eiwitten per

kilogram lichaamsgewicht per uur, voor de eerste

drie tot vijf uur na een uitputtende inspanning,

wordt beschouwd als optimaal 8.

Naast deze traditionele aanpak zijn trainers en

atleten echter steeds op zoek naar alternatieve

voedingsstrategieën om hun prestatie te verbeteren.

3. Wat zijn ketonen?

Met ketonen bedoelen we hier de zogenaamde

‘ketonlichaampjes’: acetoacetaat, β-hydroxybutyraat

en aceton en niet de chemische klasse ketonen.

Ketonen worden door ons lichaam aangemaakt

wanneer er weinig koolhydraten in ons bloed

aanwezig zijn. Ze worden in de lever aangemaakt en

zijn een resultaat van de onvolledige afbraak van

vetten9. Wanneer voldoende koolhydraten

beschikbaar zijn is de concentratie ketonen in het

bloed verwaarloosbaar. Hoewel aceton voornamelijk

uit het lichaam verwijderd wordt via het zweet en de

urine, kunnen acetoacetaat, β-hydroxybutyraat via

het bloed in andere weefsels, zoals de spier,

terechtkomen en daar als energiebron gebruikt

worden10

. De aanmaak van ketonen door ons

lichaam zelf is dus een manier om voldoende energie

aan te maken tijdens periodes van

voedselschaarste11

.

4. Beschikbaarheid van ketonen?

Wanneer men geen koolhydraten eet kan ons

lichaam tot 280 gram ketonen per dag aanmaken12

.

Dit kan door vasten, maar ook door het volgen van

een zogenaamd ketogeen of ‘Atkins’ dieet. Dit dieet

bestaan voornamelijk uit vetten (± 80%), een

gemiddelde eiwitinname (± 15%) en vooral een

minimale (± 5%) koolhydraat inname. Ter

vergelijking: een gezonde maaltijd bestaat uit ± 25%

vet, 20% eiwitten en 55% koolhydraten. Een

ketogeen dieet zorgt voor de aanmaak van

ketonlichaampjes in een vergelijkbare hoeveelheid

als vasten. De aanmaak van ketonen wordt

daarnaast ook gestimuleerd door een uitputtende

Ketonen, een nieuwe voedingsstrategie om sportprestatie en -recuperatie te bevorderen? |KU Leuven – April 2017 3

inspanning. Ook hier is voeding echter cruciaal:

sporten in nuchtere toestand versterkt dit effect

terwijl koolhydraatinname de ketonaanmaak

tenietdoet13

.

In de sportcontext lijkt vasten of het volgen van een

ketogeen dieet echter geen goed idee. Ten eerste

wordt de glycogeenvoorraad uitgeput, de

voornaamste bron van koolhydraten tijdens een

inspanning, en kan dit dieet ook leiden tot een

minder efficiënt gebruik van koolhydraten14

. Naast

een mogelijk negatief effect op de prestatie gaat een

ketogeen dieet ook vaak gepaard met verhoogde

cholesterol- en vetwaardes in het bloed15

, wat zorgt

voor een verhoogde kans op hart- en vaatziektes.

Er zijn echter manieren om ketonconcentraties te

verhogen zonder een aangepast dieet te volgen.

Sinds de jaren ’60 van vorige eeuw zijn er studies

waar ketonen oraal of via het bloed (infuus) worden

toegediend. Gezien toediening via een infuus

moeilijk (en vaak verboden) is in de sportpraktijk,

focussen we hier op de mogelijkheden voor orale

inname.

Ketonen puur innemen is, naast heel duur, ook

inefficiënt om de hoeveelheid ketonen in het bloed

te doen stijgen16

. Een wijziging die al in de jaren ’70

wordt toegepast is om de ketonen te bufferen met

zouten. Hoewel deze commercieel beschikbaar zijn,

zijn ze relatief inefficiënt om de ketonen-

concentratie in het bloed te doen stijgen17

. De

recente ontwikkeling van ‘keton-esters’ vormt een

alternatief voor de ketonzouten en worden over het

algemeen goed getolereerd9. De belangrijkste keton-

esters die in de wetenschappelijke literatuur

beschreven worden zijn R,S-1,3-butanediol

acetoacetaat diester17

en (R)-3-hydroxybutyl (R)-3-

hydroxybutyraat keton monoester15

. Inname van

beiden verhoogt de ketonconcentratie in het bloed

binnen het half uur, tot een concentratie

vergelijkbaar aan die na vijf dagen vasten9. Hoewel

beiden op dit moment niet commercieel beschikbaar

zijn, worden er online al heel wat keton-esters te

koop aangeboden. Hun werking is echter niet

beschreven in de wetenschappelijke literatuur en

daardoor erg moeilijk te beoordelen. Door de

ontwikkeling van keton-esters wordt het ook

mogelijk om de concentratie ketonen in het bloed te

verhogen zonder het aanpassen van het dieet.

5. Zijn ketonen veilig?

Ketonen worden traditioneel gelinkt aan vasten,

maar ook aan diabetes.

Bij onbehandelde diabetes kunnen keton-

concentraties in het bloed immers heel hoog

oplopen. Deze hoge waarden kunnen zelfs tot een

levensbedreigende situatie leiden18

. Het volgen van

een ketogeen dieet, vasten of inname van

ketonzouten of -esters zorgt echter voor keton-

concentraties in het bloed die maximum de helft van

de ‘gevaarlijke’ concentratie bedragen. Het wereld

anti-doping agentschap (WADA) beschouwt

ketonesters en -zouten dan ook als supplementen en

niet als doping.

6. Stimuleren ketonen prestatie?

De recente ontwikkeling van keton-esters maakt het

mogelijk om het potentieel van ketonen te

evalueren binnen een sportcontext, het is nu immers

niet meer nodig om de inname van koolhydraten en

eiwitten te vermijden. Dit verklaart ook de recente

interesse. Naast de berichten in de media rond het

gebruik van keton-esters door professionele

wielerploegen1 zijn er ook een (beperkt) aantal

studies uitgevoerd. In een eerste experiment

toonden onderzoekers uit Oxford (UK) dat de stijging

4 | Ketonen, een nieuwe voedingsstrategie om sportprestatie en -recuperatie te bevorderen? |KU Leuven – April 2017

in de bloedconcentratie van ketonen minder groot

was tijdens een inspanning dan tijdens rust.

Bovendien werd de stijging kleiner wanneer de

intensiteit van de inspanning toenam10

. Deze

resultaten toonden voor de eerste keer aan dat door

inname van keton-esters niet alleen ketonen

beschikbaar werden voor het lichaam tijdens

inspanning, maar ook gebruikt worden als

energiebron. Dezelfde groep onderzoekers toonde

aan dat hierdoor de prestatie tijdens een fiets-10

en

roeiprestatie19

verbeterde. Men toonde ook aan dat

ketonen gebruikt werden in plaats van koolhydraten

én dat dit bovendien onafhankelijk was van de

hoeveelheid insuline in het bloed. Belangrijk is dat

deze experimenten werden uitgevoerd met elite

atleten, die een verhoogde capaciteit hebben tot

opname en verbruik van ketonen20

. Of de resultaten

ook van toepassing zijn voor de gematigd getrainde

sporter zal toekomstig onderzoek moeten uitwijzen.

7. Stimuleren ketonen recuperatie?

Doordat ketonen het verbruik van koolhydraten

tijdens een inspanning kunnen verminderen zou dit

ook het herstel na de inspanning kunnen versnellen.

Herstel, vermoeidheid en het vermogen tot het

leveren van een volgende inspanning hangt immers

nauw samen met de glycogeenconcentraties in de

spier4. Dit voedde het idee dat keton-ester inname

samen met koolhydraten na de inspanning het

herstel van glycogeen in de spier zou kunnen

bevorderen. Tot nu is er slechts één studie te vinden

die dit heeft getest21

. Inname van glucose samen

met een keton-ester leidde, ten opzichte van glucose

alleen, tot een 50% hogere glycogeen concentratie in

de spier. Of dit ook het geval is wanneer eiwitten

worden ingenomen, valt af te wachten.

Naast het aanvullen van de glycogeenvoorraad in de

spier is eiwitinname na de inspanning, om

eiwitafbraak te remmen en eiwitsynthese in de spier

te stimuleren, een cruciaal onderdeel van

spierherstel. Verhoogde ketonconcentraties kunnen

ook de afbraak van eiwitten22,23

uit de spier

verminderen. Eén studie vond dat de gedaalde

eiwitafbraak gepaard gaat met een stijging van de

eiwitsynthese in de spier23

.

Bovendien is de aanmaak van eiwitten een zeer

‘duur’ proces, het kost heel wat energie24

. Wanneer

de energiestatus van het lichaam laag is, wordt

daarom de eiwitsynthese in de spier geremd24

.

Hierdoor kan, naast het voorzien van bouwstenen

(aminozuren) voor de spier, ook het voorzien van

een extra energiebron een gunstig effect op

eiwitsynthese hebben. Op dit moment zijn er echter

geen studies die deze hypothese onderzocht

hebben.

Ketonen, een nieuwe voedingsstrategie om sportprestatie en -recuperatie te bevorderen? |KU Leuven – April 2017 5

8. Conclusies

Ketonen worden door ons lichaam zelf

aangemaakt tijdens periodes van vasten.

Keton-esters maken het mogelijk ketonen in

het bloed te verhogen zonder het dieet aan te

passen.

Ketonsupplementen innemen houdt geen

gezondheidsrisico in en wordt niet beschouwd

als doping.

Keton-esters die grondig onderzocht zijn, zijn

op dit moment niet commercieel beschikbaar.

Studies tonen aan dat keton-esters prestatie

kunnen bevorderen bij elite-wielrenners en

roeiers.

Toekomstig onderzoek zal moeten uitwijzen of

keton-esters: recuperatie bevorderen, prestatie

bevorderen bij de niet elite-sporter, hetzelfde

potentieel hebben in andere sporten.

6 | Ketonen, een nieuwe voedingsstrategie om sportprestatie en -recuperatie te bevorderen? |KU Leuven – April 2017

Referenties

1. Abraham R. Ketones: Controversial new energy drink could be next big thing in cycling. 2015; http://www.cyclingweekly.com/news/latest-news/ketones-controversial-new-energy-drink-next-big-thing-cycling-151877. Accessed 22/03/2017, 2017.

2. Pinckaers PJ, Churchward-Venne TA, Bailey D, van Loon LJ. Ketone Bodies and Exercise Performance: The Next Magic Bullet or Merely Hype? Sports Med. 2016.

3. Hawley JA, Tipton KD, Millard-Stafford ML. Promoting training adaptations through nutritional interventions. J Sports Sci. 2006;24(7):709-721.

4. Ortenblad N, Westerblad H, Nielsen J. Muscle glycogen stores and fatigue. J Physiol. 2013;591(Pt 18):4405-4413.

5. Churchward-Venne TA, Burd NA, Phillips SM. Nutritional regulation of muscle protein synthesis with resistance exercise: strategies to enhance anabolism. Nutr Metab (Lond). 2012;9(1):40.

6. Morton RW, McGlory C, Phillips SM. Nutritional interventions to augment resistance training-induced skeletal muscle hypertrophy. Front Physiol. 2015;6:245.

7. Burke LM, van Loon LJ, Hawley JA. Post-exercise muscle glycogen resynthesis in humans. J Appl Physiol (1985). 2016:jap 00860 02016.

8. Beelen M, Burke LM, Gibala MJ, van Loon LJ. Nutritional strategies to promote postexercise recovery. Int J Sport Nutr Exerc Metab. 2010;20(6):515-532.

9. Egan B, D'Agostino DP. Fueling Performance: Ketones Enter the Mix. Cell Metab. 2016;24(3):373-375. 10. Cox PJ, Kirk T, Ashmore T, et al. Nutritional Ketosis Alters Fuel Preference and Thereby Endurance

Performance in Athletes. Cell Metab. 2016. 11. Cahill GF, Jr. Fuel metabolism in starvation. Annu Rev Nutr. 2006;26:1-22. 12. Balasse EO, Fery F. Ketone body production and disposal: effects of fasting, diabetes, and exercise.

Diabetes Metab Rev. 1989;5(3):247-270. 13. Koeslag JH. Post-exercise ketosis and the hormone response to exercise: a review. Med Sci Sports Exerc.

1982;14(5):327-334. 14. Paoli A, Bianco A, Grimaldi KA. The Ketogenic Diet and Sport: A Possible Marriage? Exerc Sport Sci Rev.

2015;43(3):153-162. 15. Clarke K, Tchabanenko K, Pawlosky R, et al. Kinetics, safety and tolerability of (R)-3-hydroxybutyl (R)-3-

hydroxybutyrate in healthy adult subjects. Regul Toxicol Pharmacol. 2012;63(3):401-408. 16. Veech RL. The therapeutic implications of ketone bodies: the effects of ketone bodies in pathological

conditions: ketosis, ketogenic diet, redox states, insulin resistance, and mitochondrial metabolism. Prostaglandins Leukot Essent Fatty Acids. 2004;70(3):309-319.

17. Kesl SL, Poff AM, Ward NP, et al. Effects of exogenous ketone supplementation on blood ketone, glucose, triglyceride, and lipoprotein levels in Sprague-Dawley rats. Nutr Metab (Lond). 2016;13:9.

18. Laffel L. Ketone bodies: a review of physiology, pathophysiology and application of monitoring to diabetes. Diabetes Metab Res Rev. 1999;15(6):412-426.

19. Clarke K CP, Inventor. Ketone bodies and ketone body esters for maintaining or improving muscle power output. June 18, 2015 2015.

20. Johnson RH, Walton JL, Krebs HA, Williamson DH. Metabolic fuels during and after severe exercise in athletes and non-athletes. Lancet. 1969;2(7618):452-455.

21. Holdsworth D CP, Clarke K. Oral ketone body supplementation accelerates and enhances glycogen synthesis in human skeletal muscle following exhaustive exercise . Proc Physiol Soc. 2016;35(PC12).

22. Sherwin RS, Hendler RG, Felig P. Effect of ketone infusions on amino acid and nitrogen metabolism in man. J Clin Invest. 1975;55(6):1382-1390.

23. Nair KS, Welle SL, Halliday D, Campbell RG. Effect of beta-hydroxybutyrate on whole-body leucine kinetics and fractional mixed skeletal muscle protein synthesis in humans. J Clin Invest. 1988;82(1):198-205.

24. Dreyer HC, Fujita S, Cadenas JG, Chinkes DL, Volpi E, Rasmussen BB. Resistance exercise increases AMPK activity and reduces 4E-BP1 phosphorylation and protein synthesis in human skeletal muscle. J Physiol. 2006;576(Pt 2):613-624.