Effects of egg white supplementation on body composition, physical performance, hematologic and biochemical variables, and the plasma amino acid profile of individuals undergoing high-intensity functional training

Abstract

AIM: High-intensity functional training (HIFT) is a multijoint training modality combining endurance and resistance exercises in a high-intensity interval template, based on CrossFit training. While HIFT is known to improve body composition, cardiorespiratory fitness, and muscle performance, the role of protein supplementation in enhancing these adaptations remains underexplored. This doctoral research aimed to investigate the effects of two protein supplements (egg white and whey protein) against placebo (maltodextrin), combined with short-term HIFT, on physical performance, body composition, hematologic and biochemical variables, and the plasma amino acid profile in recreationally trained men and women. MATERIAL & METHOD: Thirty recreationally trained individuals (20 men, 10 women) aged 23–55 years, completed three 6-week HIFT intervention periods in a randomized, single-blinded, triple-crossover, and counterbalanced design, with 2-week washout intervals. During each period, participants consumed 0.6 g/kg/day of either egg white protein, whey protein, or maltodextrin, while following isoenergetic diets providing 1.0 g/kg/day of protein. The amino acid composition of egg white protein and whey protein was similar, with the sum of essential amino acids being 43% and 47% of total amino acids, respectively. The following measurements were performed before and after each intervention period: VO2max, maximal strength and force-velocity relationship of shoulder press, peak torque and strength endurance of knee extensors and flexors, strength endurance of core muscles, body composition assessment through multifrequency bioelectrical impedance analysis (BIA) and full-scan dual-energy X-ray absorptiometry (DXA), hematologic and biochemical analyses of fasting venous blood samples, and plasma amino acid profiles using liquid chromatography – mass spectrometry. Data were analyzed by 3-way ANOVA (supplement × sex × time) with repeated measures on supplement and time. Common parameters of BIA and DXA (i.e., lean body mass, percentage lean body mass, fat mass, and percentage fat mass) were analyzed by Spearman’s correlation and Wilcoxon’s signed-rank test. Statistical significance was declared at p < 0.05.RESULTS: After 6 weeks of HIFT, upper-body strength (p < 0.001) and core muscle endurance improved (p < 0.001), while lower-body peak torque declined slightly (p < 0.05), regardless of protein supplementation. Total body (p = 0.004) and lean body (p = 0.033) mass increased, regardless of supplementation, according to BIA but not according to DXA. BIA and DXA parameters were significantly correlated (r = 0.811–0.966) but differed between methods (p < 0.001), with BIA overestimating lean body mass. A positive correlation was found between the changes in core endurance and lean trunk mass (r = 0.218, p = 0.039). Protein supplementation affected the serum urea (p = 0.004) and total cholesterol (p = 0.005) concentrations, with urea being higher in protein compared to placebo supplementation and total cholesterol being higher in placebo compared to whey protein supplementation, although these differences were of small clinical relevance. Training induced notable hematologic and amino acid changes, including hemodilution, increased leukocyte and platelet counts (p < 0.05), increased Leu, Pro, and Trp concentrations, and decreased Arg, Asn, Gln, Gly, and Lys concentrations (p < 0.05). Lastly, differences between sexes were observed, including a higher total plasma amino acid concentration in men compared with women (p = 0.012).CONCLUSION: Short-term HIFT induced some favorable adaptations in performance and lean mass in recreationally trained men and women, independent of protein supplementation. While whey and egg protein supplementation influenced selected biochemical markers, it had no impact on performance or body composition. Thus, training emerged as a more potent modulator of physiological and biochemical responses than protein supplementation. These novel findings emphasize the physiological robustness of HIFT and suggest that protein supplementation may exert only modest effects. Future research should explore longer interventions, sex-specific responses, and individualized supplementation strategies to optimize HIFT outcomes.

ΣΚΟΠΟΣ: Η υψηλής έντασης λειτουργική προπόνηση (High-Intensity Functional Training – HIFT) είναι μια πολυαρθρική μορφή άσκησης που συνδυάζει ασκήσεις αντοχής και αντιστάσεων σε πρότυπο διαλειμματικής υψηλής έντασης, βασισμένη στη μεθοδολογία CrossFit. Αν και η HIFT είναι γνωστό ότι βελτιώνει τη σωματική σύσταση, την καρδιοαναπνευστική ικανότητα και τη μυϊκή απόδοση, ο ρόλος των συμπληρωμάτων πρωτεΐνης στην ενίσχυση αυτών των προσαρμογών παραμένει ανεπαρκώς διερευνημένος. Η παρούσα διδακτορική έρευνα είχε ως στόχο να εξετάσει τις επιδράσεις δύο πρωτεϊνικών συμπληρωμάτων (πρωτεΐνη λευκώματος αυγού και πρωτεΐνη τυρογάλακτος) έναντι εικονικό συμπληρώματος (μαλτοδεξτρίνη), σε συνδυασμό με βραχυπρόθεσμη HIFT, στην απόδοση, τη σωματική σύσταση, τις αιματολογικές και βιοχημικές μεταβλητές, καθώς και το προφίλ των αμινοξέων του πλάσματος σε προπονημένους άνδρες και γυναίκες που συμμετείχαν σε HIFT. ΜΕΘΟΔΟΣ: Τριάντα άτομα (20 άνδρες, 10 γυναίκες), ηλικίας 23–55 ετών, ολοκλήρωσαν τρεις περιόδους παρέμβασης διάρκειας 6 εβδομάδων σε τυφλή για τους ερευνητές, τυχαιοποιημένη, με τριπλή διασταυρούμενη σχεδίαση και αντισταθμισμένη σειρά, με διαστήματα αποχής 2 εβδομάδων μεταξύ των περιόδων. Κατά τη διάρκεια κάθε περιόδου, οι συμμετέχοντες κατανάλωναν 0,6 g/kg/ημέρα είτε πρωτεΐνη λευκώματος αυγού, είτε πρωτεΐνη τυρογάλακτος, είτε μαλτοδεξτρίνη, ενώ ακολουθούσαν ισοενεργειακές δίαιτες που παρείχαν 1,0 g/kg/ημέρα πρωτεΐνης. Η σύσταση αμινοξέων των δύο συμπληρωμάτων πρωτεΐνης ήταν παρόμοια, με τα απαραίτητα αμινοξέα να αντιστοιχούν στο 43% και 47% του συνόλου, αντίστοιχα. Οι μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν πριν και μετά από κάθε περίοδο παρέμβασης: VO₂max, μέγιστη δύναμη και σχέση δύναμης–ταχύτητας στις πιέσεις ώμων, μέγιστη ροπή και αντοχή στη δύναμη καμπτήρων και εκτεινόντων του γονάτου, αντοχή δύναμης μυών του κορμού, αξιολόγηση σωματικής σύστασης με βιοηλεκτρική εμπέδηση (BIA) και απορροφησιομετρία διπλής ενέργειας ακτίνων Χ (DXA), αιματολογικές και βιοχημικές αναλύσεις δειγμάτων φλεβικού αίματος νηστείας, καθώς και ανάλυση του προφίλ αμινοξέων του πλάσματος μέσω υγρής χρωματογραφίας – φασματομετρίας μαζών. Τα δεδομένα αναλύθηκαν με τριπλή παραγοντική ανάλυση διακύμανσης (συμπλήρωμα × φύλο × χρόνος) με επαναλαμβανόμενες μετρήσεις στο συμπλήρωμα και το χρόνο. Οι κοινές μεταβλητές BIA και DXA (άλιπη μάζα σώματος, ποσοστό άλιπης μάζας, λιπώδης μάζα και ποσοστό λιπώδους μάζας) αναλύθηκαν με συσχέτιση Spearman και δοκιμή Wilcoxon. Η στατιστική σημαντικότητα ορίστηκε στο p < 0.05. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ: Μετά από 6 εβδομάδες HIFT, παρατηρήθηκε σημαντική βελτίωση στη δύναμη των χεριών (p < 0.001) και στην αντοχή των μυών του κορμού (p < 0.001), ενώ η μέγιστη ροπή των κάτω άκρων μειώθηκε ελαφρώς (p < 0.05), ανεξαρτήτως συμπληρώματος. Η συνολική και η άλιπη μάζα σώματος αυξήθηκαν σύμφωνα με τη μέθοδο BIA (p = 0.004 και p = 0.033, αντίστοιχα), αλλά όχι σύμφωνα με τη DXA. Οι παράμετροι BIA και DXA είχαν υψηλή συσχέτιση (r = 0.811–0.966), ωστόσο διέφεραν σημαντικά (p < 0.001), με τη BIA να υπερεκτιμά την άλιπη μάζα. Παρατηρήθηκε θετική συσχέτιση μεταξύ της μεταβολής στην αντοχή του κορμού και της μεταβολής της άλιπης μάζας του κορμού (r = 0.218, p = 0.039). Τα συμπληρώματα πρωτεΐνης επηρέασαν τα επίπεδα ουρίας (p = 0.004) και ολικής χοληστερόλης (p = 0.005), με την ουρία να είναι υψηλότερη με την πρωτεΐνη τυρογάλακτος σε σύγκριση με το εικονικό συμπλήρωμα, ενώ η ολική χοληστερόλη ήταν χαμηλότερη με την πρωτεΐνη τυρογάλακτος από ό,τι με το εικονικό συμπλήρωμα, αν και οι διαφορές ήταν μικρής κλινικής σημασίας. Η προπόνηση προκάλεσε σημαντικές αιματολογικές μεταβολές, όπως αιμοαραίωση, αύξηση λευκοκυττάρων και αιμοπεταλίων (p < 0.05), αύξηση των συγκεντρώσεων Leu, Pro και Trp, και μείωση των Arg, Asn, Gln, Gly και Lys (p < 0.05). Τέλος, παρατηρήθηκαν διαφορές μεταξύ φύλων, με τους άνδρες να παρουσιάζουν υψηλότερη συνολική συγκέντρωση αμινοξέων του πλάσματος συγκριτικά με τις γυναίκες (p = 0.012). ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ: Η βραχυπρόθεσμη HIFT προκάλεσε ευνοϊκές προσαρμογές στην απόδοση και την άλιπη μάζα σώματος σε προπονημένους άνδρες και γυναίκες, ανεξάρτητα από τα συμπληρώματα πρωτεΐνης. Αν και τα συμπληρώματα λευκώματος αυγού και πρωτεΐνης τυρογάλακτος επηρέασαν ορισμένους βιοχημικούς δείκτες, δεν είχε ουσιαστική επίδραση στην απόδοση ή τη σωματική σύσταση. Επομένως, η προπόνηση αναδείχθηκε ως ισχυρότερο ερέθισμα των φυσιολογικών και βιοχημικών αποκρίσεων σε σύγκριση με τα συμπληρώματα πρωτεΐνης. Τα ευρήματα αυτά υπογραμμίζουν την αποτελεσματικότητα της HIFT και υποδεικνύουν ότι τα συμπληρώματα πρωτεΐνης ενδέχεται να έχουν μόνο περιορισμένες επιδράσεις.