Beter trainen met ketonen in de benen?
“Citius, Altius, Fortius”, met deze leuze blies Pierre de Coubertin in 1894 terug leven in de Oud-Griekse Olympische Spelen. Het streven naar sportieve uitmuntendheid heeft sindsdien vele facetten gekend, maar in de jongste jaren wonnen voedingssupplementen sterk aan belang. Ketonen zijn daar misschien wel het meest recente voorbeeld van. Het is geen miraculeus wonderdrankje, wel de vierde lichaamsbrandstof - naast koolhydraten, vetten en eiwitten - die in ieder van ons zit.
Wie het hardst kan trainen kan het best presteren
Hoewel je mogelijk stilzit terwijl je dit leest, is jouw lichaam voortdurend in een cyclus van afbraak en herstel. Deze dynamiek maakt ons lichaam veerkrachtig en ligt aan de basis van het trainingsprincipe ‘supercompensatie’. Dit beschrijft hoe het lichaam zich herstelt en aanpast na een trainingsprikkel. Wanneer je traint, breng je tijdelijke schade toe aan je lichaam en verminder je je energieniveaus. Tijdens de rustperiode na de training herstelt het lichaam zich niet alleen tot het oorspronkelijke niveau, maar overschrijdt het dat niveau om zich beter voor te bereiden op toekomstige belasting. De focus ligt dus zowel op de belasting als op het herstel. Wie beter kan herstellen, kan ook harder trainen en meer progressie boeken, en ketonen spelen hier een belangrijke rol in. Ons onderzoek heeft aangetoond dat ze in combinatie met een uitgebreid uithoudingstrainingsporgramma leiden tot een verbetering van prestaties en een verhoogde capaciteit om zuurstof in het lichaam te transporteren en te gebruiken. Allemaal goed en wel, maar waar komen deze stoffen dan wel vandaan?
De overlevingsbrandstof
Misschien heb jij weleens een ‘keto-dieet’ gevolgd? Wie zich aan een koolhydraatarm-vetrijk dieet kan houden of zelfs voor enkele uren vast, zal tijdelijk een hogere vetverbranding stimuleren. Zo zullen afbraakproducten van vetten omgezet worden tot ketonen ter hoogte van de lever en bevindt men zich vervolgens in een staat van ketose. In tegenstelling tot vetten kunnen deze in situaties van energetische stress het brein bevoorraden van energie. Vanuit een evolutionair standpunt verhoogt dit zo de kans op overleven. Daarboven zien we uit onderzoek in ratten dat ketonen ook op de hartspier en skeletspier inwerken.
De meeste mensen leven dus met een relatief lage hoeveelheid aan circulerende ketonen in hun lichaam, maar wie al eens aan langer durende fysieke inspanning heeft gedaan heeft zich ook al eens bevonden in dergelijke staat van energietekort of energetische stress. Langdurige uithoudingstraining initieert dus ketose, en dat blijkt belangrijk te zijn voor het herstel op het spierniveau. Helaas impliceert het weerhouden van voeding of koolhydraten een verminderde prestatie en weegt dit niet op tegen het voordeel dat lichaamseigen ketonen kunnen veroorzaken. Daar vonden onderzoekers (Veech & Clarke) aan de Universiteit van Oxford de oplossing voor door deze ketonen in een drankje te verwerken dat getolereerd wordt door ons maag- en darmkanaal. Zo kan de werking van ketonen gecombineerd worden met een optimaal dieet.
Uit anekdotes van de Tour de France weten we dat het lichaam van de renners door de enorme zware belasting gradueel afbreekt, ze verliezen hun teennagels bijvoorbeeld. “When mud and dust have been rinsed off, we look like skeletons. Every Tour I lose 6 of my 10 toenails, they slowly die from stage to stage. But, they recover by the next year” (J. Voight, Shut up legs!, 2016). In nood leert men zijn goede vrienden kennen en in dit geval zouden dat wel eens de ketonen kunnen zijn.
Optimale training
Studies toonden al aan dat ketonen in combinatie met training epo deed toenemen, het beruchte hormoon dat jaren geleden misbruikt werkt onder zijn synthetische vorm. Epo stimuleert de aanmaak van rode bloedcellen, die belangrijk zijn voor het transport van zuurstof. Daarboven stimuleren ze ook de aanmaak van bloedvaatjes. Een toename in epo staat dus gelijk aan een beter zuurstoftransport in het lichaam. Ook overtrainingsverschijnselen verminderden voor recreatieve wielrenners die ketonen innamen in vergelijking met een controlegroep. Ze verdroegen daarboven een trainingsbelasting die 15% hoger lag en presteerden nog eens 15% beter tijdens een gesimuleerde tijdrit.
Ons onderzoek wilde nagaan of er ook een voordeel te vinden is als we ketonsupplementen combineren met een trainingsprogramma dat goed uitgebalanceerd is tussen belasting en herstel om overtraining te vermijden. 28 recreatief getrainde mannelijke wielrenners namen 8 weken lang deel aan een duurtrainingsprogramma. Ze kregen hierbij ofwel een ketonensupplement ofwel een placebosupplement onmiddellijk na het sporten en 30 minuten voor het slapengaan. Gedurende de studie werd een hoop data verzameld, voornamelijk via een 30-minuten durende tijdrit en verschillende bloed- en spierstalen.
Er was een prestatievoordeel van 4% voor zij die ketonen kregen. Waarom ze sneller reden valt gedeeltelijk te verklaren door de aanpassingen in de spiercellen. Hierin vonden we dat de proteïne inhoudt van de mitochondriën, de energiefabriek van de cel, met 40% steeg voor de ketonengroep, terwijl deze stabiel bleef in de controlegroep. Ook de toename in VO2max, een waarde om de maximale zuurstofconsumptie van het lichaam te weergeven, was 2 keer zo groot overheen de studie in de ketonengroep. Momenteel doet geen enkel gekend supplement beter!
Voorbij de sportprestatie
Deze bevindingen in gezonde sportmannen zijn ook veelbelovend voor verschillende ziektebeelden wat metabole stoornissen zich voordoen. Denk maar aan kanker cachexie, COPD of bepaalde neurodegeneratieve ziekten, waar de mitochondriale functie mee aan de basis ligt van het ziektebeeld. In deze individuen is er nog een grotere opportuniteit om te verbeteren, maar ook hier is uiteraard onderzoek nodig. Zeer belangrijk is dat we nog steeds spreken over de combinatie van ketonen met training.
Een supplement suppleert
Dat elke amateursporter vanaf nu moet investeren in ketonen, die trouwens niet goedkoop zijn, is zeker niet de boodschap. Op dergelijk prestatieniveau is het belang van een goede basis primair. Hecht veel belang aan slaap, eten en kwalitatieve training. Neem voldoende koolhydraten in tijdens de inspanning en ook voldoende koolhydraten en eiwitten na de je training of wedstrijd. Wie alsnog gebruik wenst te maken van dit supplement, moet dan ook vrede nemen met de uiterst bittere smaak van het drankje.
Bibliografie
Bassett, D. R., Jr, & Howley, E. T. (2000). Limiting factors for maximum oxygen uptake and
determinants of endurance performance. Medicine and science in sports and exercise, 32(1),
70–84. https://doi.org/10.1097/00005768-200001000-00012
Beelen, M., Burke, L. M., Gibala, M. J., & van Loon L, J. C. (2010). Nutritional strategies to promote
postexercise recovery. International journal of sport nutrition and exercise metabolism, 20(6),
515–532. https://doi.org/10.1123/ijsnem.20.6.515
Berg-Hansen, K., Gopalasingam, N., Christensen, K. H., Ladefoged, B., Andersen, M. J., Poulsen, S. H.,
Borlaug, B. A., Nielsen, R., Møller, N., & Wiggers, H. (2024). Cardiovascular Effects of Oral
Ketone Ester Treatment in Patients With Heart Failure With Reduced Ejection Fraction: A
Randomized, Controlled, Double-Blind Trial. Circulation, 149(19), 1474–1489.
https://doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.123.067971
Bergström, J., Hermansen, L., Hultman, E. and Saltin, B. (1967), Diet, Muscle Glycogen and Physical
Performance. Acta Physiologica Scandinavica, 71, 140-150. https://doi.org/10.1111/j.1748-
1716.1967.tb03720.x
Bonilla, D. A., Pérez-Idárraga, A., Odriozola-Martínez, A., & Kreider, R. B. (2020). The 4R's Framework
of Nutritional Strategies for Post-Exercise Recovery: A Review with Emphasis on New
Generation of Carbohydrates. International journal of environmental research and public
health, 18(1), 103. https://doi.org/10.3390/ijerph18010103
Burke L. M. (2021). Ketogenic low-CHO, high-fat diet: the future of elite endurance sport?. The
Journal of physiology, 599(3), 819–843. https://doi.org/10.1113/JP278928
Chen, L., Miao, Z., & Xu, X. (2017). β-hydroxybutyrate alleviates depressive behaviors in mice possibly
by increasing the histone3-lysine9-β-hydroxybutyrylation. Biochemical and biophysical
research communications, 490(2), 117–122. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2017.05.184
Clarke, K., Tchabanenko, K., Pawlosky, R., Carter, E., Todd King, M., Musa-Veloso, K., Ho, M., Roberts,
A., Robertson, J., Vanitallie, T. B., & Veech, R. L. (2012). Kinetics, safety and tolerability of (R)-
3-hydroxybutyl (R)-3-hydroxybutyrate in healthy adult subjects. Regulatory toxicology and
pharmacology: RTP, 63(3), 401–408. https://doi.org/10.1016/j.yrtph.2012.04.008
Cox, P. J., Kirk, T., Ashmore, T., Willerton, K., Evans, R., Smith, A., Murray, A. J., Stubbs, B., West, J.,
McLure, S. W., King, M. T., Dodd, M. S., Holloway, C., Neubauer, S., Drawer, S., Veech, R. L.,
Griffin, J. L., & Clarke, K. (2016). Nutritional Ketosis Alters Fuel Preference and Thereby
Endurance Performance in Athletes. Cell metabolism, 24(2), 256–268.
https://doi.org/10.1016/j.cmet.2016.07.010
Dearlove, D. J., Faull, O. K., Rolls, E., Clarke, K., & Cox, P. J. (2019). Nutritional Ketoacidosis During
Incremental Exercise in Healthy Athletes. Frontiers in physiology, 10, 290.
https://doi.org/10.3389/fphys.2019.00290
Egan, B., & Sharples, A. P. (2023). Molecular responses to acute exercise and their relevance for
adaptations in skeletal muscle to exercise training. Physiological reviews, 103(3), 2057–2170.
https://doi.org/10.1152/physrev.00054.2021
Evans, E., Walhin, J., Hengist, A., Betts, J. A., Dearlove, D. J., & Gonzalez, J. T. (2023). Ketone
monoester ingestion increases postexercise serum erythropoietin concentrations in healthy
men. Endocrinology And Metabolism/American Journal Of Physiology: Endocrinology And
Metabolism, 324(1), E56–E61. https://doi.org/10.1152/ajpendo.00264.2022
Evans, M., McSwiney, F. T., Brady, A. J., & Egan, B. (2019). No Benefit of Ingestion of a Ketone
Monoester Supplement on 10-km Running Performance. Medicine And Science in Sports And
Exercise, 51(12), 2506–2515. https://doi.org/10.1249/mss.0000000000002065
Gaur, V., Connor, T., Sanigorski, A., Martin, S. D., Bruce, C. R., Henstridge, D. C., Bond, S. T., McEwen,
K. A., Kerr-Bayles, L., Ashton, T. D., Fleming, C., Wu, M., Pike Winer, L. S., Chen, D., Hudson, G.
M., Schwabe, J. W. R., Baar, K., Febbraio, M. A., Gregorevic, P., Pfeffer, F. M., … McGee, S. L.
(2016). Disruption of the Class IIa HDAC Corepressor Complex Increases Energy Expenditure
and Lipid Oxidation. Cell reports, 16(11), 2802–2810.
https://doi.org/10.1016/j.celrep.2016.08.005
Gorski, T., & De Bock, K. (2019). Metabolic regulation of exercise-induced angiogenesis. Vascular
Biology, 1(1), H1–H8. https://doi.org/10.1530/vb-19-0008
Jeukendrup, A. E., Hesselink, M. K., Snyder, A. C., Kuipers, H., & Keizer, H. A. (1992). Physiological
Changes in Male Competitive Cyclists after Two Weeks of Intensified Training. International
Journal Of Sports Medicine, 13(07), 534–541. https://doi.org/10.1055/s-2007-1021312
Kellmann, M., & Kallus, K. W. (2001). Recovery-stress questionnaire for athletes: User manual.
Human Kinetics. https://psycnet.apa.org/record/2001-18777-000
Kuang, J., Saner, N. J., Botella, J., Lee, M. J., Granata, C., Wang, Z., Yan, X., Li, J., Genders, A. J., &
Bishop, D. J. (2022). Assessing mitochondrial respiration in permeabilized fibres and
biomarkers for mitochondrial content in human skeletal muscle. Acta Physiologica, 234(2).
https://doi.org/10.1111/apha.13772
Larsen, S., Nielsen, J., Hansen, C. N., Nielsen, L. B., Wibrand, F., Stride, N., Schroder, H. D., Boushel, R.,
Helge, J. W., Dela, F., & Hey‐Mogensen, M. (2012). Biomarkers of mitochondrial content in
skeletal muscle of healthy young human subjects. Journal Of Physiology, 590(14), 3349–3360.
https://doi.org/10.1113/jphysiol.2012.230185
Lundby, C., Robach, P., Boushel, R., Thomsen, J. J., Rasmussen, P., Koskolou, M., & Calbet, J. A. L.
(2008). Does recombinant human Epo increase exercise capacity by means other than
augmenting oxygen transport? Journal Of Applied Physiology, 105(2), 581–587.
https://doi.org/10.1152/japplphysiol.90484.2008
Maekawa, S., Takada, S., Furihata, T., Fukushima, A., Yokota, T., & Kinugawa, S. (2019). Mitochondrial
respiration of complex II is not lower than that of complex I in mouse skeletal
muscle. Biochemistry and biophysics reports, 21, 100717.
https://doi.org/10.1016/j.bbrep.2019.100717
McGee, S. L. (2016). Disruption of the Class IIa HDAC Corepressor Complex Increases Energy
Expenditure and Lipid Oxidation. Cell reports, 16(11), 2802–2810.
https://doi.org/10.1016/j.celrep.2016.08.005
McGee, S. L., & Hargreaves, M. (2011). Histone modifications and exercise adaptations. Journal of
applied physiology, 110(1), 258–263. https://doi.org/10.1152/japplphysiol.00979.2010
McGee, S. L., & Hargreaves, M. (2020). Exercise adaptations: molecular mechanisms and potential
targets for therapeutic benefit. Nature reviews. Endocrinology, 16(9), 495–505.
https://doi.org/10.1038/s41574-020-0377-1
McGee, S. L., & Walder, K. R. (2017). Exercise and the Skeletal Muscle Epigenome. Cold Spring Harbor
perspectives in medicine, 7(9), a029876. https://doi.org/10.1101/cshperspect.a029876
Patel, S., Alvarez-Guaita, A., Melvin, A., Rimmington, D., Dattilo, A., Miedzybrodzka, E. L., Cimino, I.,
Maurin, A. C., Roberts, G. P., Meek, C. L., Virtue, S., Sparks, L. M., Parsons, S. A., Redman, L.
M., Bray, G. A., Liou, A. P., Woods, R. M., Parry, S. A., Jeppesen, P. B., Kolnes, A. J., …
O'Rahilly, S. (2019). GDF15 Provides an Endocrine Signal of Nutritional Stress in Mice and
Humans. Cell metabolism, 29(3), 707–718.e8. https://doi.org/10.1016/j.cmet.2018.12.016
Pathak, S. J., Zhou, Z., Steffen, D., Tran, T., Ad, Y., Ramsey, J. J., Rutkowsky, J. M., & Baar, K. (2022). 2‐
month ketogenic diet preferentially alters skeletal muscle and augments cognitive function in
middle aged female mice. Aging Cell, 21(10). https://doi.org/10.1111/acel.13706
Pedersen, S., Kverneland, M., Nakken, K. O., Rudi, K., Iversen, P. O., Gervin, K., & Selmer, K. K. (2022).
Genome-wide decrease in DNA methylation in adults with epilepsy treated with modified
ketogenic diet: A prospective study. Epilepsia, 63(9), 2413–2426.
https://doi.org/10.1111/epi.17351
Pfeiffer B, Cotterill A, Grathwohl D, Stellingwerff T & Jeukendrup AE (2009). The effect of
arbohydrate gels on gastrointestinal tolerance during a 16-km run. Int JSport Nutr
ExercMetab, 19(485–503). https://doi.org/10.1123/ijsnem.19.5.485
Poffé, C., Ramaekers, M., Van Thienen, R., & Hespel, P. (2019). Ketone ester supplementation blunts
overreaching symptoms during endurance training overload. The Journal of Physiology,
597(12), 3009–3027. https://doi.org/10.1113/jp277831
Poffé, C., Robberechts, R., Van Thienen, R., & Hespel, P. (2023). Exogenous ketosis elevates
circulating erythropoietin and stimulates muscular angiogenesis during endurance training
overload. The Journal of physiology, 601(12), 2345–2358. https://doi.org/10.1113/JP284346
Poffé, C., Wyns, F., Ramaekers, M., & Hespel, P. (2021). Exogenous Ketosis Impairs 30-min Time-Trial
Performance Independent of Bicarbonate Supplementation. Medicine and science in sports
and exercise, 53(5), 1068–1078. https://doi.org/10.1249/MSS.0000000000002552
Raleigh, J. P., Giles, M. D., Islam, H., Nelms, M., Bentley, R. F., Jones, J. H., Neder, J. A., Boonstra, K.,
Quadrilatero, J., Simpson, C. A., Tschakovsky, M. E., & Gurd, B. J. (2018). Contribution of
central and peripheral adaptations to changes in maximal oxygen uptake following 4 weeks
of sprint interval training. Applied physiology, nutrition, and metabolism = Physiologie
appliquee, nutrition et metabolisme, 43(10), 1059–1068. https://doi.org/10.1139/apnm-
2017-0864
Robberechts, R. (2024). [Unpublished doctoral dissertation]. KU Leuven.
Robberechts, R., & Poffé, C. (2024). Defining ketone supplementation: the evolving evidence for
postexercise ketone supplementation to improve recovery and adaptation to
exercise. American journal of physiology. Cell physiology, 326(1), C143–C160.
https://doi.org/10.1152/ajpcell.00485.2023
Robinson, A. M., & Williamson, D. H. (1980). Physiological roles of ketone bodies as substrates and
signals in mammalian tissues. Physiological reviews, 60(1), 143–187.
https://doi.org/10.1152/physrev.1980.60.1.143
Sharples, A. P., & Seaborne, R. A. (2019). Exercise and DNA methylation in skeletal muscle. Elsevier
eBooks (pp. 211–229). https://doi.org/10.1016/b978-0-12-816193-7.00010-5
Shimazu, T., Hirschey, M. D., Newman, J., He, W., Shirakawa, K., Le Moan, N., Grueter, C. A., Lim, H.,
Saunders, L. R., Stevens, R. D., Newgard, C. B., Farese, R. V., Jr, de Cabo, R., Ulrich, S.,
Akassoglou, K., & Verdin, E. (2013). Suppression of oxidative stress by β-hydroxybutyrate, an
endogenous histone deacetylase inhibitor. Science, 339(6116), 211–214.
https://doi.org/10.1126/science.1227166
Siu, P. M., Donley, D. A., Bryner, R. W., & Alway, S. E. (2003). Citrate synthase expression and enzyme
activity after endurance training in cardiac and skeletal muscles. Journal of applied
physiology, 94(2), 555–560. https://doi.org/10.1152/japplphysiol.00821.2002
Skorjanc, D., Jaschinski, F., Heine, G., & Pette, D. (1998). Sequential increases in capillarization and
mitochondrial enzymes in low-frequency-stimulated rabbit muscle. The American journal of
physiology, 274(3), C810–C818. https://doi.org/10.1152/ajpcell.1998.274.3.C810
Stubbs, B. J., Cox, P. J., Kirk, T., Evans, R. D., & Clarke, K. (2019). Gastrointestinal Effects of Exogenous
Ketone Drinks are Infrequent, Mild, and Vary According to Ketone Compound and
Dose. International Journal of Sport Nutrition and Exercise Metabolism, 29(6), 596-603.
https://doi.org/10.1123/ijsnem.2019-0014
Vargas-Ortiz, K., Pérez-Vázquez, V., & Macías-Cervantes, M. H. (2019). Exercise and Sirtuins: A Way to
Mitochondrial Health in Skeletal Muscle. International journal of molecular sciences, 20(11),
2717. https://doi.org/10.3390/ijms20112717
Wallace, M. A., Aguirre, N. W., Marcotte, G. R., Marshall, A. G., Baehr, L. M., Hughes, D. C., Hamilton,
K. L., Roberts, M. N., Lopez‐Dominguez, J. A., Miller, B. F., Ramsey, J. J., & Baar, K. (2021). The
ketogenic diet preserves skeletal muscle with aging in mice. Aging Cell, 20(4).
https://doi.org/10.1111/acel.13322
Woods, A. L., Rice, A. J., Garvican-Lewis, L. A., Wallett, A. M., Lundy, B., Rogers, M. A., Welvaert, M.,
Halson, S., McKune, A., & Thompson, K. G. (2018). The effects of intensified training on
resting metabolic rate (RMR), body composition and performance in trained cyclists. PloS
one, 13(2), e0191644. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0191644
Zhang, H., Tang, K., Ma, J., Zhou, L., Liu, J., Zeng, L., Zhu, L., Xu, P., Chen, J., Wei, K., Liang, X., Lv, J.,
Xie, J., Liu, Y., Wan, Y., & Huang, B. (2020). Ketogenesis-generated β-hydroxybutyrate is an
epigenetic regulator of CD8+ T-cell memory development. Nature cell biology, 22(1), 18–25.
https://doi.org/10.1038/s41556-019-0440-0
Zhou, Z., Hagopian, K., López-Domínguez, J. A., Kim, K., Jasoliya, M., Roberts, M. N., Cortopassi, G. A.,
Showalter, M. R., Roberts, B. S., González-Reyes, J. A., Baar, K., Rutkowsky, J., & Ramsey, J. J.
(2021). A ketogenic diet impacts markers of mitochondrial mass in a tissue specific manner in
aged mice. Aging, 13(6), 7914–7930. https://doi.org/10.18632/aging.202834
Zhou, Z., Vidales, J., González-Reyes, J. A., Shibata, B., Baar, K., Rutkowsky, J. M., & Ramsey, J. J.
(2021). A 1-Month Ketogenic Diet Increased Mitochondrial Mass in Red Gastrocnemius
Muscle, but Not in the Brain or Liver of Middle-Aged Mice. Nutrients, 13(8), 2533.
https://doi.org/10.3390/nu13082533
