Temporäre Phasen der Kalorienrestriktion sind für viele Sportler und Trainierende Gang und Gebe, wenn es um eine Reduktion der Körpermasse nach einer Aufbauphase geht. Und wenn wir in diesem Zusammenhang von einer Körpermasse-Reduktion sprechen, dann meinen wir damit in aller Regel einen Abbau von Körperfettgewebe.

Wenn wir eine Diät beginnen, dann verbrennt unser Körper jedoch nicht nur Fett, sondern häufig auch Magermasse (in Form von Muskulatur), was als unerwünschter Begleiteffekt einer längerfristig anhaltenden Kalorieneinschränkung verstanden werden kann. In ihrem systematischen Review kommen Weinheimer et al. (2010) zu dem folgenden Ergebnis (13):

• Bei einer Diät, in der das Kaloriendefizit nur über die Umstellung der Ernährung (CR) zustande kommt, entfallen im Schnitt 24% des erzielten Gewichtsverlustes auf den Abbau von Magermasse.
• Bei einer Diät, in der das Kaloriendefizit durch eine Umstellung der Ernährung und die Aufnahme eines Trainingsprogramms (CR + EX) zustande kommt, entfallen im Schnitt 11% des erzielten Gewichtsverlustes auf den Abbau von Magermasse.

Zwar bestand die hierbei untersuchte Stichprobe nicht aus aktiven (Kraft-)Sportlern, sondern lediglich aus übergewichtigen Erwachsenen mittleren und höheren Alters, allerdings ist nach aktuellem Kenntnisstand davon auszugehen, dass die Kombination auf Kalorienrestriktion und Widerstandstraining auch bei Athleten auf Elite-Niveau zu einer vorteilhafteren Zusammensetzung des Gewichtsverlust führt (d.h. ein prozentual höherer Anteil von Fettmasse bei einer gleichzeitigen Minimierung der Magermasseverluste) (32) – man spricht in diesem Kontext auch von einem „qualitativ hochwertigen Gewichtsverlust“.

Wieso verlieren wir eigentlich Muskeln in einer Diät?

Dabei hängt der Verlust bzw. Erhalt von Muskelmasse in einer Diät von der Höhe des Kaloriendefizits sowie insbesondere einer dynamischen Bilanz  (Muskelproteinsynthese Vs. Muskelproteinabbau) ab (17)(18)(19), wobei eine Kalorienrestriktion (CR) zu einer Reduktion der anabolen (muskelaufbauenden) und anti-katabolen (muskelerhaltenden) Reize, im Vergleich zu einer Situation mit ausgeglichener Energiebilanz, führt (20)(21)(22). Dieser Umstand könnte durch erniedrigte Insulinspiegel verschärft werden, die möglicherweise zu einer Aktivierung von proteinabbauenden Signalpfaden führen (23)(24).

Bekannt ist zudem, dass die Stimulation der Muskelproteinsynthese in einer Diät weniger stark ausfällt (25) – was als ein adaptiver Mechanismus zur Konservierung von Energie unter hypokalorischen Bedingungen gedeutet wird (26)(27)(28). Aus diesem Grund besteht der erste Schritt zu einem besseren Muskelerhalt in der Diät darin, entsprechende Maßnahmen zu ergreifen, um einer Beeinträchtigung der Stimulation der Muskelproteinsynthese entgegenzuwirken (z.B. durch eine proteinreichere Ernährung und/oder regelmäßiges Krafttraining) (13)(29)(30).

Tatsächlich scheint die Kombination aus proteinreicher Ernährung sowie Krafttraining eine synergistische Wirkung zu entfalten, die zu einer verstärkten Stimulation der Proteinsynthese führt (5)(31). Bis dato ist jedoch unklar, wie verschiedene Variablen des Widerstandstraining zu manipulieren sind, um einen optimalen Muskelerhalt während eines Kaloriendefizits zu erreichen.

Der Muskelerhalt in der Diät war bereits in vergangenen Beiträgen thematischer Gegenstand ( (u.a. bezüglich der Proteinverteilung, der Geschwindigkeit des Gewichtsverlusts und dem Schlafpensum). Und dieser Artikel, der sich primär mit der Bedeutung des Trainingsvolumens befasst, soll sich darin einreihen.

Hinweis: Dieser Artikel erschien als Editorial-Beitrag in der Mai 2022 Ausgabe des MHRx Magazins. Registriere dich kostenlos oder logge dich mit deinem bestehenden Account ein, um weitere Editorals zu lesen.

Muskelerhalt in der Diät: Welche Rolle spielt das Trainingsvolumen bei einer Kalorienrestriktion?

Hintergrund

Toigo & Boutellier (2006) haben gezeigt, dass unterschiedliche Variablen des Krafttrainings zu verschiedenen intrazellulären Signalreaktion (und damit auch morphologischen Adaptionen der Muskulatur) führen können (34). Das Trainingsvolumen*, welches als bewegte Gesamt-Tonnage (Anzahl der Wiederholungen x Anzahl der Sätze x Last [in kg]) definiert wird, spielt nach dem aktuellen Kenntnisstand eine bedeutsame Rolle bei der Muskelanpassung (35)(36)(37)(38).

* in seiner vereinfachten Form spricht man auch von durchgeführten (Arbeits-)Sätzen pro Muskelgruppe

Einige Sportwissenschaftler stellen eine U-förmige Beziehung zwischen dem wöchentlichen Trainingsvolumen und muskulärer Hypertrophie bei mindestens ausgeglichener Energiebilanz her (39)(40), wobei fortgeschrittene Athleten auf höhere Trainingsvolumina setzen sollten, um ihr Muskelaufbaupotenzial zu maximieren (41)(42). Die vorläufigen Daten legen jedoch auch nahe, dass ein höheres Trainingsvolumen zu einem verbesserten Muskelerhalt bei Kalorienrestriktion führen könnte (43)(44).

Was wurde untersucht?

Um diese Annahmen zu überprüfen, führten Roth et al. (2022) ein systematisches Review der Studienliteratur unter Einhaltung der PRISMA-Richtlinien durch (1). Hierzu durchsuchten die Wissenschaftler gängige Datenbanken für wissenschaftliche Publikationen (PubMed, Medline, SportDiscus) im Zeitraum zwischen 1990 bis 2020.

Um Berücksichtigung zu finden, mussten die Untersuchungen folgende Inklusionskriterien erfüllen:

• Bei den Studienteilnehmern musste es sich um gesunde, schlanke und naturale Athleten mit Trainingserfahrung (Krafttraining) handeln.
• Die Studiendauer musste einen Zeitraum von mindestens 4 Wochen abdecken.
• Hypokalorische Zustände (d.h. ein Kaloriendefizit von ≥ 200 kcal/Tag) mussten Teil der Untersuchung sein.
• Entsprechende Pre-Post-Angaben zur Magermasse (Lean Body Mass) mussten vorhanden sein.
• Die Studienteilnehmer sollten eine proteinreiche Ernährung (≥ 2,0 g/kg fettfreie Magermasse (FFM)) befolgt haben.
• Die Untersuchungen sollten weiterhin Angaben zu den verwendeten RT-Variablen enthalten.

Insgesamt erfüllten 15 Studien, darunter auch zahlreiche Fall-Studien („Case Study“), die Aufnahmekriterien, so dass die Daten von 129 Studienteilnehmern (60 Frauen, 69 Männer) mit einem Durchschnittsalter von 25,9 Jahren in die Analyse hineinflossen, von denen die meisten als trainingserfahren („resistance-trained athletes“) eingestuft wurden (eine detailliertere Übersicht zu den ausgewählten Studien kannst du hier einsehen). Die Trainingserfahrung lag im Schnitt bei 6,02 Jahren und rangierte zwischen „mindestens 6 Monaten“ und „10 Jahren“.

Flowchart zur Studienauswahl gemäß PRISMA-Richtlinien. (Bildquelle: Roth et al., 2022)

Die Analyse berücksichtigt zum initialen und finalen Körperfettanteil der Probanden, der Proteinzufuhr, der Studiendauer, dem geschätzten Kaloriendefizit, dem Trainings-Protokoll (mit Betonung auf das Trainingsvolumen), sowie absoluter und relativer Verlust von Magermasse und Bewertungsmethode.

Die Studienqualität wurde anhand der sogenannten PEDro-Skala bewertet (wobei nicht alle Items [z.B. 5, 6, 7] bei der Endpunktzahl aus verschiedenen Gründen, die in dem Review auch begründet werden, Berücksichtigung fanden).

Bewertung der methodischen Qualität der Studien anhand der PEDro-Skala. 6-7 = “ausgezeichnete Qualität”; 5 = “gute Qualität”; 4 = “mäßige Qualität”; 0-3 = “‘schlechte Qualität”. (Bildquelle: Roth et al., 2022)

Was haben die Forscher herausgefunden?

Kaloriendefizit, Ernährungsformen & Proteinzufuhr

Auf Basis des verlorenen Körpergewichts errechneten die beteiligten Forscher ein geschätztes Kaloriendefizit aller berücksichtigten Studien, welches zwischen -250 kcal und -882 kcal pro Tag lag. Im Schnitt lag das Kaloriendefizit der Probanden bei -347 kcal (bei Frauen) bzw. -398 kcal/Tag (bei Männern).

Die Kalorienzufuhr wurde in einem Großteil der Studien schrittweise gesenkt. Lediglich eine Studie nutzte ein Intermittent Dieting-Protokoll. Die Teilnehmer befolgten in aller Regel eine fettarme Diät (drei Studien nutzten ein Kohlenhydrat-Cycling und in einer weiteren Untersuchung verwendete man eine ketogene Ernährung).

Die durchschnittliche Proteinzufuhr lag bei 3,35g/kg fettfreier Magermasse (FFM) in Frauen und bei 3,06g/kg fettfreier Magermasse (FFM) bei Männern (und rangierte zwischen 2,12g/kg fettfreier Magermasse (FFM) und 4,0g/kg fettfreier Magermasse (FFM).

Trainingsprotokolle & Trainingsvolumen

In elf von insgesamt 15 Studien nutzten die Probanden ein konkurrierendes, aerobes Training (HIIT bzw. moderat-intensives Ausdauertraining bzw. niedrig-intensives Steady State Cardio), dessen Anteil in den meisten Studien (8 von 11) mit zunehmendem Gewichtsverlust gesteigert wurde.

Die Trainingsfrequenz für das Widerstandstraining variierte zwischen 2 und 7 Tagen pro Woche; in der Regel wurde jede Muskelgruppe 2 Mal pro Woche belastet. Die Anzahl der absolvierten Wiederholungen lag zwischen 3 und 30 über sämtliche Studien hinweg (wobei in 3 Untersuchungen bis zum konzentrischen Muskelversagen trainiert wurde und 3 weitere Studien auf eine wellenförmige Periodisierung (DUP) des Trainings setzten). Die Pausen zwischen den Sätzen lagen zwischen 45 Sekunden und 3 Minuten (allerdings machten nur 4 Studien Angaben zu den Pausenzeiten).

Das Trainingsvolumen konnte aufgrund unzureichender Angaben nicht in allen Studien adäquat ermittelt werden. Bei vier Untersuchungen lag das absolvierte Volumen zwischen 10 Sätzen/Muskelgruppe (z.B. Arme) und >20 bis >30 Sätzen/Muskelgruppe (in der Regel Beine). In einem Großteil der restlichen Arbeiten rangierte es dagegen zwischen 1 Satz und 10 Sätzen pro Übung. In einigen Untersuchungen (5 Studien) wurde das absolvierte Trainingsvolumen über die Zeit hinweg erhöht – entweder durch eine Steigerung der Satzzahl pro Übung oder durch ein Anheben des Gewichts auf der Stange. In einigen anderen Untersuchungen (3 Studien) wurde das Volumen dagegen reduziert oder zunächst gesteigert und dann wieder reduziert (1 Studie mit Bodybuilding-Wettkampfvorbereitung).

Körperkomposition

Veränderung der Magermasse in Frauen

Die Auswertung ergab, dass die Probanden im Durchschnitt -4,8 kg (Frauen) bzw. -5,0 kg (Männer) an Körpermasse verloren haben. Die Veränderung der fettfreien Magermasse lag dagegen zwischen +1,3 kg und -6,6 kg (mit einem relativen Magermasseverlust von bis zu 54% zur gesamten Körpermasse!)

Aufgeteilt nach Geschlecht berichteten 2 von 7 Studien in Frauen und 5 von 7 Studien in Männern von Magermasseverlusten während der Diätphase, was darauf hindeutet, dass das Geschlecht eine signifikante Rolle bei der Veränderung der fettfreien Magermasse während einer Kalorienrestriktion (CR) zu spielen scheint.

Frauen legten im Durchschnitt +0,2 kg an fettfreier Magermasse zu, wobei eine Untersuchung (Hulmi et al., 2016) widersprüchliche Resultate beim DXA-Scan und einer Multifrequenz-BIA zeigte. Bis auf 2 Studien (van der Ploeg et al., 2001 und Vargas-Molina et al., 2020) zeigten jene Arbeiten, in denen Frauen als Probanden vertreten waren, einen Muskelmasseerhalt (Halliday et al., 2016) oder sogar einen Anstieg der fettfreien Magermasse im Rahmen von durchschnittlich  +1,03 kg (Petrizzo et al, 2017; Rohrig et al., 2017 und Tinsley et al, 2018).

Bis auf eine Studie (Rohrig et al., 2017), wo die Workouts gem. Angaben ein moderates Volumen aufwiesen, stuften sich die restlichen Untersuchung entweder als „High Volume“ ein oder sie erhöhten das Trainingsvolumen über die Zeit hinweg währen der CR-Phase (Kaloriendefizit von -270 bis -320 kcal/Tag), so dass sie im systematischen Review von Roth et al. (2022) als hoch-volumig klassifiziert wurden.

Studien, in denen das Trainingsvolumen im Verlauf der Studie reduziert wurde (Vargas-Molina et al., 2020 und van der Ploeg et al., 2001) berichteten dagegen von Magermasseverlusten im Rahmen von -1,04 kg, wobei das tägliche Kaloriendefizit zwischen -280 und -500 kcal/Tag lag.

Veränderung der Magermasse in Männern

Männer büßten im Durchschnitt -2,81 kg an fettfreier Magermasse während der Interventionen ein, was einem relativen Verlust von 28,7% entsprach. Die Magermasseverluste rangierten zwischen -0,5 bis -6,6 kg, was einem relativen Verlust von 12% bzw. 54% zum verlorenen Gewicht entspricht.

Eine Untersuchung (Pardue et al.,2017) lieferte widersprüchliche Resultate zwischen DXA-Scan und Luftverdrängungsplethysmographie (ADP). Bis auf zwei Studien (Dudgeon et al., 2017 und Stratton et al., 2020) berichteten alle Untersuchungen von Magermasseverlusten.

Eine Analyse bezüglich des Zusammenhangs von Trainingsvolumen und einer Veränderung der Magermasse zeigte, dass Studien, die von keinen Magermasseverlusten berichteten (Dudgeon et al., 2017 und Stratton et al, 2020) oder einen leichten Anstieg der Magermasse nach einer 8-wöchigen Kalorienrestriktion zeigten (Mitchell et al, 2018), eines gemeinsam hatten: Sie alle erhöhten das Trainingsvolumen über die Zeit hinweg (mit einem Kaloriendefizit zwischen -260 bis -350 kcal/Tag). Im Gegensatz dazu konnte ein Verlust von fettfreier Magermasse beobachtet werden, wenn das Trainingsvolumen reduziert wurde (Mitchell et al, 2018).

Die nachfolgende Grafik bildet die Veränderung der Magermasse im Zeitverlauf für Männer und Frauen ab:

Längsschnittdarstellung von (a) weiblichen und (c) männlichen Athleten, sowie absolute Visualisierung von (b) weiblichen und (d) männlichen Athleten. (+) bedeutet (selbstberichtetes) hoch-volumiges Krafttraining (RT); (++) bedeutet progressive Überlastung im Laufe der Zeit, (-) bedeutet reduziertes Volumen; ohne Symbole bedeutet, dass die Volumentendenz nicht spezifiziert werden konnte; Stratton et al., 2020 wurde aufgrund fehlender Daten zur Ganzkörpermagermasse nicht berücksichtigt. CON = Kontrollgruppe; IV = Interventionsgruppe. Zum Vergrößern, bitte hier klicken. (Bildquelle: Roth et al., 2022)

Interpretation & Praxis

Der Sinn und Zweck der Untersuchung von Roth et al. (2022) bestand darin zu ergründen, welche Rolle das Trainingsvolumen während einer Diät-Phase mit Kalorienrestriktion beim Erhalt der fettfreien Magermasse (LBM) spielt. Das Resultat der Analyse deutet darauf hin, dass ein hoch-volumiges Training (10 bis >30 wöchentliche Sätze pro Muskelgruppe) in Frauen vorteilhaft zu sein scheint, wenn es um den Muskelerhalt in einer Diät geht. Bei Männer scheint der Sachverhalt weniger eindeutig zu sein (eine Studie mit einem vermeintlich hoch-volumigen Trainingsprotokoll demonstrierte z.B. Magermasseverluste in den Probanden auf).

Nichtsdestotrotz deutet ein Großteil der analysierten Publikationen darauf hin, dass eine progressive Steigerung des Trainingsvolumens über die Dauer der Kalorienrestriktion hinweg effektiver beim Muskelerhalt zu sein scheint, als eine Reduktion des Trainingsvolumens. Frauen scheinen das Ziel des Muskelerhalts bei Kalorienrestriktion leichter zu erreichen, als Männer.

Überblick über die Studienergebnisse, gestützt durch die vorläufige Evidenzlage: Plus/Minus zeigt die Wahrscheinlichkeit eines Erhalts von fettfreier Magermasse. Die grüne Farbe zeigt einen positiven Effekt auf den Erhalt von fettfreier Magermasse an; rote Farbe zeigt einen negativen Effekt auf die Einsparung von Magermasse an. MPS = Muskelproteinsynthese; MPB = Muskelproteinabbau; RT ? Widerstandstraining. Dieses Diagramm wurde mit Bildern von flaticon.com (Good Ware / Freepik) erstellt. (Bildquelle: Roth et al., 2022)

Es gibt noch eine Reihe von zusätzlichen Variablen, welche eine Veränderung der fettfreien Magermasse bei einer Kalorienrestriktion beeinflussen können und die bei der Überlegung zur Steuerung des Trainingsvolumens mit berücksichtigt werden sollten, allen voran der Trainingsstatus (jemand, der austrainierter ist, sollte womöglich auch mit einem höheren Volumen trainieren, um das bisher Aufgebaute zu konservieren), das Trainingsvolumen vor der Diätphase (ein sehr hohes Volumen vor der Diät könnte eine Reduktion in der Diät rechtfertigen, während ein niedriges Volumen eher für eine Steigerung des Trainingsvolumens sprechen würde), sowie die Höhe des Kaloriendefizits (ein höheres Kaloriendefizit erhöht die Gefahr für Magermasseverluste mit zunehmender Diätdauer; dies könnte u.U. eine Reduktion des Trainingsvolumens rechtfertigen), der aktuelle Körperfettanteil und das verwendete Trainingsprotokoll (mit oder ohne konkurrierendem Training, in Form von HIIT und/oder LISS).

Das systematische Review weißt zudem noch einige Limitationen auf, die von den Autoren betont werden, wobei der wichtigste Aspekt vermutlich die Tatsache ist, dass die gezogenen Schlüsse auf Korrelationsdaten basieren (und nicht etwa auf kontrollierten Experimenten, bei denen unterschiedliche Trainingsvolumina auf Magermasseveränderungen in einer Diät hin untersucht wurden). Das bedeutet, dass es zwar einen gewissen Zusammenhang zwischen Trainingsvolumen und Muskelerhalt gibt, wir aber – zumindest zum gegenwärtigen Zeitpunkt – keine Kausalität daraus ableiten können. Und da lediglich 4 von insgesamt 15 Studien konkrete Angaben zum Trainingsvolumen bzw. den wöchentlich absolvierten Sätzen pro Muskelgruppe pro Woche lieferten, konnten Roth et al. (2022) auch keine Berechnungen zur bewegten Tonnage (Wiederholungen x Sätze x Last) durchführen.

Abschließende Worte

Kommen wir also nun zum Schlusswort und damit auch der Beantwortung der Frage, was mit dem Trainingsvolumen in einer Diät passieren sollt. Das systematische Review von Roth et al. (2022) liefert uns einige wertvolle Hinweise darauf, dass ein hohes Trainingsvolumen während einer Diät potenzielle Vorteile liefert, was den Muskelerhalt betrifft. Dies gilt insbesondere für Frauen und vermutlich auch für Männer, wobei eine progressive Steigerung des Trainingsvolumens mit zunehmender Diätdauer für einen besseren Muskelerhalt sorgen könnte, als eine Reduktion des Trainingsvolumens.

Sofern du also nicht bereits vor deiner Diät mit einem abnorm hohen Volumen trainiert hast und/oder dich dazu entschließt eine Crash-Diät durchzuführen (was dazu führen würde, dass du notgedrungen das Trainingsvolumen reduzieren musst), fährst du vermutlich besser, wenn du ein höheres Trainingsvolumen beibehältst oder dein Trainingsvolumen – sofern möglich – progressiv erhöhst. Denkbar wäre es, dass du z.B. ein Pensum von 10-20 Sätzen pro Muskelgruppe pro Woche anpeilst, um auf der sicheren Seite zu liegen (9)(10)(11).

Natürlich spielen noch eine ganze Menge weiterer Faktoren, wie z.B. die Höhe des Kaloriendefizits, die Dauer deiner Diät, dein Körperfettanteil, sowie dein derzeitiger Trainingsstatus eine gewichtige Rolle bei der Beantwortung der Frage. Und auch wenn die meisten von uns möglichst schnell abnehmen („Fett verlieren“) wollen, solltest du bedenken, dass ein zu schneller Gewichtsverlust kein besonders gutes Anzeichen für einen optimalen Magermasseerhalt ist. Ein typischer Richtwert zur Orientierung wäre z.B. eine wöchentlichen Gewichtsreduktion im Rahmen von 0,5 – 1% des Körpergewichts.

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Bildquelle Titelbild: fotolia / Africa Studio