תופעה שאני רואה לא מעט אצל מתאמנים היא ביצוע ״אימון מטבולי״. הכוונה היא לצאת לאימון ארוך על ״בטן ריקה״ ו/או לבצע את האימון בצום (ללא אכילה במהלכו/בחלק משמעותי ממנו). העומד מאחורי האימון המטבולי הוא לגרום לאדפטציות לייעול חמצון השומנים כחומר דלק להפקת אנרגיה, בין אם לטובת שיפור הביצועים בהמשך, או כחלק מאסטרגטגיה לירידה במשקל. בבלוג הנוכחי אעשה סדר בכל הידוע על תופעה זו, מה באמת עומד מאחוריה, והאם היא תורמת לשיפור יכולות הביצועים ולירידה במשקל.
מסלולי הפקת האנרגיה
כדי להבין בכלל מה המנגנון של האימון המטבולי, צריך להכיר את הדרך של הגוף להפיק אנרגיה (לייצר ATP). בגופנו קיימים מספר מסלולים להפקת אנרגיה:
מסלול הפוספו-קריאטין
גליקוליזה
חמצון שומנים
נניח לרגע בצד את מסלול הפוספו-קריאטין כי הוא לא רלוונטי לספורטאים אירוביים. גליקוליזה הוא המסלול בו גלוקוז (תוצר הפירוק של הפחמימות) מתפרק ובמספר ריאקציות הופך לקטט. תהליך מתרחש בקצב יחסית מהיר, אך כמות ה- ATP המיצרת בו היא נמוכה (3 מולקולות ATP על כל גלוקוז שמתפרק). בעבר נטען שהמסלול הזה מתרחש רק בתנאים ״אנאירובים״, אך זהו מיתוס שהופרך (לא אכנס אליו, אפשר לכתוב אינספור בלוגים רק על הסיפור הזה).
חמצון שומנים נקרא גם חמצון בטא, ובתהליך זה שרשראות ארוכות של חומצות שומן מתפרקות ומייצרות מטבוליט שנקרא אצטיל קו-אנזים A. גם תוצרי הפירוק של הפחמימות (פירובט/לקטט) הופכים לאצטיל קו- אנזים A, שנכנס בהמשך למעגל קרבס ותוצרי המעגל לשרשרת הולכת האלקטונים שם מיוצר ATP בכמות גבוהה. כלומר - התאים לא יודעים מהו מקור האצטיל קו- A, ברגע שהוא מיוצר (בין אם מפחמימות או משומנים) הוא ימשיך למעגל קרבס ולשרשרת הולכת האלקטרונים.
איור 1. מסלולי הפקת האנרגיה בתאים
אם כך, למה שנרצה לחמצן שומנים? מכיוון שפירוק של חומצת שומן אחת תייצר לנו כמות ATP גבוהה בהרבה בהשוואה לפירוק של גלוקוז. חמצון גלוקוז באופן מלא לפד״ח ומים בתאי שריר מייצר כ-36 ATP בעוד שפירוק של חומצה פלמיטית לדוג׳ (חומצת שומן באורך 16 פחמנים) מייצר כ- 116 ATP (כמות ה- ATP תלויה בכמות הפחמנים של חומצת השומן).
אז בואו ונעבור להשתמש רק בשומנים להפקת אנרגיה. לצערנו הרב, הגוף לא עובד ככה. בכל שלב נתון כל מערכות האנרגיה פועלות בסינרגיה, והשוני הוא באחוז השימוש שלהן. בעצימות נמוכה (ובמנוחה) רוב האנרגיה תגיע משומנים, אך כאשר עצימות המאמץ עולה אחוז השימוש בפחמימות עולה במקביל.
למה זה קורה? הרי עדיף לגוף להשתמש בשומנים
זה נכון שהגוף מפיק יותר אנרגיה מפירוק של שומנים, אך התהליך הזה מתרחש בקצב איטי יחסית. בעצימויות מאמץ גבוהות, יש דרישה אנרגטית גבוהה, ולכן הגוף צריך לייצר ATP בקצב מהיר. הקצב האיטי של פירוק השומנים לא ״יספיק״ כאשר הדרישה האנרגטית הגבוהה, ולכן הגוף יפנה למאגרי הפחמימות וקצב הגליקוליזה יואץ.
איור 2. אחוז השימוש בחומרי הדלק להפקת אנרגיה ביחס לעצימות המאמץ
ומה הבעיה עם השימוש המוגבר בפחמימות?
מאגרי הפחמימות בגוף מוגבלים מאוד. הפחמימות נאגרות בגוף במאגרי הגליקוגן בשריר ובכבד. מאגרי הגליקוגן בשריר עשויים לספק כ- 1000-2000 קק״ל ועד כ- 3000 קק״ל לספורטאים מאומנים ובכבד רק כ- 200-400 קק״ל - כלומר כמות של כ- 2400-3000 קק״ל בהנחה והמאגרים מלאים. כמות האנרגיה הזו לא תספיק למאמצים ארוכים כגון: ריצות מרתון, חצי איש ברזל ואיש ברזל שלם, ולכן צריך לספק לגוף פחמימות באופן חיצוני במהלך האימון/בתחרות, אך זוהי פעולה לא כלכך פשוטה. במהלך פעילות גופנית יש ירידה בזרימת הדם למערכת העיכול ועצבוב נמוך יותר, ולכן לגוף יהיה קשה לספוג את המזון שנאכל, מה עשוי אף לגרום להרגשת כבדות בבטן ולעיתים גם רצון להקיא.
לעומת הפחמימות, מאגרי השומן (רקמת השומן, מאגרי הטריגליצרידים בשרירים) מספקים אנרגיה פוטנציאלית בכמות גבוהה יותר (לשם השוואה, מאגרי השומן של ספורטאי ששוקל 70 ק״ג עם 10% שומן עשויים לספק לו כ- 63,000 קק״ל) ולכן הם לא תלויים בצריכה חיצונית במהלך המאמצים.
הרציונל של האימון המטבולי
על זה בעצם מתבסס האימון המטבולי. הרעיון העומד מאחוריו הוא לבצע את המאמצים ללא צריכת פחמימות, לייעל את ניצול השומנים להפקת אנרגיה וכך להגדיל את עצימות המאמץ בהם השימוש בשומנים גבוה. ה- FaxMax (העצימות בה כמות האנרגיה המופקת משומנים היא הגבוהה ביותר) היא בממוצע בערך כ- 65% מהצח״מ (עצימות של ריצה קלה) (איור 3), אך הערך הזה אינדיבידואלי וניתן לשינוי. בעצם, מטרת האימון המטבולי היא להעלות את הערך הזה, וכך לשמור על קצב חמצון שומנים גבוהה בעצימויות מאמץ גבוהות יותר, לצמצם את השימוש בפחמימות, לשמור על מאגרי הגליקוגן לאורך זמן ארוך יותר וכך להפחית את הצורך בצריכת פחמימות חיצונית במהלך הפעילות.
איור 3. קצב חמצון השומנים ביחס לעצימות המאמץ
האם אימון מטבולי תורם לעליית השימוש בשומנים בעצימות גבוהה יותר
בעבר נטען ששיטת ״Train low, Race high" המתבססת על אימונים עם מאגרי גליקוגן מדוללים ותחרות לאחר מילוי שלהם, היא השיטה המתאימה ביותר לאירועי סבולת ארוכים, אך בשנים האחרונות העדויות בספרות מראות תוצאות שונות. Van Proeyen ושות׳ הראו ש- 6 שבועות של אימונים בצום אכן גורמים לעלייה בניצול השומנים להפקת אנרגיה ואף לעלייה בצח״מ ובזמן ההגעה לתשישות אצל רוכבי אופניים תחרותיים, אך הצח״מ וזמן ההגעה לתשישות עלו באופן דומה בקבוצת הביקורת (קבוצה שצרכה פחמימות) ולכן נובעות בעקבות אפקט הזמן (תוכנית האימון) ולא אפקט ההתערבות (הצום באימון). חשוב לציין שבקבוצת הצום הייתה ירידה מהירה יותר של רמות הגלוקוז בדם לאחר האימון, מה שעשוי להאט את תהליך ההתאוששות. Burke ושות׳ הראו שכבר לאחר 3 שבועות של הגבלת פחמימות אצל ספורטאי עילית קצב חמצון השומנים להפקת אנרגיה עלה, אך ההגבלה גרמה לפגיעה ביכולת שהתבטאה בירידה במהירות תחרות הליכה ל- 10 ק״מ בהשוואה לתחילת המחקר. מחקר נוסף שהתפרסם על ידי Burke ושות׳ הראה שהגבלת פחמימות לתקופה קצרה יותר, 5-6 ימים, מספיקה להגברת ניצול השומנים להפקת אנרגיה אך גם פה יכולת הביצוע נפגעה, והיא התבטאה בירידה ביעילות האנרגטית (כמות חמצן נצרכת למהירות ספציפית) במאמצים תת מרביים - כלומר על מנת לרוץ במהירות קבועה, הגוף ״עבד יותר קשה״.
בנוגע להשפעה האקוטית של הגבלת פחמימות על שינויים בניצול השומנים לאנרגיה ישנן דעות חלוקות. מחד, מספרים מחקרים הראו שיציאה לאימון בצום תורמת להגברת ניצול השומנים להפקת אנרגיה, כפי שתואר במחקרם של Hall ושות׳ שהראו שביצוע מאמץ בעצימות תת מרבית (30-80% מהצח״מ) לאחר צום לילה (ללא ארוחת בוקר) גרם לעלייה בניצול בשומנים אצל רוכבי עילית. מאידך, מספר מחקרים לא הראו הבדל בניצול השומנים, כפי שהציגו Stannard ושות׳ במחקרם בקרב ספורטאים מאומנים, ובמחקרם של De Bock ושות׳, שהראו תוצאות דומות, אולם במחקרם נמצא גם שקצב פירוק הגליקוגן היה עדיין נמוך. הסיבה לכך עשוייה לנבוע בעקבות שימוש מוגבר בחומצות האמינו להפקת האנרגיה. Gillen ושות׳ מצאו שביצוע מאמץ בעצימות תת מרבית (ריצת 10 ק״מ בעצימות 80% מהצח״מ) לאחר הגבלת פחמימות גרם לעלייה בחמצון חומצות האמינו להפקת אנרגיה ולעלייה בדרישה החלבונית שלאחר האימון, מה שעשוי לפגוע בתהליך ההתאוששות לאחר המאמץ.
עלייה בניצול השומנים להפקת אנרגיה מתרחשת באופן טבעי כתוצאה מהגדלת נפח האימונים בעצימות נמוכה/בינוניות, ללא קשר למניפולציות תזונתיות. Hetleid ושות׳ הראו שניצול השומנים בריצה בעצימויות מאמץ זהות היו גבוהות יותר אצל ספורטאי עילית בהשוואה לספורטאים מאומנים. תוצאות דומות נמצאו במחקרם של Aslankeser and Balc שהראו עלייה של פי 17 בקצב חמצון שומנים אצל ספורטאים מאומנים בהשוואה ללא מאומנים בריצה בעצימות תת-מרבית (80% מהצח״מ). כלומר - נפח הפעילות ואימונים בעצימות נמוכה משפיעים בצורה טובה על ניצול השומנים להפקת אנרגיה. מוזמנים להכנס לפוסט על עצימות הפעילות ושיטת 80/20 לקרוא מידע נוסף על הנושא.
האם אימון מטבולי תורם לעלייה ביכולת ביצועי מאמצי סבולת
אם נסכם עד כה, קיים מנגנון המתאר כי אימון בצום עשוי להשפיע על הגברת קצב חמצון השומנים וניצולם להפקת אנרגיה, וכך לשמור על מאגרי הגליקוגן לאורך זמן. יחד עם זאת, בכל הנוגע לשיפור יכולות ביצוע, הדעות בספרות חולקות על כך. במטה אנליזה שפורסמה בשנת 2018, נמצא שב- 46% מהמחקרים שנסקרו שהשוו בין אימונים בצום לאימונים ללא הגבלת אכילה, לא נמצאו הבדלים ביכולות ביצועי מאמצי סבולת, אולם שאר המחקרים שנסקרו מראים דווקא יתרון מובהק לתזונה לפני האימון ובמהלכו. בנוסף, מחקרים נוספים שנסקרו הראו פגיעה מובהקת ביכולת ביצוע מאמצים עצימים (״אנאירובים״) כתוצאה מצום לפני האימון. כמו כן, במאמר סקירה שפורסם בנושא בשנת 2020 תואר כי לא נמצאו הבדלים בין אימונים בצום לבין אימונים ללא הגבלת אכילה במבדקי סבולת שונים, כמו מבחן ריצה של שעה אחת וזמן הגעה לתשישות. ובדומה למטה אנליזה, במאמר הסקירה תוארו מחקרים נוספים שהראו כי אימונים בצום גרמו לפגיעה מובהקת ביעילות הריצה וביכולת ביצוע תחרות הליכה ל- 10 ק״מ.
בניגוד לאסטרטגיית האימון המטבולי, צריכת פחמימות הן לפני האימון והן במהלכו הוכחה באופן מובהק כמשפרת יכולות ביצועי מאמצי סבולת אירוביים ומאמצים עצימים, ואף מזרזרת את תהליך ההתאוששות, ולכן חשובה בעיקר לאלו המתאמנים אימונים יום לאחר יום בעצימויות שונות (במיוחד אם באחד הימים מבוצע אימון בעצימות בינונית/גבוהה) או שני אימונים (ויותר) ביום. (מוזמנים להכנס לפוסט על חשיבות צריכת הפחמימות לספורטאי סבולת).
האם אימון מטבולי תורם לירידה במשקל
המנגנון היחיד שגורם לשינוי במשקל הוא המאזן האנרגטי. ירידה במשקל תתרחש רק במאזן אנרגטי שלילי. במאמר סקירה שפורסם בשנת 2019 תואר כי אימונים בצום בעצימות נמוכה (<70% מהצח״מ) עשויים להאיץ ירידה במשקל אצל ספורטאים בעודף משקל, כאשר הם משולבים עם גרעון קלורי. במטה אנליזה שפורסמה בשנת 2023 תוארו תוצאות דומות בנוגע להשפעה של אימונים בצום בשילוב גרעון קלורי על ירידה ב- BMI, באחוזי שומן, ובהיקף המותניים אצל ספורטאים בעודף משקל, בעוד שלא נמצאו השפעות אצל אלו שבמשקל תקין. חשוב לציין שגרעון קלורי ללא אימונים בצום הוביל לירידה דומה במשקל.
המלצות פרקטיות לביצוע אימון מטבולי
כפי שתואר בבלוג, לאימון מטבולי אין אפקט משמעותי כפי שהיה צפוי, אך עדיין ניתן לבצע אותו במהלך תקופות אימונים שונות כחלק מפריודיצזיה של ההכנה התזונתית לתחרות. במידה וכן רוצים להמשיך ולבצע אימון מטבולי, מומלץ להכניס אותו בבולקים של תחילת העונה, בהם נפח האימונים והעצימות אינם גבוהים, ואין צורך להאיץ את תהליך ההתאוששות מאימון לאימון. בריצות/רכיבות נפח של עד 90 דק׳ אין הכרח לאכול במהלך האימון (אפשר כן ואפשר לא). אך בהמשך הבלוקים, כאשר עצימות האימונים עולה, אימוני הנפח מתארכים ומתחילים לבצע מספר אימונים פעמים ביום, מומלץ לאכול לפני, במהלך ואחרי האימון, ולא לבצע איזשהן הגבלות על צריכת הפחמימות. כמו כן, חשוב מאוד לבצע אימון למעי (gut training) על מנת להצליח לעכל את הפחמימות הנצרכות במהלך האימון.
סיכום הבלוג
כל מסלולי הפקת האנרגיה פועלים בסינרגיה - אי אפשר לכבות מסלול מסויים ולהדליק אחר
כלומר - הגוף לא עושה מעבר משימוש בפחמימות לשומנים והפוך. הדבר היחיד שמשתנה זה אחוז השימוש בכל אחד מחומרי הדלק.
במאמצים בעצימות נמוכה/בינונית אחוז השימוש בשומנים גבוה, אך הוא יורד ככל שעולים בעצימות המאמץ.
במאמצים בעצימות גבוהה אחוז השימוש בפחמימות הוא הגבוה מבין השניים.
מאגרי הגליקוגן (מאגרי הפחמימות) מוגבלים ולכן במאמצים ארוכים יש דרישה לצריכה חיצונית של פחמימות.
הרציונל של האימון המטבולי הוא להתאמן ללא פחמימות וכך להגביר את ניצול השומנים להפקת אנרגיה, לשמור על מאגרי הגליקוגן ולהוריד את התלות בצריכת פחמימות חיצונית.
למרות זאת, ישנן דעות חלוקות בנוגע להשפעה האקוטית של אימונים בצום על שינויים בניצול השומנים ואינו קיים קונצזוס על כך בספרות.
יחד אם זאת, לא נמצא ששינוי בקצב חמצון השומנים ואימונים בצום השפיעו על יכולות ביצועי מאמצי סבולת, ואף נמצא שהם עשויים לפגוע בהם.
אין השפעה מיוחדת לאימונים בצום על השינוי במשקל. הגורם העיקרי שמשפיע על המשקל הוא המאזן האנרגטי.
במידה ורוצים, ניתן לבצע אימון מטבולי כחלק מפריודיזציה תזונתית של העונה, אך כאשר מעלים נפחים ועצימות, מומלץ לחזור ולצרוך פחמימות בסביבות האימון (לפני/במהלך/אחרי).
מקורות
Achten, J., Gleeson, M., & Jeukendrup, A. E. (2002). Determination of the exercise intensity that elicits maximal fat oxidation. http://journals.lww.com/acsm-msse
Aird, T. P., Davies, R. W., & Carson, B. P. (2018). Effects of fasted vs fed-state exercise on performance and post-exercise metabolism: A systematic review and meta-analysis. In Scandinavian Journal of Medicine and Science in Sports (Vol. 28, Issue 5, pp. 1476–1493). Blackwell Munksgaard. https://doi.org/10.1111/sms.13054
Alghannam, A. F., Ghaith, M. M., & Alhussain, M. H. (2021). Regulation of energy substrate metabolism in endurance exercise. In International Journal of Environmental Research and Public Health (Vol. 18, Issue 9). MDPI. https://doi.org/10.3390/ijerph18094963
Andersson Hall, U., Edin, F., Pedersen, A., & Madsen, K. (n.d.). Whole-body fat oxidation increases more by prior exercise than overnight fasting in elite endurance athletes. In Appl. Physiol. Nutr. Metab. Downloaded from www.nrcresearchpress.com by San Diego. www.nrcresearchpress.com
Burke, L. M., Ross, M. L., Garvican-Lewis, L. A., Welvaert, M., Heikura, I. A., Forbes, S. G., Mirtschin, J. G., Cato, L. E., Strobel, N., Sharma, A. P., & Hawley, J. A. (2017). Low carbohydrate, high fat diet impairs exercise economy and negates the performance benefit from intensified training in elite race walkers. Journal of Physiology, 595(9), 2785–2807. https://doi.org/10.1113/JP273230
Burke, L. M., Whitfield, J., Heikura, I. A., Ross, M. L. R., Tee, N., Forbes, S. F., Hall, R., McKay, A. K. A., Wallett, A. M., & Sharma, A. P. (2021). Adaptation to a low carbohydrate high fat diet is rapid but impairs endurance exercise metabolism and performance despite enhanced glycogen availability. The Journal of Physiology, 599(3), 771–790. https://doi.org/10.1113/JP280221
De Bock, K., Derave, W., Eijnde, B. O., Hesselink, M. K., Koninckx, E., Rose, A. J., Schrauwen, P., Bonen, A., Richter, E. A., Hespel, P., & Bock, D. K. (2008). Effect of training in the fasted state on metabolic responses during exercise with carbohydrate intake. J Appl Physiol, 104, 1045–1055. https://doi.org/10.1152/japplphysiol.01195.2007.-Skeletal
Eglseer, D., Traxler, M., Embacher, S., Reiter, L., Schoufour, J. D., Weijs, P. J. M., Voortman, T., Boirie, Y., Cruz-Jentoft, A., & Bauer, S. (2023). Nutrition and Exercise Interventions to Improve Body Composition for Persons with Overweight or Obesity Near Retirement Age: A Systematic Review and Network Meta-Analysis of Randomized Controlled Trials. In Advances in Nutrition (Vol. 14, Issue 3, pp. 516–538). Elsevier B.V. https://doi.org/10.1016/j.advnut.2023.04.001
Gillen, J. B., West, D. W. D., Williamson, E. P., Fung, H. J. W., & Moore, D. R. (2019). Low-Carbohydrate Training Increases Protein Requirements of Endurance Athletes. Medicine and Science in Sports and Exercise, 51(11), 2294–2301. https://doi.org/10.1249/MSS.0000000000002036
Hargreaves, M., & Spriet, L. L. (2020). Skeletal muscle energy metabolism during exercise. In Nature Metabolism (Vol. 2, Issue 9, pp. 817–828). Nature Research. https://doi.org/10.1038/s42255-020-0251-4
Hetlelid, K. J., Plews, D. J., Herold, E., Laursen, P. B., & Seiler, S. (n.d.). Rethinking the role of fat oxidation: substrate utilisation during high-intensity interval training in well-trained and recreationally trained runners. https://doi.org/10.1136/bmjsem-2015
Muscella, A., Stefàno, E., Lunetti, P., Capobianco, L., & Marsigliante, S. (2020). The regulation of fat metabolism during aerobic exercise. In Biomolecules (Vol. 10, Issue 12, pp. 1–29). MDPI AG. https://doi.org/10.3390/biom10121699
Rothschild, J. A., Kilding, A. E., & Plews, D. J. (2020). What should i eat before exercise? Pre-exercise nutrition and the response to endurance exercise: Current prospective and future directions. In Nutrients (Vol. 12, Issue 11, pp. 1–23). MDPI AG. https://doi.org/10.3390/nu12113473
Rothschild, J., & Earnest, C. P. (2018). Dietary manipulations concurrent to endurance training. In Journal of Functional Morphology and Kinesiology (Vol. 3, Issue 3). MDPI Multidisciplinary Digital Publishing Institute. https://doi.org/10.3390/jfmk3030041
Stannard, S. R., Buckley, A. J., Edge, J. A., & Thompson, M. W. (2010). Adaptations to skeletal muscle with endurance exercise training in the acutely fed versus overnight-fasted state. Journal of Science and Medicine in Sport, 13(4), 465–469. https://doi.org/10.1016/j.jsams.2010.03.002
Stellingwerff, T., Morton, J. P., & Burke, L. M. (2019). A framework for periodized nutrition for athletics. International Journal of Sport Nutrition and Exercise Metabolism, 29(2), 141–151. https://doi.org/10.1123/ijsnem.2018-0305
Vitale, K., & Getzin, A. (2019). Nutrition and supplement update for the endurance athlete: Review and recommendations. In Nutrients (Vol. 11, Issue 6). MDPI AG. https://doi.org/10.3390/nu11061289