Ketogene Ernährung im Ausdauersport – zwischen Fettstoffwechseltraining und Leistungsgrenze

 

In den letzten Jahren hat die ketogene Ernährung – eine spezielle Form der Low-Carb-Ernährung – auch im Ausdauersport wieder an Popularität gewonnen. Immer mehr Athlet:innen nutzen sie, um den Fettstoffwechsel zu trainieren und die Abhängigkeit von Kohlenhydraten während langer Belastungen zu reduzieren. Die Idee dahinter: Wenn der Körper lernt, Fett effizienter zu nutzen, lässt sich die Ausdauerleistung auch ohne stetige Kohlenhydratzufuhr aufrechterhalten.

Doch was sagen wissenschaftliche Daten wirklich über die Effektivität dieser Ernährungsweise?

Kann die ketogene Ernährung die Leistung tatsächlich verbessern – oder schränkt sie den Körper bei intensiven Belastungen sogar ein?

 

Was ist die ketogene Ernährung?

Die ketogene Ernährung ist eine Sonderform der Low-Carb-High-Fat-Ernährung (LCHF). Ziel ist es, die Aufnahme von Kohlenhydraten drastisch zu reduzieren und den Fettanteil der Ernährung deutlich zu erhöhen, um den Körper dazu zu bringen, Ketonkörper als alternative Energiequelle zu nutzen (1).

Die klassische ketogene Diät besteht aus einem Verhältnis von 3 bis 4:1 von Nahrungsfett zu Kohlenhydraten und Protein (2). Je nach Studie werden Ernährungsweisen dann als ketogene Ernährungsweise definiert, wenn der Anteil an Kohlenhydraten weniger als 5 % (3) – bzw. zwischen 5 und 10 % (4) – der Gesamtenergie ausmacht. Dies entspricht einer Kohlenhydratmenge von 30-50g pro Tag entsprechen – allerdings nur bei Personen, mit niedriger bis moderater Aktivität (5). Ambitionierte Ausdauersportler verbrauchen zwischen 4.000 – 6.000 Kalorien pro Tag. Wenn 5% der Energiezufuhr aus Kohlenhydraten stammt, dann entspräche dies 50-75g Carbs.

 

 

Keto-Adaptation: Wenn der Stoffwechsel umschaltet

Die konsequente Umsetzung einer ketogenen Ernährung verschiebt den Energiestoffwechsel in Richtung einer verstärkten Fettoxidation und reduziert gleichzeitig die Nutzung von Glukose. Dieser Prozess, bekannt als Keto-Adaptation, gilt als zentraler Mechanismus für die Anwendung dieser Ernährungsform im Sport (6).

Die Ketonkörper können sowohl vom Gehirn als Energiequelle genutzt werden, als auch von den Muskeln. Aber sind sie effektiver als Kohlenhydrate?

Im Zustand der Ketose produziert der Körper vermehrt Ketonkörper – vor allem Aceton, Acetoacetat und Beta-Hydroxybutyrat (βHB). βHB dient dabei als Hauptmaß für den Grad der Ketose, wobei ein Wert über 0,5 mmol/l im Blut auf eine sogenannte Ernährungsketose hinweist (7).

 

 

Theoretisch soll der Körper in dieser Stoffwechsellage so effizient in der Fett- und Ketonnutzung werden, dass die gleiche Leistungsfähigkeit erreicht wird, ohne dass während des Trainings oder Wettkampfs kontinuierlich Kohlenhydrate zugeführt werden müssen (8).

 

Ketogene Ernährung im Ausdauersport: Potenziale und Grenzen

Limitierte Energiereserven

Befürworter der ketogenen Ernährung argumentieren, dass die begrenzten Kohlenhydratspeicher im Körper eine zentrale Schwäche bei langen Ausdauerbelastungen darstellen könnten (9, 10, 11). Im Körper werden Kohlenhydrate vor allem als Glykogen in Muskeln (250–600 g) und Leber (90 g) gespeichert, zusätzlich sind etwa 30 g Glukose im Blut verfügbar – insgesamt rund 1000–2400 kcal. Bereits eine teilweise Erschöpfung dieser Speicher kann jedoch zu einer Leistungsreduktion führen.

Im Gegensatz dazu verfügt der Körper – selbst bei niedrigem Körperfettanteil – über enorme Fettreserven: Eine 70 kg schwere Person mit 10 % Körperfett trägt etwa 49 000 kcal gespeicherte Energie in sich. Das erklärt, warum die Idee einer gezielten Fettstoffwechselverbesserung für viele Athlet:innen grundsätzlich attraktiv ist. (12).  

 

 

Verdauungsprobleme

Durch den ständigen Verbrauch von Kohlenhydraten werden Nährstoffe von den beanspruchten Muskeln in den Darm umgeleitet, um die Verdauung zu unterstützen, was zu einer verminderten Trainingsökonomie und Verdauungsstörungen führen kann (14). Außerdem kann der Mensch über die SGLT1 und GLUT-2, sowie GLUT5 Transporter im Dünndarm, nur begrenzte Mengen an Glukose und Fruktose pro Stunde aufnehmen. Höhere Mengen an Kohlenhydraten können zu einem ‚Rückstau‘ der Zuckermoleküle im Darm führen, was zu Magendarmproblemen – wie Durchfall – führen kann (15). 

 

Und tatsächlich sind Verdauungsprobleme sehr verbreitet unter Ausdauersportlern:

• Eine Online-Befragung von Langdistanz-Läufern aus dem Jahr 2008 hat eine Prävalenz von 45% bei 1.281 Sportler:innen aufgezeigt (16)
• Bei Ironman Triathlon Athletinnen treten sogar bei bis zu 93% der Teilnehmer Verdauungsprobleme auf (17)
• Eine neuere kleinere Studie hat bei 9 von 15 Ultramarathonläufern gastrointestinalen Beschwerden festgestellt: darunter Übelkeit (89 %), Bauchkrämpfe (44 %), Durchfall (44 %) und Erbrechen (22 %) (18)
• Wobei nicht alle Verdauungsprobleme auf Ernährungsstrategien zurückzuführen sind (19)
• Auch gibt es sehr große Unterschiede bei der Häufigkeit und Stärke der auftretenden Probleme je nach sportlicher Disziplin, sowie starke individuelle Unterschiede zwischen einzelnen Sportler:innen im Ausdauerbereich

 

Vor diesem Hintergrund stellt sich die Frage, ob die ketogene Ernährung eine vorteilhafte Alternative darstellen könnte?

 

Nach der Anpassung an die ketogene Ernährung soll der Körper effektiver Fett zur Energiegewinnung nutzen können. Das wäre von Vorteil, weil im Gegensatz zu den limitierten Kohlenhydratspeichern, hat der Körper sehr große Energiespeicher in Form von Körperfett. Selbst bei einer Person mit niedrigem Körperfettanteil von ca. 10%, würde dies noch eine Energiereserve ca. 49.000kcal darstellen (bei einer 70kg schweren Person).

Die Idee ist, dass man durch einen gut trainierten Fettstoffwechsel schnell genug Energie im sub-maximalen Bereich herstellen kann und nicht von einer hohe Kohlenhydratzufuhr beim Sport abhängig ist, was wiederum die meisten Magendarmprobleme verschwinden lassen soll.

 

Veränderungen im Substratstoffwechsel

Mehrere Studien zeigen, dass eine ketogene Ernährung tatsächlich eine metabolische Anpassung zugunsten der Fettoxidation bewirken kann:

In einer Pilotstudie beobachteten Kreutzer et al. (2003) während eines 30-km-Radtests eine erhöhte Fett- und verringerte Kohlenhydratverbrennung (20). 

Prins et al. stellten bei einem 5 km langen Time Trial (Lauf auf Zeit) fest, dass bei einer kohlenhydratreichen Ernährung 3-7 % der Energie aus Fett und 93-97 % aus Kohlenhydraten gewonnen wurden. Bei einer ketogenen Intervention hingegen lag die Energiezufuhr bei 36-52 % Fett und 48-64 %Kohlenhydraten (21). 

 

 

Auch die maximale Fett-Oxidation viel in der ketogenen Ernährungsgruppe deutlich höher aus als in der Carb-Gruppe. Bei einer sportlichen Intensität von 60% vom VO2max war die Fettoxidation in der Ketogruppe mit 1.15 g/min sogar 117% höher aus als in der High-Carb-Gruppe (0.51 g/min) (21).

 

 

Andere Studien konnten diese Beobachtung, einer Verschiebung hin zu einer vermehrten Fett-Oxidation und verringerten Kohlenhydrat-Oxidation, bestätigen (22). Darüber hinaus wurde auch eine höhere Konzentration von Schlüsselenzymen (β-hydroxyacyl-CoA-dehydrogenase) des Fettstoffwechsels festgestellt (23) sowie eine stärkere Aktivierung von Signalproteinen, die zu einer vermehrten Bildung von Mitochondrien führen (24). Dies sind wichtige physiologische Prozesse für die aerobe Energiebereitstellung und könnten langfristig zu einer besseren Leistungsfähigkeit bei Ausdauersportlern führen.

 

Wie wirkt sich die ketogene Ernährung auf die sportliche Leistung aus?

Die Studienlage zur ketogenen Ernährung und ihrer Wirkung auf die Leistungsfähigkeit von Ausdauersportlern ist sehr uneinheitlich. Die Untersuchungen unterscheiden sich stark im Aufbau – etwa hinsichtlich der teilnehmenden Sportler, der Trainingsbedingungen und der Testprotokolle – und auch in ihrer Qualität. Viele Studien umfassen nur wenige Teilnehmer, und häufig brechen zahlreiche Probanden die Untersuchung vorzeitig ab oder halten sich nicht konsequent an die Vorgaben. Das deutet darauf hin, dass eine ketogene Ernährung für viele Menschen in der Praxis langfristig schwer umzusetzen ist.

 

Positive Effekte auf die Leistung

Tatsächlich gibt es unseres Wissens nach aktuell nur 1 Studie (25), in der eine ketogene Ernährung zu einer Leistungsverbesserung geführt hat – im Vergleich zu einer herkömmlich Sportlerernährung mit vielen Kohlenhydraten:

Lamberts et al. (1994) konnten nach einer 2-wöchigen ketogenen Ernährung eine signifikante bessere Leistung feststellen: In dem Test-Protokoll wurde der Widerstand alle 150 s um 25 Watt erhöht, bis die vorgegebene Leistung nicht mehr durchgehalten werden konnte (25). Hier konnten die Probanden deutlich länger die Leistungsvorgabe einhalten, wenn sie eine ketogene Ernährung eingehalten haben. 

• keto: 79,7 ± 7.9 min durchgehalten
• high-carb: 42,5 ± 7 min durchgehalten

Bei einem hoch-intensiven Wingate-Test (30s all out auf dem Rad-Ergometer) gab es in der Studie hingegen keine Unterschiede in der Performance.

In einer weiteren Studie von demselben Autoren-Duo (26) wurde der Effekt einer 2-wöchigen ketogenen Ernährung – gefolgt von einem 3-Tage langen Refeed mit Kohlenhydraten – auf die Radleistung getestet.

Bei dem Test (150 min bei 70% vom VO2-max, gefolgt von einem 20 km time-trial) schnitt die Gruppe, die zuvor eine ketogene Ernährung gemacht, hat besser ab (29,5 min schnell vs. 30,9 min schnell).

Allerdings haben in beiden Studien nur 5 Radfahrer an der Studie teilgenommen, es ist also fragwürdig, in wie weit diese Ergebnisse aussagekräftig für die Allgemeinheit sind. 

In zwei Studien wurde darüber hinaus ein Anstieg der VO2 max* nach dem Verzehr einer ketogenen Ernährung beobachtet. Allerdings stieg die VO2 max genau so stark an, wie in den anderen Gruppen, in denen viele Kohlenhydrate verzehrt wurden. Es wurde also keine relative Verbesserung im Vergleich zu der high-carb Gruppe festgestellt, sondern nur keine Verschlechterung. 

*VO2 max ist die maximale Sauerstoffmenge (in Millilitern), die pro Minute und pro Kilogramm Körpergewicht bei maximaler Leistung verbraucht werden. Dieser Wert ist ein Indikator für die aerobe Fitness und sollte mit zunehmender Fitness steigen.

Interessanterweise wurden beide Studien mit elitären Gehern durchgeführt, die ihre Ernährungsintervention selbst wählten, und die Athleten, die sich selbst für die ketogene Ernährung entschieden, hatten bereits zu Beginn der Intervention etwas höhere durchschnittliche VO2 max-Werte (27). Dies deutet darauf hin, dass andere Faktoren die Wahl der Ernährung und die aerobe Kapazität von Sportlern gleichzeitig beeinflusst haben könnte, wie z. B. genetische Variationen. 

 

Verbesserter Fettstoffwechsel, aber reduzierte Intensitätsleistung

Zahlreiche Studien bestätigen, dass die ketogene Ernährung den Fettstoffwechsel von Sportler:innen signifikant verbessert (25, 26, 27).
Allerdings zeigt sich dabei auch ein klarer Nachteil: Die Fähigkeit, bei höheren Intensitäten auf Kohlenhydrate als primäre Energiequelle zuzugreifen, wird eingeschränkt. In den meisten Studien wurde eine Beeinträchtigung der Leistung, sowie eine Verschlechterung der VO2 max Werte festgestellt (28).

 

Time to Exhaustion (TTE)

Die Studie von Burke et al. (2017) demonstrierte dies eindrucksvoll: Nach drei Wochen ketogener Ernährung verbesserten sich die Fettstoffwechselmarker der Athleten deutlich, jedoch sank die Effizienz bei intensiven Belastungen um etwa 5–8 % (29).

 

Das Studiendesign „time to exhaustion“ ist kein in der Praxis relevanter Performance-Test. Dort geht es NICHT darum, dass Sportler:innen möglichst schnell von A nach B kommen, sondern einen vorgegebenen Pace möglichst lange einhalten.

 

Teilweise wurde kein signifikanter Unterschied bei TTE  Belastungen bei niedriger bis moderater Belastung festgestellt (29). Allerdings zeigt die Mehrzahl der Studien einen signifikanten Rückgang bei der Leistungsfähigkeit bei einer ketogenen Ernährung bei sub-maximaler Intensität auf dem Rad auf; sowohl bei Nicht-Sportlern (30), als auch bei Leistungssportlern (31, 32).

 

Time-Trial (Wettkampfbedingungen)

Bei einem Time-Trial Test muss die Person eine bestimmte Strecke oder Aufgabe so schnell wie möglich bewältigen, wobei ihre Zeit aufgezeichnet und als Maß für ihre Leistung verwendet wird. Dieser gilt als repräsentativer Leistungstest, da dieser den Standards für die meisten Wettkämpfe entspricht.  

In einer Studie von Kreutzer et al. (2003) erbrachten die Teilnehmer während des Zeitfahrens auf dem Rad die niedrigste Durchschnittsleistung mit der ketogenen Diät und die höchste Durchschnittsleistung mit einer kohlenhydratreichen Diät (33). Die Keto-Gruppe erbrachte durchschnittlich 14 % weniger Watt-Leistung (200 W vs. 172 W). Zu dem gleichen Ergebnis kam auch eine weitere Studie von Burke et al. an Gehern (34). In dieser Studie waren Geher auf Weltklasse-Niveau, die sich ketogen ernährten, 2,3 % langsamer als solche, die sich kohlenhydratreich ernährten.

 

Erschöpfungsempfinden der Sportler:innen (RPE)

Mehrere Studien haben die Bewertung der eigenen Erschöpfung (RPE = rate of perceived exhaustion) von Sportlern bei einer ketogenen Ernährung untersucht. 

Burke et al. berichteten, dass bei Gehern die RPE bei einer ketogenen Ernährung signifikant größer war als bei einer high-carb Ernährung (35). Das heißt die Athleten empfanden dieselbe Belastung als deutlich anstrengender. Ein ähnliches Ergebnis stellten auch Fleming et al. fest (36). Weitere Studien stellten keine signifikanten Unterschiede fest (37). Allerdings gibt es bislang keine Studien, die zeigt, dass eine ketogene Ernährung den Grad der empfundenen Anstrengung reduziert.

In den meisten Fällen führt die ketogene Ernährung zu einer Leistungsabnahme. Je höher die Intensität, desto höher ist idR. auch der Leistungsabfall.

 

 

Gründe für den Leistungsabfall

Der Hauptgrund liegt in der unterschiedlichen schnellen Umwandlung von Carbs und Fetten in ATP (Energie). Selbst bei sub-maximalen aeroben Belastungen wird bei einer ketogenen Ernährung eine 5-8% höhere Sauerstoffnutzung im Vergleich zu einer Ernährung mit vielen Carbs festgestellt (38). In anderen Worten: bei derselben Belastungsintensität, braucht der Körper mehr Sauerstoff, um ausreichend Energie zu produzieren. Da die Sauerstoffverfügbarkeit der limitierende Faktor bei der aeroben Energiebereitstellung ist, erklärt dies die häufig zu beobachtende Leistungsabnahme.

Diese Beobachtung ändert sich auch nicht, wenn man kurz vor dem Wettkampf ein Kohlenhydrat-Refeed von mehreren Tagen durchführt wird – vermutlich, weil wichtige Enzymkonzentrationen (Pyruvatdehydrogenase*) des Kohlenhydratstoffwechsels herabreguliert sind (39). 

*Pyruvatdehydrogenase hilft dabei, aus den Abbauprodukten von Kohlenhydraten (wie Pyruvat) Acetyl-CoA zu machen, die der Körper dann nutzen kann, um in den Mitochondrien Energie zu erzeugen.

 

Der Körper ist also effizienter in der Energieumwandlung aus Fetten geworden, aber gleichzeitig eben auch ineffizienter in der Nutzung von Kohlenhydraten. 

 

 

Risiken einer ketogenen Ernährung

Die ketogene Ernährung birgt vor allem Risiken, wenn sie zu einer hypokalorische Energiezufuhr führt, d.h. der Sportler zu wenig Kalorien zu sich nimmt. Wir wissen aus mehreren Studien, dass Personen während ketogenen Ernährugnsform automatisch weniger Kalorien zu sich nehmen, weil diese einen starken Sättigungseffekt aufweist (40, 41). Diese Ernährungsform kann also zu einem erheblichen Kaloriendefizit führen, das insbesondere bei Sportlern oder körperlich aktiven Personen problematisch ist. Eine langanhaltende zu niedrige Energieaufnahme, die nicht den Energiebedarf des Körpers deckt, kann der Gesundheit und Leistungsfähigkeit ernsthaft schaden.

Unabhängig von der Energieverfügbarkeit, kann eine Low-Carb Ernährung Markers des Knochenstoffwechsels verschlechtern (41), sowie Eisen-, Immun- und Stressreaktionen bei körperliche Anstrengungen negativ beeinträchtigten (42). Darüber hinaus wird häufig von Müdigkeit, Konzentrationsschwäche (47) und Immunsuppression beobachtet, die sich negativ auf die Gesundheit und Trainingsleistung auswirken können (49).

Außerdem kann eine langfristige Kohlenhydratreduktion in Kombination mit Sport auch zu Hormonveränderungen (z. B. Cortisol-Anstieg, reduzierte Schilddrüsenaktivität) und verminderter Glykogenresynthese führen (41, (42).

 

Für wen ist die ketogene Ernährung geeignet?

In den meisten Studien im Ausdauerbereich schneidet eine kohlenhydratreiche Ernährung deutlich besser ab als eine ketogene Low-Carb-Ernährung (43).

Die wenigen kleineren Studien, die einen Leistungsvorteil feststellen konnten, verwendeten in der Regel länger andauernde submaximale Belastungstests (44). Entsprechend liegt die Annahme nah, dass es zumindest nicht immer zu einem Leistungseinbruch kommen muss, wenn man weniger Kohlenhydrate zu sich nimmt und dies regelmäßig im Training praktiziert.

Mögliche Vorteile könnte diese Ernährungsform für Ausdauersportler darstellen, die unter starken Magendarmproblemen bei erhöhter Kohlenhydratzufuhr leiden, und sowohl im Training und im Wettkampf lange sub-maximale Belastungen durchführen – so wie es zum Beispiel im Ultra-Running der Fall ist.

Umgekehrt heißt dies aber nicht, dass alle Ultra-Ausdauer-Athleten zwangsläufig eine Keto-Ernährung folgen sollten

Mehrere Studien zeigen, dass man den Fettstoffwechsel durch eine ketogene Ernährung tatsächlich trainieren kann und dieser effektiver wird. Man wird weniger ‚abhängig‘ von einer ständigen Kohlenhydratzufuhr, weil die Glykogenspeicher weniger schnell als Energiereserven angezapft werden (45). Dieser scheint auch einzutreten, wenn sich die Sportler nicht strikt an eine ketogene Ernährung hielten, sondern die Kohlenhydratzufuhr ’nur‘ auf 80 g Kohlenhydrate pro Tag reduzierten (46).  

Basierend auf dem aktuellen Forschungsstand sind Kohlenhydrate auch im Ausdauersport immer noch die beste Wahl, vor allem bei höherer Trainingsintensität.

Und die positiven Berichte über mögliche Vorteile einer ketogenen Ernährung im Ultra-Ausdauersport sind bislang eher anekdotisch. 

 

Zusammenfassung: Ketogene Ernährung und Leistung und Gesundheit

• Die ketogene Ernährung verbessert tatsächlich den Fettstoffwechsel, allerdings zulasten einer effektiven Energiebereitstellung beim Kohlenhydratstoffwechsel.
• Der Körper benötigt bei intensiver körperlicher Aktivität eine schnelle und effiziente Energiebereitstellung. Hierbei bietet eine kohlenhydratreiche Ernährung Vorteile gegenüber einer ketogenen Ernährung.
• Studien zeigen, dass die Effizienz der Energiegewinnung durch Fett geringer ist, was bei höheren Belastungen idR. zu einer Leistungsminderung führt.
• Insgesamt zeigen die meisten Studien eine Verschlechterung der Leistungsparameter wie VO2 max, Time to Exhaustion (TTE), Time Trial und empfundener Anstrengung (RPE).
• Viele Studien weisen darauf hin, dass die ketogene Ernährung schwer langfristig durchzuhalten ist. Teilnehmer brechen häufig ab oder halten sich nicht strikt an die Diätvorgaben.
• Die Effekte zur ketogenen Ernährung im Ultra-Ausdauersport sind bislang noch gar nicht erforscht. Hier könnte es zumindest theoretisch Vorteile geben, weil die Athleten:innen weniger abhängig von einer hohen Zufuhr exogener Kohlenhydrate wären, was die Wahrscheinlichkeit von Magendarmproblemen verringern würde.

 

Zusammenfassung der wissenschaftlichen Evidenz zur ketogenen Ernährung für Sportler

Ziel	Effekte	Evidenzlage
Fettstoffwechsel	+40–120 % höhere Fettoxidationsrate	stark
Ausdauerleistung bei geringer Intensität	tendenziell unverändert – mal leicht verschlechtert, mal leicht verbessert	moderat
Leistung bei hoher Intensität	in der Regel reduziert	stark
Glykogenspeicherung	vermindert	stark
Gesundheit	schlechtere Knochengesundheit, Immundepression, Eisenstatus und Hormonhaushalt	moderat