Dass muskulöse Menschen einen hohen Kalorienverbrauch besitzen, liegt auf der Hand. Wer sich in der Szene auskennt, der weiß, dass viele Schwergewichts-Bodybuilder selbst in einer Diät Kalorienmengen essen müssen oder dürfen, von denen Otto Normalpumper selbst im Aufbau nur träumen. Nicht selten entsteht dabei der Eindruck, Muskelmasse würde selbst in beim Nichtstun enorm viel Energie verbrauchen. Werte von um die 50 Kilokalorien pro Kilogramm und mehr hört man dabei nicht selten, doch kann das wirklich sein? Wie viel Kalorien verbrennt Muskelmasse wirklich?
Baue Muskeln auf, verbrenne mehr Kalorien und nimm dadurch Fett ab. So lautet der Rat oftmals, wenn es darum geht, die Zusammensetzung des Körpers zu verbessern. Wir können Fettgewebe zwar nicht direkt in Muskulatur umwandeln, doch ist ein gleichzeitiger Muskelaufbau und Fettabbau definitiv kein Ding der Unmöglichkeit. Die Frage ist jedoch, wie viele Kalorien verbrennt Muskelmasse, auch wenn wir uns nicht bewegen? Die Antwort dürfte für viele zunächst enttäuschend sein.
Wie viele Kalorien verbrennen Muskelmasse und andere Gewebe in Ruhe?
Unser Grundumsatz beschreibt die Menge an Energie, die der Organismus in absoluter Ruhe zum Erhalt seiner Körperfunktionen benötigt. Verschiedene Gewebe und Organe besitzen dabei einen unterschiedlichen Stellenwert und damit auch einen von einander abweichenden Ruheenergieverbrauch. Eine Untersuchung von McClave und Snider zeigte, dass nicht unsere Muskeln, sondern das Herz und die Nieren mit je rund 400 Kilokalorien pro Kilogramm Organmasse den höchsten Verbrauch besitzen [1]. Dahinter kommen das Gehirn und die Leber mit rund 240 und 200 Kilokalorien pro Kilogramm Organmasse, wohingegen es das Muskel- und Fettgewebe gerade einmal auf 13 und 4,5 Kilokalorien pro Kilogramm schaffen.
Da der Körper eines durchschnittlichen, untrainierten Erwachsenen aus rund 40 Prozent Muskelmasse besteht, trägt sie in Ruhe zu ungefähr 22 Prozent des Grundumsatzes bei, ein Wert, der gemeinsam mit dem Gehirn und der Leber an der Spitze rangiert. Dennoch, der Aufbau von fünf Kilogramm Muskelmasse ist zwar aus sportlicher Sicht eine große Leistung, für die viele von uns eine Menge Opfer bringen, erbringt jedoch nur eine Steigerung des Grundumsatzes um rund 65 Kilokalorien pro Tag. Umgerechnet entspricht das einem mittelgroßen Apfel. Dabei sollte angemerkt werden, dass der gewebsspezifische Energieverbrauch je nach Körperzusammensetzung, Alter und Geschlecht leicht schwanken kann [2].
Wie viel Kalorien verbrennen wir beim Aufbau von Muskelmasse?
Diese Frage zu klären, ist eine große Herausforderung in der Wissenschaft, denn direkt und eindeutig zu messen, wie viele Kalorien ein Stoffwechselprozess benötigt, ist gar nicht so leicht. Deshalb können wir an dieser Stelle bisher nur grobe Abschätzungen treffen, die uns aber hilfreich sein sollten. Chemisch betrachtet wissen wir, dass der Aufbau von einem Gramm Protein nur für die Muskelproteinsynthese 0,86 Kilokalorien verbraucht und damit theoretisch rund 155 Kilokalorien je Kilogramm Muskelmasse, aber das erklärt nicht die ganze Gleichung [8].
Zunächst müssen wir uns ansehen, wie viel Energie Muskelmasse überhaupt enthält. Immerhin handelt es sich hierbei um ein Gewebe, das neben Wasser und Mineralstoffen aus Proteinen, Fetten und Kohlenhydraten in Form von Glykogen besteht. Beim Menschen kommen wir so auf einen Kaloriengehalt von rund 1200 bis 1250 Kilokalorien pro Kilogramm, was in etwa auch dem Fleisch von Nutztieren (Rind, Huhn, Schwein etc.) entspricht [8]. Das bedeutet, dass wir für den Aufbau von einem Kilogramm Muskelmasse schon einmal mindestens diese Kalorienmenge allein als Baustoff zu uns nehmen müssen. Diese Energie ist jedoch gespeichert und nicht verbrannt.
Der gesamte Prozess des Muskelaufbaus scheint recht energieaufwendig zu sein. Forbes et al. versuchten die Energiemenge herauszufinden, die zur Speicherung von Fett- und Muskelmasse notwendig ist und verglichen diese Werte mit theoretischen Überlegungen, die bereits zuvor angestellt wurden [9, 10]. Dazu gab man nicht-trainierenden Probanden einen hohen Kalorienüberschuss und ermittelte, wie viel Fett- und Muskelgewebe sie daraufhin aufbauten. Diese Ergebnisse lassen vermuten, dass zusätzlich rund 1800 Kilokalorien je Kilogramm Muskelmasse nötig sind, um dieses Gewebe aufzubauen.
Einer etwas jüngere Studie kam zu etwas geringeren Werten von rund 1450 Kilokalorien je Kilogramm Muskelmasse. Das bedeutet zumindest theoretisch gesehen, dass eine Energiemenge von etwa 2700 bis 3000 Kilokalorien nötig ist, um ein Kilogramm Muskelmasse aufzubauen. Einmal aufgebaut, sind erst einmal keine weiteren Kalorien über den bereits besprochenen Ruheumsatz hinaus notwendig, um diese Muskelmasse zu erhalten. Aber unser Kalorienverbrauch besteht aus mehr als nur der Energiemenge, die wir in absoluter Ruhe zum Erhalt unserer Körperfunktionen benötigen. Mehr Masse muss bewegt werden. Ein höheres Körpergewicht durch mehr Muskelmasse steigert demzufolge den Gesamtumsatz.
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Wie viele Kalorien verbrennen Muskeln beim Training?
Auch wenn es wohl viele brennend interessiert, mit welchem Verbrauch sie bei einem Workout mit Gewichten rechnen können, gibt es zu diesem Thema überraschend wenige Forschungsdaten. In der Praxis scheinen viele Athleten den Energieaufwand ihres Trainings jedoch stark zu überschätzen. Der Kalorienverbrauch in Bewegung wird hauptsächlich von der Volumenlast und dem Bewegungsradius beeinflusst. Die Volumenlast berechnet sich aus dem Gewicht, multipliziert mit der Anzahl der Wiederholungen und Sätze. Da der Bewegungsradius nur schwer zu messen und von Übung zu Übung und je nach Anatomie des Athleten verschieden ist, dient die Volumenlast allein meist als guter Stellvertreter.
Je mehr Muskelmasse ein Mensch besitzt, desto stärker ist er in der Regel und umso mehr Volumenlast kann er offensichtlich bewältigen. Anders ausgedrückt: Es verbraucht mehr Kalorien, 100 Kilogramm über vier Sätze zu je zwölf Wiederholungen zu beugen als 50 Kilogramm über die gleiche Anzahl von Sätzen und Wiederholungen. Genauer gesagt dürfte der Verbrauch genau doppelt so hoch sein. Wenn jedoch zwei Menschen mit unterschiedlicher Muskelmasse die gleiche Volumenlast bewältigen, ist auch der Energieverbrauch gleich.
Für ein Training mit geringem Volumen könnte man also Werte zwischen 75 und 100 Kilokalorien bei Frauen und etwa 150 Kilokalorien bei Männern annehmen [3, 4, 5]. Eine Trainingseinheit mit höherem Volumen wäre dagegen bei etwa 300 Kilokalorien anzusiedeln, wohlgemerkt abhängig von der Kraft des Athleten, dem verwendeten Gewicht sowie der Arbeit, die aus beiden Parametern resultiert. Der Kalorienverbrauch steht und fällt proportional mit der Anzahl der Sätze und Wiederholungen sowie mit dem Trainingsgewicht. Ein starker Athlet, der mit hohem Volumen trainiert, könnte so auch über 500 Kilokalorien pro Einheit kommen, aber das ist nicht die Norm.
In einer aktuellen Studie ließen die Forscher ihre Probanden nach einem standardisierten Protokoll trainieren und ermittelten ihren Umsatz anhand einer indirekten Kalorimetrie, wobei der Verbrauch von Sauerstoff im Atemgas gemessen wird [6].
Dabei ermittelte man folgende Formel zur Berechnung des Kalorienverbrauches beim Krafttraining:
Gesamtkalorienumsatz = 0,874 x Körpergröße in Zentimetern – 0,596 x Alter in Jahren – 1,016 x Fettmasse in Kilogramm + 1,638 x Magermasse in Kilogramm + 2.461 x (Volumenlast [Sätze x Wiederholungen x Gewicht] × 10) – 110.74
Basierend auf dem Aktivitätsgrad trägt die körperliche Bewegung zwischen fünf und 40 Prozent zum Grundumsatz bei [7]. Je mehr man sich bewegt, desto höher ist der Kalorienverbrauch und das gilt natürlich nicht nur für das Krafttraining, sondern auch für die Bewegung im Alltag. Je mehr Muskelmasse wir besitzen und je schwerer wir folglich sind, desto höher ist auch die geleistete Arbeit beim Gehen, Laufen, Treppen steigen und so weiter.
Berechenbar oder nicht? – Wie hoch ist der Kalorienverbrauch beim Krafttraining?
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Unbekannt: Der Einfluss der Muskelproteinbalance
Wir wissen jetzt, dass ein Training für den Muskelaufbau, der Aufbau von Muskelmasse und der Erhalt der Muskelmasse in Ruhe eine gewisse Menge Kalorien verbraucht. Mit zunehmender Trainingserfahrung sinkt allerdings die Rate, in der wir Muskelmasse aufbauen können und das liegt nicht daran, dass die Muskelproteinsynthese abnimmt, sondern ist damit zu erklären, dass sich das Verhältnis aus Muskelproteinsynthese und Muskelproteinabbau erhöht. Man nennt das „Proteinbalance“.
Aus theoretischen Überlegungen wissen wir, dass der Körper für jedes Gramm Protein rund 0,86 Kilokalorien in der Synthese benötigt [8]. Die MPS ist nach einem Training für 24 bis 48 Stunden stark erhöht. Wenn die Rate des Proteinabbaus jedoch genauso hoch ist, bauen wir kein Gramm Muskelmasse auf, da sie sich aufgeben. Allerdings verbrauchen jedoch trotzdem die Energie für die Synthese. Da die Proteinbalance ein sehr individuell regulierter Prozess ist, können wir bisher keine Abschätzungen darüber machen, wie sie unseren Kalorienverbrauch auch beim Ausbleiben von einer Hypertrophie beeinflusst.
Fazit und Zusammenfassung
Der Kalorienverbrauch von Muskelmasse in absoluter Ruhe wird von vielen überschätzt. Zwar trägt er prozentual zu einem großen Teil zum Grundumsatz bei, ist jedoch bezogen auf ein Kilogramm Muskelmasse mit 13 Kilokalorien pro Kilogramm relativ gering. Um dieses eine Kilogramm Muskelmasse aufzubauen, sind aber zahlreiche Krafttrainingseinheiten notwendig, die insgesamt betrachtet viele Kalorien verbrauchen. Der Prozess des Muskelaufbaus selbst scheint bei nicht trainierenden Personen weitere 2700 bis 3000 Kilokalorien zu verbrauchen, inklusive des Energiegehaltes der gespeicherten Substanz. Was wir allerdings noch nicht wissen ist, wie das Verhältnis von Muskelproteinsynthese und Muskelproteinabbau bei Athleten auch ohne Anwesenheit von Hypertrophie zum Kalorienumsatz beiträgt.
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Literaturquellen:
- McClave, Stephen A., and Harvy L. Snider. „Dissecting the energy needs of the body.“ Current Opinion in Clinical Nutrition & Metabolic Care 4.2 (2001): 143-147.
- Müller, Manfred J., et al. „Advances in the understanding of specific metabolic rates of major organs and tissues in humans.“ Current Opinion in Clinical Nutrition & Metabolic Care 16.5 (2013): 501-508.
- Phillips WT, Ziuraitis JR. Energy cost of single-set resistance training in older adults. J Strength Cond Res. 2004 Aug;18(3):606-9.
- Escamilla RF, Francisco AC, Kayes AV, Speer KP, Moorman CT 3rd. An electromyographic analysis of sumo and conventional style deadlifts. Med Sci Sports Exerc. 2002 Apr;34(4):682-8.
- Gabbett TJ. The training-injury prevention paradox: should athletes be training smarter and harder? Br J Sports Med. 2016 Mar;50(5):273-80.
- Lytle JR, Kravits DM, Martin SE, Green JS, Crouse SF, Lambert BS. Predicting Energy Expenditure of an Acute Resistance Exercise. Med Sci Sports Exerc. 2019 Feb 13.
- Beaulieu, Kristine, et al. „Homeostatic and non-homeostatic appetite control along the spectrum of physical activity levels: An updated perspective.“ Physiology & behavior 192 (2018): 23-29.
- Slater, Gary John, et al. „Is an Energy Surplus Required to Maximize Skeletal Muscle Hypertrophy Associated With Resistance Training.“ Frontiers in nutrition 6 (2019): 131.
- Forbes, Gilbert B., et al. „Deliberate overfeeding in women and men: energy cost and composition of the weight gain.“ British Journal of Nutrition 56.1 (1986): 1-9.
- Spady, D. W., et al. „Energy balance during recovery from malnutrition.“ The American journal of clinical nutrition 29.10 (1976): 1073-1088.
