Energy availability and Relative Energy Deficiency in Sport (REDs) among Icelandic athletes

Abstract

Background: Relative Energy Deficiency in Sport (REDs) describes various health and performance complications of problematic low energy availability (LEA). Sex and sport-specific aetiology and risk factors, in addition to the degree of LEA resulting in REDs remain to be adequately described.

Objectives: The PhD project consists of three peer reviewed research articles which aimed to 1) Evaluate associations of disordered eating, compulsive exercise and muscle dysmorphia with symptoms of REDs in Icelandic athletes, 2) Compare dietary intake, nutrition status and REDs symptoms in females with different patterns of energy availability and carbohydrate intake and 3) Evaluate associations between the number of LEA days (EA <25 kcal/kg FFM/day) with physiological measures and body image concerns in males.

Methods: This cross-sectional investigation was conducted in two parts. First sub-elite and elite athletes from the age of 15 years old were asked to respond to an online questionnaire consisting of the Low Energy Availability in Females Questionnaire (LEAF-Q) or Low Energy Aavailability in Males Questionnaire (LEAM-Q) and demographic questions. A total of 122 female and 90 male respondents were eligible and received invitations to the measurement phase. Thereof, 87 (60 females, 27 males) started the measurements. Body composition was assessed via Dual Energy X-Ray Absorptiometry (DXA) and resting metabolic rate (RMR) with indirect calorimetry. Venous blood samples were collected for evaluation of hormonal and nutrition status. The athletes were asked to log their weighed food intake and training over seven consecutive days via a photo assisted mobile application. Three brief questionnaires were administered as part of the measurement phase: the Eating Disorder Examination – Questionnaire Short (EDE-QS), Exercise Addiction Inventory (EAI), and Muscle Dysmorphic Disorder Inventory (MDDI).

Results: Responses to the initial questionnaire indicated that symptoms such as impaired recovery, energy levels and bodily pains are common among Icelandic athletes. Of all athletes included in the measurement phase, 8% (11% of females) exceeded the EDE-QS, 19% the EAI, and 13% the MDDI cut-off. Females considered at risk of REDs according to LEAF-Q scored higher on EDE-QS, EAI and MDDI in addition to having lower Z score for whole body bone mineral density and lower absolute RMR compared to those not at risk. No associations were found between testosterone levels and symptoms of REDs in males, but high MDDI scores were associated with impaired sleep and symptoms such as physical pain and fatigue. Positive associations were also observed between testosterone and iron status. Females with patterns of LEA and low carbohydrate intakes (LEA + LCHO) presented more risk factors and symptoms of REDs compared to the three comparison groups. The LEA + LCHO group displayed more symptoms of disordered eating, had lowest relative intake of all macronutrients, and evaluated their energy levels and recovery worse compared to the group with sufficient to optimal EA and carbohydrate intake (SEA + SCHO). Nutrition status did not differ significantly between groups but a half of the LEA + LCHO group had insufficient to deficient Vitamin D status (<50 nmol/L) compared to none of the SEA + SCHO participants. In males, the number of LEA days was inversely associated with mean total intakes of energy, carbohydrates and iron, and positively with exercise energy expenditure. The number of LEA days was not associatied with physiological outcomes and scores on EDE-QS, EAI and MDDI in males.

Conclusion: Many Icelandic athletes report symptoms that may indicate REDs, although available screening tools likely overestimate the true prevalence. Disordered eating behaviours, multifactorial body image issues and low or restricted carbohydrate intakes were associated with increased risk of REDs in females especially. Mismatches between training demands and dietary intakes were common, and more work is required to understand potential sex-specific (short to long term) effects of LEA exposures.

Bakgrunnur: Tiltæk orka vísar til fjölda hitaeininga sem eru tiltækar fyrir almenna líkamsstarfsemi eftir að orkunotkun við þjálfun hefur verið dregin frá þeirri orku sem fæst daglega úr mat og drykk. Verulegur eða langvarandi skortur á tiltækri orku (e. low energy availability, LEA) leiðir til hlutfallslegs orkuskorts í íþróttum (e. Relative Energy Deficiency in Sport, REDs). Þörf er á betri skilgreiningum á magni og tímalengd LEA sem leiðir til REDs og tengdra vandamála. Að auki skortir frekari rannsóknir á kynja- og íþróttasértækum orsökum og áhættuþáttum. Markmið: Doktorsverkefnið byggir á þremur ritgrýndum vísindagreinum sem höfðu það að markmiði að 1) Meta tengsl átröskunarhegðunar, æfingaþráhyggju og vöðvaskynjunarröskunar við einkenni REDs meðal íslensks íþróttafólks úr fjölbreyttum íþróttagreinum, 2) Bera saman næringarinntöku, næringarástand og einkenni REDs milli íþróttakvenna með ólík mynstur tiltækrar orku og kolvetnainntöku og 3) Meta tengsl fjölda LEA daga (tiltæk orka <25 hitaeiningar/kg fitufrír massi á dag) við lífeðlisfræðilegar breytur og líkamsímynd hjá karlkyns þátttakendum. Aðferðir: Um var að ræða þversniðsrannsókn sem fór fram í tveimur hlutum. Upphaflega var afreksefnum og afreksfólki sem náð hafði 15 ára aldri boðið að svara rafrænum spurningalista sem tók til lífeðlisfræðilegra einkenna REDs. Íþróttakonur svöruðu íslenskaðri útgáfu af Low Energy Availability in Females Questionnaire (LEAF-Q) og karlar Low Energy Availability in Males Questionnaire (LEAM-Q) auk bakgrunnsspurninga. Alls uppfylltu 122 konur og 90 karlar sem svöruðu spurningalistanum þáttökuskilyrðin og fengu boð um að vera með í mælingahluta rannsóknarinnar. Þar af hófu 87 (60 konur, 27 karlar) mælingar. Líkamssamsetning var mæld með tvíorku-röntgengeislagleypnimælingu og hvíldarefnaskipti með óbeinni efnaskiptamælingu. Hormóna- og næringarástand var metið með blóðprufu. Þátttakendur héldu matar- og æfingadagbók gegnum smáforrit í sjö samfellda daga, þar sem stuðst var við myndir og vigtun á öllum mat og drykk. Þrír stuttir spurningalistar voru lagðir fyrir til að skima fyrir einkennum átröskunarhegðunar (Eating Disorder Examination – Questionnaire Short, EDE-QS), æfingaþráhyggju (Exercise Addiction Inventory, EAI) og vöðvaskynjunarröskunar (Muscle Dysmorphic Disorder Inventory, MDDI). Niðurstöður: Svör við rafræna spurningalistanum gáfu til kynna að einkenni á borð við ófullnægjandi endurheimt, lágt orkustig og líkamsverki séu algeng meðal íslensks íþróttafólks. Af öllum þátttakendum sem tóku þátt í mælingahluta rannsóknarinnar voru 8% (11% kvenna) yfir EDE-QS, 19% yfir EAI og 13% yfir MDDI viðmiðunarskorum. Íþróttakonur metnar í hættu á REDs samkvæmt heildarskori LEAF-Q skoruðu hærra á EDE-QS, EAI og MDDI auk þess að hafa lægra Z skor fyrir heildarbeinþéttni og lægri hvíldarefnaskipti en þær sem voru ekki metnar í hættu. Engin tengsl fundust milli styrks testósteróns og einkenna REDs hjá körlum en hátt skor á MDDI var tengt lakari svefni og einkennum á borð við líkamsverki og þreytu. Einnig fundust jákvæð tengsl milli testósteróns og járnbúskaps. Íþróttakonur með mynstur LEA og skertrar kolvetnainntöku (LEA + LCHO) sýndu fleiri áhættuþætti og einkenni REDs en samanburðarhóparnir þrír sem höfðu annars konar mynstur. Þar á meðal sýndi LEA + LCHO hópurinn fleiri einkenni átröskunarhegðunar, hafði lægsta hlutfallslega meðalinntöku á öllum orkugefandi næringarefnum auk þess að meta orkustig og endurheimt verr en hópurinn með næga tiltæka orku og kolvetnainntöku (SEA + SCHO). Ekki reyndist marktækur munur á næringarástandi en helmingur LEA + LCHO hópsins var með lakan D vítamínbúskap (<50 nmól/L) samanborið við engan SEA + SCHO þátttakanda. Hjá körlum fundust tengsl milli fjöldi LEA daga og lægri meðalinntöku á heildarorku, kolvetnum og járni og öfug tengsl milli fjölda LEA daga og orkunotkunar við þjálfun. Fjöldi LEA daga var ekki tengdur lífeðlisfræðilegum einkennum og skori á EDE-QS, EAI og MDDI hjá körlum. Ályktun: Einkenni sem gætu gefið vísbendingu um REDs eru algeng meðal íslensks íþróttafólks þó skimunartæki sem til eru í dag ofmeti líklega algengi þess. Átröskunarhegðun, líkamsímyndarvandi og skert kolvetnainntaka voru tengd auknum líkum á REDs meðal íþróttakvenna sérstaklega. Misræmi milli þjálfunarálags og næringarinntöku var einnig algengt meðal karla en veruleg vöntun er á frekari rannsóknum sem meta kynjasértæk áhrif LEA til skemmri og lengri tíma.