Effetti di dieci giorni di dieta chetogenica sulla percezione dello sforzo e sulla prestazione negli atleti di endurance

The ketogenic diet (KD), characterized by a drastic reduction in carbohydrate intake (<50g/day) in favor of fat, is a growing interest in nutrition and sports medicine for its ability to induce a metabolic shift characterized by increased lipid oxidation and the production of circulating ketone bodies. Theoretically, these metabolic changes could promote endurance performance by preserving muscle glycogen stores, ensuring greater energy availability from adipose tissue, and more stable blood glucose regulation. Furthermore, ketone bodies represent an alternative energy substrate for the central nervous system and may help support cognitive function during long-duration exercise. On the other hand, the increased reliance on lipids as fuel entails a higher oxygen cost compared to carbohydrate oxidation, with possible repercussions on exercise efficiency, heart rate, and perception of effort. Furthermore, during the initial stages of adaptation to the ketogenic diet, reduced glucose availability may negatively impact both brain function and exercise tolerance. To date, however, the short-term effects of the ketogenic diet on the perception of fatigue in endurance athletes are poorly documented. In this regard, the primary objective of this thesis was to investigate the effects of a ten-day ketogenic diet protocol on subjective perception of effort and mood in a sample of 24 male cyclists. The study, which consisted of five visits, took place at the Nutrition and Exercise Physiology Laboratory at the University of Padua. After an initial assessment, participants were randomized to either a normocaloric ketogenic diet (<50 g/day of carbohydrates) or a high-carbohydrate Mediterranean diet (>5 g/kg/day) for ten days. Before and after the dietary intervention, the subjects completed two constant-intensity glycogen depletion tests at 70% VO2max on a cycle ergometer, followed by two incremental tests to exhaustion. Furthermore, before and after the dietary intervention, anthropometric changes were monitored, and participants were given POMS questionnaires regarding their mood. During the tests, perception of exertion using the Borg scale, gas exchange, respiratory quotient, heart rate, and blood glucose, β-hydroxybutyrate, and lactate concentrations were monitored. Mood was assessed using the POMS questionnaire. Blood samples were also taken during exercise to measure changes in blood glucose, ketonemia, and lactate levels. The results showed a tendency toward increased perception of exertion during constant-intensity exercise in the ketogenic diet group, while no changes were observed in the control group. Furthermore, the ketogenic group showed a significant increase in Global Mood Disturbance (GMD), indicating a worsening of psychological status during the intervention period. Overall, the results suggest that a ten-day ketogenic diet protocol is not sufficient to promote adaptations capable of reducing the perception of fatigue during exercise. Although this approach may represent an effective strategy for achieving rapid reductions in body mass and improving power-to-weight ratio, the potential benefits on perceived effort and exercise tolerance likely require longer adaptation periods.

La dieta chetogenica (KD), caratterizzata da un drastico abbassamento dell’apporto di carboidrati (<50g/giorno) a favore dei grassi, è oggetto di crescente interesse nella nutrizione e medicina dello sport per la sua capacità di indurre uno shift metabolico caratterizzato da un aumento dell’ossidazione lipidica e della produzione dei corpi chetonici circolanti. Dal punto di vista teorico, queste alterazioni metaboliche potrebbero favorire la prestazione di endurance preservando le riserve di glicogeno muscolare, garantendo una maggiore disponibilità energetica derivante dal tessuto adiposo e una più stabile regolazione della glicemia.. Inoltre, i corpi chetonici rappresentano un substrato energetico alternativo per il sistema nervoso centrale e potrebbero contribuire a sostenere la funzione cognitiva durante esercizi di lunga durata. D’altra parte, l'aumentato ricorso ai lipidi come combustibile comporta un maggiore costo di ossigeno rispetto all'ossidazione dei carboidrati, con possibili ripercussioni sull'efficienza dell'esercizio, sulla frequenza cardiaca e sulla percezione dello sforzo. Inoltre, durante le fasi iniziali dell'adattamento alla dieta chetogenica, la ridotta disponibilità di glucosio potrebbe influenzare negativamente sia la funzione cerebrale sia la tolleranza allo sforzo. Ad oggi, tuttavia, gli effetti a breve termine della dieta chetogenica sulla percezione della fatica negli atleti di endurance sono ancora poco documentati. A tal proposito, il principale obiettivo di questa tesi è stato quello di indagare gli effetti di un protocollo di dieta chetogenica della durata di dieci giorni, sulla percezione soggettiva dello sforzo e sullo stato dell’umore in un campione di 24 ciclisti maschi. Lo studio, articolato in 5 visite, ha avuto luogo presso il laboratorio di Nutrizione e Fisiologia dell’Esercizio dell’Università degli Studi di Padova. Dopo una valutazione iniziale, i partecipanti sono stati randomizzati a una dieta chetogenica normocalorica (<50 g/giorno di carboidrati) oppure a una dieta mediterranea (>5g/kg/giorno) ad alto contenuto glucidico per dieci giorni. Prima e dopo l'intervento dietetico i soggetti hanno svolto due test di deplezione del glicogeno ad intensità costante 70% VO2max su cicloergometro, seguiti da due test incrementali all’esaurimento. Prima e dopo l'intervento dietetico, inoltre, sono state monitorate le variazioni antropometriche e sono stati forniti questionari POMS relativi allo stato d’umore dei partecipanti. Durante i test sono stati monitorati la percezione dello sforzo mediante scala di Borg, gli scambi gassosi, il quoziente respiratorio, la frequenza cardiaca e le concentrazioni ematiche di glucosio, β-idrossibutirrato e lattato. Lo stato dell'umore è stato valutato mediante il questionario POMS. Inoltre, sono stati effettuati prelievi ematici durante l’esercizio per misurare le variazioni di glicemia, chetonemia e livelli di lattato. I risultati hanno evidenziato una tendenza all'aumento della percezione dello sforzo durante l'esercizio a intensità costante nel gruppo sottoposto a dieta chetogenica, mentre non sono state osservate variazioni nel gruppo di controllo. Inoltre, il gruppo chetogenico ha mostrato un incremento significativo del Global Mood Disturbance (GMD), indicando un peggioramento dello stato psicologico durante il periodo di intervento. Nel complesso, i risultati suggeriscono che un protocollo di dieta chetogenica della durata di dieci giorni non sia sufficiente a promuovere adattamenti in grado di ridurre la percezione della fatica durante l'esercizio. Sebbene tale approccio possa rappresentare una strategia efficace per ottenere una rapida riduzione della massa corporea e migliorare il rapporto potenza/peso, i potenziali benefici sulla percezione dello sforzo e sulla tolleranza all'esercizio richiedono probabilmente periodi di adattamento più prolungati.