A kalória valóban kalória? Az alacsony szénhidráttartalmú étrend metabolikus előnye

Anssi H Manninen

1 Advanced Research Press, Inc., Setauket, New York, USA

Absztrakt

A termodinamika első törvénye előírja, hogy a testtömeg állandó marad, ha a kalóriabevitel megegyezik a kalóriakiadással. Meg kell azonban jegyezni, hogy a különböző étrendek különböző biokémiai utakhoz vezetnek, amelyek nem egyenértékűek, ha a termodinamika törvényeivel helyesen összehasonlítják őket. Nem helyénvaló azt feltételezni, hogy az ételfogyasztás és az energiamérleg szempontjából csak az étrendi kalóriák bevitele és a súlymegőrzés számít. Jól kontrollált tanulmányok azt sugallják, hogy a kalóriatartalom nem lehet olyan előrejelző a zsírvesztés szempontjából, mint a csökkent szénhidrátfogyasztás. Biológiailag a kalória bizony nem kalória. Az ideális fogyókúrás étrend, még ha létezik is, még meghatározandó, de a magas szénhidráttartalmú/alacsony fehérjetartalmú étrend sok elhízott egyén számára kielégítő lehet.

Bevezetés

Termodinamika és fogyókúra

Albert Einstein szerint "a klasszikus termodinamika. Az egyetlen egyetemes tartalom fizikai elmélete, amellyel kapcsolatban meggyőződésem, hogy az alapfogalmak alkalmazhatóságának keretein belül soha nem fogják megdönteni [4]". A termodinamika első törvénye valóban leírja a testtömeggel kapcsolatos egyik legfontosabb alapelvet. Az alaptétel szerint az energiát nem lehet létrehozni vagy megsemmisíteni, hanem egyik formáról a másikra átalakítani. A termodinamika első törvénye a következőképpen írható:

ahol ΔE az energiaraktárak változása bármely folyamat során, q a folyamat során keletkező hő, w pedig a munka. Az energiamérleg-egyenlet azt diktálja, hogy a testtömeg energiapotenciálja állandó marad, ha a kalóriabevitel megegyezik a kalóriakiadással [5]. Egyszerűen kijelentette,

Mint Feinman és munkatársai [6-8] tárgyalták, bár ez az elv mindig érvényes, ennek a törvénynek az alkalmazása az élő szervezeteken belül nem egyszerű. Szigorúan véve, ahogy írták, a fent említett egyenlet csak zárt rendszerekre vonatkozik, amelyek közel állnak az egyensúlyhoz, és amelyek nem hajtanak végre kémiai reakciókat [5]. Ha az anyag cserélhető a rendszer és a környezet között, akkor a rendszer nyitott. Valójában minden élő szervezet nyitott rendszer [4]. Az életformák a környezetből táplálékot vesznek fel és felhasználják a testhőmérséklet fenntartására, valamint a test biokémiai útjainak futtatására. Nyilvánvaló, hogy az élő szervezetek is messze vannak az egyensúlytól. A termodinamika második törvényét is figyelembe kell venni. A második törvény azt mondja nekünk, hogy a folyamatok mindig a véletlenszerűség vagy a rendellenesség (entrópia) irányába mennek. Valahányszor energiát cserélnek, a hatékonyság tökéletlen lesz, és egy kis energia távozik - általában hő formájában -, ezáltal növelve az univerzumban az entrópiát [9]. Fontos, hogy a makrotápanyagok által követett metabolikus utak nagyon eltérőek lehetnek a hormonális állapot és az enzimatikus aktivitás különbségei miatt [6,7].

Miért elősegítik az alacsony szénhidráttartalmú diéták a fogyást

Az alacsony szénhidráttartalmú étrendhez kapcsolódó hormonális változások közé tartozik az inzulin keringési szintjének csökkenése és a megnövekedett glükagonszint, ami a foszfoenol-piruvát-karboxikináz, a fruktóz-1,6-bifoszfatáz és a glükóz-6-foszfatáz aktivációjához vezet, valamint a piruvát-kináz gátlásához vezet., 6-foszfofrukto-1-kináz és hexokináz, előnyben részesítve a glükoneogenezist a glikolízissel szemben. A glükoneogenezis energiafogyasztó folyamat, mivel 1 mol glükóz piruvát vagy laktát szintéziséhez 6 mol ATP-t fogyasztanak [10]. A glükoneogén aminosavak glükózzá történő átalakítása még több energiát igényel, mivel ATP-re van szükség a nitrogén karbamidként történő elhelyezéséhez [10]. Továbbá az alacsony szénhidráttartalmú étrend növeli a testfehérjék forgalmát; és a fehérjék forgalmának fenntartását szolgáló energiafüggő folyamatok (1. táblázat, 1. táblázat), beleértve a szintézist, hajtogatást, célzást, szabályozási folyamatokat és a fehérje lebontását, a test energiaháztartásának átfogó költsége lényegesen magasabb, mint korábban felismerték [11].

Asztal 1

A fehérje anyagcseréjéhez kapcsolódó néhány energiafüggő folyamat

Folyamatok	Leírás
Fehérje forgalom	Beavatási komplexek képződése *; peptidkötés szintézise
RNA forgalom	Riboszomális RNS; transzfer RNS; a messenger előtti RNS splicingje; és a messenger RNS
Szabályozási folyamatok	Reverzibilis foszforilezés, GTP-GDP csereproteinek, ionpumpák és csatornák, második hírvivők
Nitrogén anyagcsere	Glutamin/glutamát ciklus; glükóz/alanin ciklus; karbamid szintézis

* Az 1. referenciától adaptálva

Az alacsony szénhidráttartalmú étrendben gyakran sok a fehérje. Egy nemrégiben végzett tanulmány kimutatta, hogy az étkezés utáni termogenezis 100% -kal nőtt a magas fehérjetartalmú/alacsony zsírtartalmú étrendben, szemben a magas szénhidráttartalmú/alacsony zsírtartalmú étrenddel egészséges egyéneknél [12]. Végül a ketogén étrendet a szabad zsírsavak emelkedése jellemzi, ami a mitokondriális függetlenítő fehérjék fokozott transzkripciójához és a peroxiszomális β-oxidációhoz vezet [13]. A szétkapcsolódó fehérjék lehetővé teszik, hogy a légzési lánc által előállított protongradiens újra belépjen a mitokondriumba olyan utakkal, amelyek megkerülik az F1 ATPázt, ami az ATP helyett inkább hőtermeléshez vezet. A peroxiszómákkal β-oxidáción áteső zsírsavaknak nincs energiatakarékossági mechanizmusuk, és kizárólag hőtermelést eredményeznek [13]. Fontos lényege, hogy ez anyagcsere-hatékonysághoz vezet.

Az alacsony szénhidráttartalmú főbb cikkek kritikai áttekintése

A fogyás összetétele

Hyperinsulinemia és testtömeg

Ezenkívül egyre több bizonyíték áll rendelkezésre arra vonatkozóan, hogy az alacsony glikémiás étrend a kalóriabeviteltől függetlenül befolyásolja a testtömeget és a nyugalmi energiafelhasználást is. Például egy keresztezett vizsgálatban Augus és mtsai. közepesen túlsúlyos fiatal férfiaknál összehasonlította a magas glikémiás, korlátozott energiájú étrendet egy izokaloros, alacsony glikémiás étrenddel, és arról számolt be, hogy a pihenő energia-ráfordítás 10,5% -kal csökkent a magas glikémiás étrendhez viszonyítva, míg az alacsony glikémiás étrend 4,6% -kal [29]. Némi érdekesség, hogy az alfa-glükozidáz inhibitorok, az orális hipoglikémiás szerek egy csoportja, amely lassítja a keményítő emésztését a gyomor-bél traktusban, nemcsak a glikémiás kontroll mértékét javítja, hanem szerény súlycsökkenést is eredményez [30].

Következtetés

Köszönetnyilvánítás

Köszönöm prof. Richard Feinman-nak (Biokémiai Tanszék, SUNY Downstate Medical Center, Brooklyn, NY) a hasznos tanácsokat.