Der „Second Meal Effect“ im Sport

Ab heute geht es weiter mit dem Artikelschreiben – zumindest von meiner Seite aus sind die Kapazitäten wieder gegeben, so dass ich heute wieder „beliefern“ kann.

Okay – das war nicht so ganz richtig. Heute „beliefert“ euch noch einmal Tim, auch bekannt als Taimes. Vielleicht erinnert ihr euch ja noch an seinen ersten Artikel hier bei uns.

Dinge, die man über die Ernährung rund um das Training wissen sollte

In meinem letzten Artikel ging es darum, wie vorausgegangene Mahlzeiten für eine gewisse Zeit im Körper “nachhallen”.

Besonders fetthaltiges Essen macht sich in der Zirkulation erst stark verzögert bemerkbar. Diese Tatsache ist nicht nur der längeren Magenverweildauer und Verdauung geschuldet, sondern auch der ausgeprägten Zwischenspeicherung des Nahrungsfetts in Darmzellen. Von diesen wird es erst auf den nächsten Nahrungsstimulus hin wieder freigesetzt.

Das heißt im Umkehrschluss, dass das Fett aus deinem abendlichen Steak eher am nächsten Morgen im Körper zirkuliert – selbst wenn dieses aus Mager-Joghurt mit Früchten bestehen sollte.

Wie du jetzt bestimmt schon vermutet hast, wirkt sich mit großer Wahrscheinlichkeit dieses letzte Steak auch auf das Nährstoff-Handling deines gerade eingenommenen Frühstücks aus.

Denn es ist bekannt, dass die umherschwirrenden Fette auf die Verwertung von anderen Nährstoffen wie der Glucose wirken.

Der Second-Meal-Effekt hat auch bei der Glucose-Homöostase seine Finger mit im Spiel

Fett und Glucose mögen sich wie schon gesagt nicht wirklich und antagonisieren sich sehr ausgeprägt. Ihr Konkurrenzkampf findet auf unzähligen Ebenen statt (dauerhafter Armdrück-Wettbewerb zwischen Hormonen wie Insulin vs. Glucagon, Streit um cytosolische und mitochondriale Enzyme und so weiter).

Für all diese Reibereien bedarf es wohl einer eigenen Artikelreihe.

An dieser Stelle muss es genügen, dass Fett und Glucose sowohl um ihre zelluläre Aufnahme als auch um die intrazellulären oxidativen Systeme streiten.

Im echten Leben bedeutet das:

Je weniger Fett in der vorherigen Mahlzeit vorhanden ist, desto besser das spätere Glucose-Handling

Der Blutzuckerspiegel nach dem Mittagessen dankt dir demzufolge ein fettarmes Frühstück. Gleichermaßen beeinflusst auch das Abendessen, wie du am nächsten Morgen mit Kohlenhydraten umgehst – selbst nach ca. 12h Schlaf mit Nahrungskarenz!
Bei einem fettigen Abendessen wird deine Blutzucker-Kontrolle beim folgenden Frühstück weniger gut ausfallen.

Was geschieht bei zwei aufeinanderfolgenden LOW-FAT-Mahlzeiten?

Bei zwei aufeinanderfolgenden Mahlzeiten mit moderaten Fettmengen ist die glykämische Kontrolle bei der Folgemahlzeit in der Regel deutlich verbessert. Also der Organismus kann bei mehreren Mahlzeiten plötzlich besser mit der Glucose umgehen.

Selbst unter extrem kontrollierten und wissenschaftlichen Bedingungen beobachtet man diese verbesserte Blutzucker-Kontrolle. Ein sehr reduktionistischer Ansatz stellt der so genannte Glucose-Toleranz-Test dar:

Man trinkt eine definierte Menge Glucose in einer definierten Menge Wasser und im Anschluss wird der Blutzucker-Anstieg bestimmt.

Führt man allerdings nach zwei Stunden genau dasselbe Prozedere durch, fällt der Blutzucker- Anstieg beim zweiten Test deutlich geringer aus.
Das ursprüngliche Phänomen ist schon sehr lange bekannt (Staub-Traugott-Effekt, 1919) und wird versucht auf Folgendes zurückzuführen:

  • 30% gesteigerte Insulin-Sekretion
  • “nachhallender” Inkretin-Effekt = insulinotrope Darmhormone GLP-1 und GIP
  • autokrine Insulin-Effekte; Insulin wirkt selbst auf die pankreatischen Inseln
  • schnelleres Abschalten hepatischer Glucoseproduktion
  • verbesserte muskuläre Glucose-Aufnahme; noch erhöhte GLUT4 Konzentration in Sarkolemm
  • gehemmte Lipolyse –> weniger “hemmende” Fettsäuren im Blut
  • bei Mahlzeiten (verlangsamte Magenentleerung)

Also es fällt beim zweiten Essen die Insulin-Sekretion stärker aus, wodurch bereits die endogene Glucose-Produktion der Leber schneller abgeschaltet wird. Gleichzeitig wird durch das Mehr an Insulin die Glucose-Aufnahme des peripheren Gewebes nochmals weiter gesteigert.

Zusätzlich ist das Gewebe (z. B. die Leber und die Muskulatur) durch die vorige Glucose-Belastung “vorbereitet”. So werden sie jeweils schneller abgeschaltet oder besitzen immer noch Glucose-Transporter in der Membran. Durch die vorige Mahlzeit ist die Lipolyse im Fettgewebe reduziert, da das Insulin von vorher die Hormonsensitive Lipase hemmt und damit die Konzentration der Fettsäuren im Blut abnimmt.

Wir wissen, dass die Bindungskapazität für Insulin an seinen Rezeptor beim Vorhandensein von Fettsäuren reduziert ist. Beim zweiten Essen also hat man eine reduzierte Lipolyse-Rate, hat weniger Fettsäuren und ist somit insulinsensitiver.

Kurz mal zurücklehnen:


Bis hierhin haben wir gelernt, dass selbst eine lange zurückliegende Mahlzeit noch auf das aktuelle Nährstoff-Handling wirkt. Das kann bei Fetthaltigem eventuell leicht negativ ausfallen, oder bei sequenziellen „High-Carb“-Mahlzeiten dafür positiv.

Gleichzeitig wissen wir, dass Sport sowohl langfristig als auch akut, gewisse postprandiale Anstiege im Blut zu verbessern mag. Sowohl Blutfette als auch Glucose steigen nach bestimmten sportlichen Belastungen deutlich weniger stark an.

Oftmals liest man von der Insulin-unabhängigen GLUT4-Translokation und dem verringerten Insulin-Bedarf nach Widerstandstraining.

Das bedeutet, ich habe weniger starke Blutzuckeranstiege, richtig?

Sofern wir hier nicht von stark-exzentrischem Krafttraining (Muskelfaser-Schäden) sprechen, stimmt das weitestgehend.

Wie immer im Leben, kommt es jedoch sehr auf den Kontext an. Sport wirkt auf das Nährstoff-Handling.
 Die vorausgegangene Mahlzeit wirkt auf das Nährstoff-Handling.
 Was, wenn beide Faktoren in der Gleichung vorkommen?


Minus x Minus = Plus?


Und das hat absolute Relevanz für deinen Alltag, denn „Pre-Workout“-Ernährung ist ein sehr diskutiertes Thema. Ich wette, du hast von diesem Punkt noch nichts gehört …


Haferbrei vor dem Training

=> schlechtere Blutzucker-Kontrolle nach deinem PWO-Shake?

Während in Ruhe solche aufeinanderfolgende Mahlzeiten der glykämischen Kontrolle gut tun, macht ein Training zwischen solchen Mahlzeiten nicht nur den positiven Effekt wieder zunichte, sondern verschlechtert signifikant die spätere Glucose-Toleranz!


Zugegeben, das ist sehr paradox und hier noch einmal die Studienergebnisse in aller Ruhe.

Es war eine randomisierte, Cross-Over-Studie.

Jeder Teilnehmer (männlich, gesund) absolvierte demzufolge an verschiedenen Tagen alle vier der folgenden Tests:

  • Gefastetes Training
  • Frühstück und Training
  • Gefastet und Ruhe
  • Frühstück und Ruhe

Das Frühstück bestand aus einem Porridge (ca. 20 g Protein, 70 g Kohlenhydrate und 10 g Fett), welcher 2 h vor der eventuellen Belastung (60 min, 60 % VO2max) konsumiert wurde.


Nach den Tests wurde ein typischer Regenerations-Drink verabreicht (ebenfalls ca. 20 g PROT, 70 g CHO und 10 g FAT)
.

An dieser Stelle wurde die Blutzucker-Kontrolle gemessen und miteinander verglichen.

Erwartungsgemäß griff bei der “Frühstück-und-Ruhe”-Gruppe der oben diskutierte „Second-Meal“-Effekt. Sie hatten eine verbesserte Glucose-Toleranz.

Die Trainierenden im Fastenzustand wiesen einen etwas höheren Blutzuckerspiegel auf. Genauso verhielt es sich, wenn die Probanden, gefastet, einfach so den Regenerations-Drink tranken – also ohne das “vorbereitende” Porridge.

Bisher keine großen Überraschungen. Gerade da es sich um Ausdauertraining handelt, tritt hier wohl kein extrem ausgeprägter insulinsensitivierender Effekt beim Training auf, weshalb die beste Blutzucker-Kontrolle durch den „Second-Meal“-Effekt hervorgerufen wird.

Hier aber die Überraschung:

Die Gruppe, welche mit dem Porridge im Bauch 60 min Ausdauertraining absolvierte, hatte im Vergleich zu den Kontrollen eine deutlich schlechtere Blutzucker-Kontrolle (15 % größere Fläche unter der Glucose-Kurve, ebenfalls höhere Blutzuckerspitzen)
. 

Skizzierte Glucose-Toleranz der verschiedenen Tests
Abb. 1: Skizzierte Glucose-Toleranz der verschiedenen Tests


Die Gruppen “Gefastetes Training” weisen einen erwartungsgemäßen Blutzucker-Anstieg auf.Für die “Faulen” zahlte sich das Frühstück aus – der „Second Meal“-Effekt ließ sie besser mit dem Regenerations-Drink umgehen.

Die “Fleißigen”, die nach einem Porridge trainierten, hatten dagegen signifikant höhere Anstiege.


Faulheit ist Dummheit des Körpers … (JG Seume)

… oder doch nicht?!


Kann ja wohl nicht angehen, dass man auch noch „bestraft“ wird für das gerade absolvierte Ausdauertraining …

Ich weiß, wir reden hier von Ausdauertraining und nicht von insulinsensitivierendem Krafttraining.Trotzdem erhöht auch dieses Ausdauer-Szenario die Aufnahme von intravenös verabreichter Glucose in die Muskulatur um ca 25 %.

Demgegenüber steht beim Ausdauertraining allerdings ein um 30 % erhöhtes Anfluten von Glucose. Heißt: Der Körper wird gleichzeitig auch mit einer höheren Menge an Glucose belastet.

Hoch-intensive Trainingseinheiten, wie ein typisches Krafttraining, reduziert die Durchblutung des Verdauungssystems. Im Gegensatz dazu ist sie bei Ausdauereinheiten  – wie in der vorliegenden Studie – erhöht (ca. 35 %). Mehr Durchblutung bedeutet verstärkte Aufnahme von Nährstoffen wie Glucose.

Zusätzlich ist die intestinale Permeabilität erhöht. Durch Anstiege der Körperkern-Temperatur und mechanischen Stress werden strukturelle Proteine (= „tight junctions“) der Darmschleimhaut geschädigt, worunter deren Integrität leidet. Übersetzt: Mehr Nährstoffe (Glucose) können passieren. Allerdings auch allergene, irritierende Substanzen, weshalb sich gerade Langdistanz-Sportler Gedanken über den „leaky gut“ machen sollten.

Um zu oben aufgeführter Studie zurückzukommen:

Insbesondere noch vorhandene Nahrung im Magen-Darmtrakt kann solche Schäden weiter potenzieren. Für viele – mich eingeschlossen – ist Hafer selbst im durchgekochten Zustand nicht so wirklich toll verträglich.

Eine weitere Hypothese spricht von dem vermehrten Einbau verschiedener Glucose-Transporter in der Darmschleimhaut (= erhöhte Transport-Rate).


All diese plausiblen Überlegungen liefern die Forscher, um den signifikant höheren Blutzucker- Anstieg nach einer Ausdauerbelastung mit “vollem” Bauch zu erklären.

Es sei hier erwähnt, dass das nicht unbedingt als etwas Schlechtes angesehen werden muss. Schwerwiegende strukturelle Schädigungen des Darms mal außen vorgelassen (generell viel Trinken beim Training), ist mehr zirkulierende Glucose im Hinblick auf die Regeneration und die erhöhte Glucose-Aufnahme eventuell auch wünschenswert.

Was soll man denn jetzt machen?

All das ließe sich aber durchaus auch im Sinne von nüchternem Training und dem Verzicht von größeren Mengen „Carbs“ nach dem Training interpretieren, wie es von manch einem praktiziert wird.

Für mich persönlich fühlt sich das aber falsch an und deshalb gehe ich nach meinem Körpergefühl

  • Esse etwas Obst, trinke Saft und etwas Whey vor dem Training
  • klassischen Shake innerhalb der Stunde nach dem Training und später eine normale Mahlzeit


Abschließende Worte

Alles in allem sei hier betont, dass diese Beobachtungen – so paradox und teilweise “negativ” sie auch erscheinen – in einen langfristigen Kontext gesetzt werden sollten.

Die metabolischen und strukturellen Anpassungen an regelmäßiges Training überwiegen definitiv diesen Phänomenen. Sei es ein Zuwachs an Muskelmasse oder Schutzmechanismen im Darm. Der Körper ist natürlich nicht dumm und reguliert Systeme (Chaperone, „Heat-Shock“-Proteine, Tissue-Transglutaminasen, … ), welche die Darm-Integrität bei einer regelmäßigen Überhitzung durch Sport schützen. Nicht nur die Muskeln wachsen beim Sport, etwas, was immer wieder vergessen wird.

Training ist Stress.

Allerdings Stress, an welchem der Körper in jeder Hinsicht wächst und widerstandsfähiger wird.

In diesem Sinne!

Referenzen

  • Paradoxical second-meal phenomenon in the acute postexercise period 
(Javier T. Gonzalez
)
  • Effect of prior exercise on glucose metabolism in trained men
 (Adam J Rose, Kirsten Howlett, Douglass S. King and Mark Heargreaves)
  • Effect of insulin and contraction up on glucose transport in skeletal muscle
 (Luciana Oquendo Pereiraa, Antonio Herbert Lancha Jr.
)
  • Insulin-Mediated Vasodilation and Glucose Uptake Are Functionally Linked in Humans
 (Stephen J. Cleland, John R. Petrie, Shinichiro Ueda, Henry L. Elliott and John M. C. Connell)
  • Analysis of GLUT4 distribution in whole skeletal muscle fibers, identification of distinct storage compartments that are recruited by insulin and muscle contraction
 (Ploug, T., Deurs, V.B., Ai, H., Cushman, S.W., Ralston)
  • Additive effect of contraction and insulin on glucose uptake and glycogen synthase in muscle with different glycogen contents. (Lai YC, Zarrinpashneh E, Jensen J)
  • The role of glucose transport in the regulation of glucose utilization by muscle
 (Sato, Y., Oshida, Y., Ohsawa, I., Nakai, N., Ohsaki, N., Yamanouchi, K., Sato, J., Shimura, Y., Ohno)
  • Effect of physical exercise on sensitivity and responsiveness to insulin in humans
 (Mikines, K.J., Sonne, B., Farrell, P.A., Tronier, B., Galbo, H.)
  • Effect of training on the dose-response relationship for insulin action in men
 (Mikines, K., Sonne, B., Farrell, P., Tronier, B., Galbo, H.)
  • 
Role of AMPK in skeletal muscle metabolic regulation and adaptation in relation to exercise
 (Sebastian B. Jørgensen, Erik A. Richter and Jørgen F. P.Wojtaszewski
)
  • 
Insulin sensitivity in response to a single resistance exercise session in apparently healthy individuals (BA Gordon, SF Fraser, SR Bird, AC Benson)
  • Relationship of mesenteric blood flow to intestinal Absorption of Carbohydrates
 (JH Williams, M Mager, ED Jacobson)
  • Splanchnic glucose and muscle glycogen metabolism after glucose feeding during post-exercise recovery (S Maehlum, P Felig, J Wahren)
  •  The effect of physical exercise on parameters of gastrointestinal function
 (MA van Niewwenhoven, F Brouns, RJ Brummer)
  • Heat Shock Proteins in Exercise: A Review
 (Lars Mc Naughton, Ric Lovell and Leigh Madden)
  • 
Fluid restriction during running increases GI permeability
 (Lambert GP, Lang J, Bull A, Pfeifer PC, Eckerson J, Moore G, Lanspa S, O’Brien J. Lamprecht M, Bogner S, Schippinger G, Steinbauer K, Fankhauser F, Hallstroem S, Schuetz)
  • 
HSP expression in human leukocytes is modulated by endurance exercise
 (E Fehrenbach, F Passek, AM Niess, H Pohla, C Weinstock, HH Dickhut, H Northoff)
  • Transcriptional and translational regulation of heat shock proteins in leukocytes of endurance runners
 (Fehrenbach E, Niess AM, Schlotz E, Passek F, Dickhuth HH, Northoff H.
)

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11 Kommentare, sei der nächste!

  1. Moin!
    Prinzipiell mal wieder ein sehr schöner Artikel. Was mir nur wirklich ein wenig Kopfschemrzen bereitet, ist die absolute „Objktivität“ der Glukoseverwertung in Bezug auf den Blutglukoseanstieg. Rein gesundheitlich in Anbetracht der Entwicklung eines Diabetes und der Glukosesensitivität aller Zellen, kann ich die Ausführungen durchaus verwerten. Wenn es mir jetzt aber darum geht, dass ich mit meiner Ernährung und meinem Training Beispielsweise ein lean-gain Konzept verfolge, dann will ich doch auch gar nicht unbedingt, dass der -gesamte- Körper immer „gut mit Glukose“ umgehen kann. Oder Hab eich hier ein Denkfehler? Daraus würde sich doch aber dann ergeben, dass ich gefastet ins training starten sollte und sonst wechselnde high carb/low fat und relativ high fat mahlzeiten zu mir nehmen sollte, damit ich eben wenn nicht fast aussschließlich die Muskulatur nach dem Training sensibilisiert ist, die Fettzellen nicht auch „besser“ auf Insulin ansprechen. Oder? Im Voraus schon einmal Danke!

  2. Hallo Hannes,

    vielen Dank für dein Feedback. Vielleicht kann Tim dazu noch etwas sagen.

    Von meiner Seite aus zunächst: Fettzellen spielen eine sehr untergeordnete Rolle, wenn es um die Glukose-Aufnahme/Verwertung geht.

    Fettzellen, beim Menschen, betreiben i. d. R. nur in sehr geringem Maße „de novo lipogenese“ – beim Menschen passiert das i. d. H. in der Leber, so dass man Fettzellen bzgl. Kohlenhydrat-Verwertung sehr viel weniger in seine Planung mit einbeziehen muss.

    LG, Chris

  3. Das ist eben wirklich auch ein bisschen eine Glaubensfrage. Ich habe in einem Artikel über dieses „Armdrücken zwischen Glucose und Fett“ meine Meinung etwas ausgeführt.
    Prinzipiell sehe ich es als notwendig mit Hinblick auf die Gesundheit an, nicht nur „insulin-sensitiv“ zu sein sondern auch die Glucose bevorzugt zu oxidieren. Das ist oft der Punkt, dass low-carb’ler zB durch Krafttraining ihre reduzierten Glykogenspeicher rapide auffüllen ohne viel Insulin zu benötigen.

    Trotzdem oxidieren sie diese nicht, da man ja auf Fett-Oxidation gepolt ist. Das kann Leistungs-technisch Probleme bereiten, aber auch gesundheitliche Relevanz besitzen.
    Pro oxidierter Glucose wird mehr CO2 produziert, welches entgegen der vorherrschenden Meinung nicht unbedingt ein Abfallprodukt ist sondern durchaus positive Effekte besitzen kann (vgl. Artikel und Leseprobe von Chris über NO)

    Vllt kommt dieser Artikel ja auch noch irgwann.

    PS:
    Regelmäßig Kohlenhydrate wirken eben auch auf die zelluläre Architektur der Bauchspeicheldrüse. Wenn oftmals Insulin gebraucht wird, bilden sich vrmtl auch mehr beta-Zellen. Man kann nicht nur seinen Oberarm trainieren sondern auch zB das Pankreas. Eine höhere Beta-Zellkapazität sollte als positiv anzusehen sein.

    1. Ich hab nun längere Zeit Renegade Diet mäßig verbracht, (Fett und Eiweiß vor dem Training, die Carbs hauptsächlich in den 1-2 Mahlzeiten PWO). An Cardiotagen lowcarb mit bis zu 200g Carbs, eher weniger. Trainiert wird eigentlich täglich.
      Kann es sein dass man sich damit selbst die Inuslinisensitivität raubt und die Glucosetoleranz nach unten drückt?
      Grund: Sobald ich nun zu einem anderen Zeitpunkt Carbs zuführe ohne mich zuvor ordentlich bewegt zu haben, werde ich 30-60min später richtig müde und falle energietechnisch in ein Loch. das spricht ja eigentlich für eine schlechte IS.

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