Diéta versus testtömeg-fogyás és karbantartás: összpontosítson a triptofánra

Strasser Barbara

1 Orvosi Biokémiai Osztály, Biocenter, Innsbruck Medical University, Innsbruck, Ausztria.

Dietmar Fuchs

2 Biológiai Kémia Osztály, Biocenter, Innsbruck Medical University, Innsbruck, Ausztria.

Absztrakt

A hangulati zavar, a fogyás vagy a hízás leállítása képtelensége és a szénhidrát utáni vágy közötti összefüggést sok túlsúlyos vagy egyre növekvő ember nyilvánítja meg. Egy nemrégiben végzett tanulmányban megfigyeltük, hogy az alacsony kalóriatartalmú fogyókúrás étrend nemcsak a leptin szintjét, hanem az esszenciális aminosav triptofán (TRP) szintjét is jelentősen csökkentette. A TRP zavart metabolizmusa befolyásolhatja a szerotonin bioszintézisét, és ezáltal növelheti a hangulati zavarokra és a szénhidrát utáni vágyra való hajlamot, növelve a súlycsökkentő programok abbahagyásának valószínűségét. Alternatív megoldásként a mérsékelt testmozgás - erős inger a gyulladásos proinflammatorikus citokinek modulálására (csökkentésére/normalizálására), amely befolyásolhatja a TRP szintjét - hasznos lehet a hangulati állapot javításában és az ellenőrizetlen súlygyarapodás megakadályozásában. Ezzel szemben a túlzott testmozgás a TRP lebomlását idézheti elő, amikor a proinflammatorikus kaszkádokat és a TRP-t lebontó indoleamin-2,3-dioxigenáz-1 enzimet stimulálják, ami neuropszichiátriai tünetekhez vezethet, például fáradtsághoz és rossz hangulathoz.

Bevezetés

Ma már több mint 2,1 milliárd ember - a világ népességének közel 30% -a - túlsúlyos vagy elhízott. 1 Az elhízás tehát globális járványnak tekinthető, és ezáltal jelentős közegészségügyi problémának. A túlsúlyra és az elhízásra egyaránt jellemző a testzsír túlzott mértékű felhalmozódása, és ez fokozott kockázatot jelent a szív- és érrendszeri betegségek, egyes ráktípusok és az általános halálozás szempontjából. 2 A legfrissebb bizonyítékok az elhízás hasonló káros hatásait mutatták az agyban. 3 Különösen a hasi elhízás jár jelentős metabolikus változásokkal, amelyek a középkorban még fiatalabb, nem klinikai (= általános) populációkban befolyásolják a központi idegrendszert. 4 Ezenkívül feltételezik, hogy az elhízás szerepet játszik a demenciában 5 szenvedő és mentális rendellenességekben szenvedő betegek kognitív deficitjeiben. 6 Az elhízás hátterében álló okok nincsenek jól megértve; azonban valószínű, hogy mind a gének, mind a környezeti tényezők, különösen a fizikai aktivitás életkorral összefüggő csökkenése, hozzájárulnak ehhez a problémához. 7

Az életmód módosítását, különösen az étrend, a fizikai aktivitás és a testmozgás megváltoztatását tekintik az elhízás kezelésének sarokkövének. 16 Azonban az áldozatok betartják az étrendet és a testmozgást, gyakran korlátozottak, és az első hat hónap után abbahagyhatják, mielőtt elérnék céljaikat. Nemrégiben megfigyeltük, hogy az alacsony kalóriatartalmú fogyókúrás étrend nemcsak a leptin szintjét, hanem a TRP szintjét is jelentősen csökkentette. 18 A TRP zavart metabolizmusa befolyásolhatja a szerotonin bioszintézisét, és ezáltal növelheti a hangulati zavarokra és a szénhidrát utáni vágyra való hajlamot, növelve a súlycsökkentő programok abbahagyásának valószínűségét (1. ábra). Másrészt a mérsékelt testmozgás - egy erős inger a proinflammatorikus citokinek modulálására, amely befolyásolhatja a TRP szintjét - hasznos lehet a hangulati állapot javításában és az ellenőrizetlen súlygyarapodás megakadályozásában. 19.

Az alacsony és nagyon alacsony kalóriatartalmú étrend az esszenciális aminosav triptofán hiányához vezet az elégtelen étrendi bevitel miatt (felső grafikon), míg a KYN/TRP arányt (alsó grafikon) ez nem befolyásolja. 18.

Jelen áttekintés célja, hogy rövid áttekintést adjon az étrend és a testmozgás súlykontrollra gyakorolt hatásairól, és leírja a TRP-anyagcsere fontos szerepét a diétás beavatkozások során, fizikai testmozgással kombinálva. Az irodalom áttekintését a PubMed adatbázisán keresztül végeztük, hogy azonosítsuk a releváns tanulmányokat, különösen az elmúlt 10 évben. A következő kulcsszavakat használták önmagukban vagy különféle kombinációkban: diéta, testmozgás, hangulat, triptofán, fogyás és fenntartás. Az eredeti és az áttekintő cikkek referencia listáit szintén felülvizsgálták a további releváns tanulmányok azonosítása érdekében.

Diéta- versus testmozgás okozta fogyás

Gyakori következményként a kalória-korlátozó fogyókúrás étrendek, különösen, ha kevés szénhidrátot és magas fehérjetartalmú makrotápanyag-tartalmat tartalmaznak, sok fogyókúrázót arra késztetnek, hogy visszatérjenek régi étkezési szokásaikhoz, többet esznek és szénhidrátban gazdag ételeket használnak, hogy jobban érezzék magukat, amely a súlygyarapodás gyakori oka, az úgynevezett jo-jo hatás. Egy nemrégiben készült tanulmányban az esszenciális aminosav TRP 18 koncentrációja szignifikánsan csökkent kalóriabehatár-súlycsökkentő étrenddel, és a legalacsonyabb TRP-koncentrációt a legalacsonyabb kalóriabevitelű egyének csoportjában figyelték meg. A TRP-szint csökkenése a kalória-korlátozó étrend alatti csökkent bevitelre utalhat, mivel nem volt összefüggésben az egyének immunaktivációs státusával, amely változatlan maradt. A plazma TRP diétázásra adott válaszában azonban nemi különbségek lehetnek. Például nőknél, de férfiaknál nem, a fogyókúra jelentősen csökkentette a plazma teljes és szabad TRP-értékét, ami azt jelzi, hogy a diéta megváltoztatja a nők agyi szerotonin működését, talán a plazma TRP elérhetőségének csökkenése következménye. 46

A kalóriakorlátozás csökkenti a pihenést és a teljes energiafelhasználást. 47 A fogyás visszanyerését elősegítő energiafelhasználás csökkenése jóval a dinamikus fogyás időszakát követően is fennáll. 48 A PONDS LOST tanulmány megállapításai megerősítették a teljes energiafelhasználás csökkenését, amelynek főként a nyugalmi energia kiadások csökkenése járult hozzá mind a férfiak, mind a nők esetében. A szerzők továbbá megállapították, hogy csökken a fizikai aktivitásból fakadó energiafelhasználás, mivel csökken az étrendi szénhidrát, majd a zsírtartalmú étrendben csökken a sovány testtömeg.

Így a fogyás mind fiziológiai, mind pszichológiai változásokhoz vezet, amelyek elősegítik a későbbi súlygyarapodást. A súly visszaszerzésének tendenciája legyőzéséhez olyan testmozgás és étrendi stratégiák tartozhatnak, amelyek javítják a betartást, ellensúlyozzák a fiziológiai és viselkedési adaptációkat, és helyreállítják az egyensúlyt a bevitel és a kiadások között. 50

A fogyás fenntartásának javítása

Bár sok embernek sikerül fogyni diétával, a testsúly fenntartása kihívást jelent, függetlenül a fogyáshoz használt kezdeti modalitástól. A korlátozó étrend hosszú távú betartását megnehezíti a fogyás okozta energiafelhasználás csökkenése, de az étvágyat fokozó perifériás hormonjelek változásai miatt is. 51 Ennélfogva a legtöbb fogyókúra utólag visszaszerzi a lefogyott súly nagy részét vagy egészét. A testmozgás és a viselkedési beavatkozások segíthetik az egyéneket a fogyás fenntartásában, mivel az edzésprogramok a válaszokat abba az irányba módosítják, amely várhatóan növeli a jóllakottságot, és lehetővé teszi a fogyást és/vagy a fenntartást. 50

A súly mechanizmusai a fogyás után visszanyerik

A súlycsökkenés kompenzációs változásokhoz vezet a homeosztatikus folyamatokban, ideértve az energiafogyasztás, a szubsztrát anyagcsere és az étvágyszabályozásban szerepet játszó hormonutak változását, amelyek fokozott éhséget és energiatárolást eredményeznek, elősegítve a súly visszanyerését. 51 Egy nemrégiben készült áttekintésben MacLean és mtsai. 52 összefoglalta azokat az adaptációkat az energiakorlátozott fogyáshoz, amelyekről azt gondolják, hogy elősegítik a súly visszanyerését. A fogyás során az anyagcsere-szükséglet csökken (i) a testtömeg csökkenése, (ii) csökkentett élelmiszer-fogyasztás és (iii) a perifériás szövetek metabolikus hatékonyságának függvényében. A perifériáról érkező neuroendokrin jelek az energia kimerüléséről és az alacsony étrend-hozzáférhetőségről - az éhség jeleinek kedvezve - üzenetet közvetítenek a hipotalamuszba és a hátsó agyba, amelyek az energiaegyensúly szabályozásának elsődleges vezérlőközpontjai. A válasz az, hogy növekszik az étvágy és csökken az energiafogyasztás, amit energiahiánynak neveznek. 52 A csökkent súly fenntartása érdekében az étkezés mennyiségét arra kell korlátozni, hogy az elfogyasztott energiát elnyomják, vagy fokozni kell a testmozgáshoz való ragaszkodást az étvágy és a kiadások közötti különbség csökkentése érdekében.

A biológia ellensúlyozása fizikai gyakorlással

A TRP nemcsak a szerotonin biokémiai útjának előfutára, hanem kulcsfontosságú elem a nikotinamid-adenin-dinukleotidok, a NAD és a NADH képződésében is a KYN útvonalon keresztül. 80 Az edzés közbeni potenciális jelek között szerepel a megnövekedett NAD +/NADH. A testmozgás intenzitásának növekedésével a citoszolos NAD +/NADH arány csökken a laktát felhalmozódásával. A NAD + szabályozza a sirtuinok (SIRT) és a peroxiszóma proliferátor által aktivált receptor-y koaktivátor (PGC-1α) expresszióját. A fokozott SIRT1 és PGC-1α aktivitások a mitokondriális funkció és az edzés teljesítményének javulásával és az obesogén táplálkozás elleni védelemmel társulnak. A közelmúltban felfedeztek egy olyan mechanizmust, amely révén a PGC-1α1 túlzott expressziója az izmokban utánozza a testmozgás antidepresszáns hatásait, elősegítve a KYN aminotranszferáz expresszióját. Ily módon megakadályozzák a KYN átjutását a vér-agy gáton és az idegi plaszticitás megzavarását. 84.

Meg kell azonban különböztetni a szabadidős fizikai tevékenységet (olyan tevékenységet, amelyet az emberek szabadidejükben folytatnak, és amelyet az emberek élveznek, és amelyet az emberek szociálisan megváltó értékként ismernek el) az ismételt magas szintű edzésektől vagy az intenzív állóképességi sportoktól. Noha a minden második napon végzett szabadidős fizikai aktivitás a fent említett pozitív hatást gyakorolja a fiziológiai utakra és paraméterekre, az ismételt magas szintű tevékenységek könnyen negatív nettó hatás felé fordulhatnak. A kimerítő fizikai aktivitás jelentősen befolyásolja a gyulladásos kaszkádokat, amelyek számos proinflammatorikus citokint tartalmaznak, például interferon-y-t és lefelé áramló biokémiai utakat. 96, 97 Ez magában foglalja az aminosav-profilok megváltoztatását is, például egy fél vas-triatlon alatt és után. 91 Ezek az adatok jól illeszkednek ahhoz a megfigyeléshez, hogy az intenzív edzés gyorsított TRP lebontással és megnövekedett KYN/TRP-vel társult. 79

Érdekes módon az intenzív vagy mérsékelt fizikai aktivitások kontrasztos hatást fejthetnek ki a neuropszichiátriai áramkörökre is (2. ábra). Az akut és mérsékelt fizikai gyakorlatok, például a nem versenyképes fizikai gyakorlatok, például a kocogás, növelik a GTP-ciklohidroláz-1 (GCH1) aktivitását, és hozzájárulnak a pteridin-származékok fokozott termeléséhez. 98 Ezzel szemben nemrégiben készült tanulmányunkban kimutatták a fenilalanin és a PHE/TYR koncentrációinak csökkenését kimerítő gyakorlással, 79 ami a PAH aktivitás csökkenését jelzi, ami a tetrahidrobiopterin (BH4) csökkenésének lehet a következménye. 99 Ugyanebben a populációban a nitritszint csökkent (nem publikált adatok), ami a csökkent BH4 csökkenéshez kapcsolódó alacsonyabb NO • termelés másik következményét jelentheti. Sajnos a BH4 közvetlen mérése szinte lehetetlen, mert csak nagyon szigorú előzetes analitikai intézkedések korlátozhatják ennek a vegyületnek az oxidatív veszteségét, és gyakorlatilag laboratóriumi állat- vagy in vitro vizsgálatokra korlátozhatják.

A mérsékelt (felső grafikon) és az intenzív (alsó grafikon) testmozgás hatásának hipotézise egészséges emberben a triptofán lebomlására és az 5-hidroxi-triptamin (szerotonin) termelésére: A testmozgás előgyulladásos immunválaszt vált ki, amely összefüggésben áll az IDO1 indukciója. Ezzel párhuzamosan a GCH1 aktiválódik, ami BH4 termeléséhez vezet, amely számos aminosav-hidroxiláz, köztük a triptofán-5-hidroxiláz szükséges kofaktora. Mérsékelt helyzetben (felső grafikon) a BH4 növekedése képes kompenzálni a triptofán esetleges veszteségét az IDO1 aktivitása miatt, a szerotonin fokozott elérhetősége fokozza a hangulatot. Hosszan tartó vagy nehéz (= intenzív) edzés utáni helyzetben (alsó grafikon) azonban ez már nem igaz. A magas szintű ROS-termelés csökkentheti a BH4 élettartamát, és a sportolók elégtelen szerotoninellátással és alacsony hangulattal szembesülhetnek.

Ennek ellenére az adatok jól illeszkednek a meglévő szakirodalomhoz, amely azt mutatja, hogy az akut állóképességi edzés növelheti a szerotonin elérhetőségét, amint azt a periférián is megmutatta a szabad TRP fokozott koncentrációja. 100 A negatív hangulat patogenezise minden bizonnyal multifaktoriális, a TRP és a szerotonin anyagcsere valamivel nagyobb jelentőségű lehet, és a reaktív oxigénfajok (ROS) és a BH4 implikálása jelenleg még mindig inkább spekulatív, bár a depresszió BH4-tel történő sikeres terápiájáról már több éve beszámoltak korábban. 101

Arra a következtetésre juthatunk, hogy a mérsékelt testmozgás fokozza a neurotranszmitterek, például a szerotonin, a noradrenalin, az adrenalin és a dopamin termelését, és ezáltal hozzájárulhat a hangulat fokozásához. 102 Úgy tűnik azonban, hogy a szabadidős tevékenység során csak alkalmanként két vagy három napos időközönként végzett sportok gyakorolják ezt a jótékony hatást az általános közérzetre, míg az intenzív edzés inkább hátrányosan befolyásolja mind a hangulatot, mind az immunrendszer működését. 104

Következtetés

Lábjegyzetek

AKADÉMIAI SZERKESZTŐ: Gilles Guillemin, főszerkesztő

TÁRSASÁGI ÁTTEKINTÉS Öt szakértői véleményező közreműködött a szakértői jelentés elkészítésében. A bírálók jelentése összesen 1896 szó volt, az akadémiai szerkesztőhöz intézett bármilyen bizalmas megjegyzést leszámítva.

FINANSZÍROZÁS: A szerzők nem fednek fel külső finanszírozási forrásokat.

VERSENY ÉRDEKEK: A szerzők nem fednek fel esetleges összeférhetetlenséget.

A cikk független szakértői vak szakértői felülvizsgálat alá esik. Minden szerkesztői döntést független tudományos szerkesztő hozott. Benyújtáskor a kéziratot plágiumellenes szkennelésnek vetették alá. A közzétételt megelőzően minden szerző aláírt megerősítést adott arról, hogy egyetért a cikkek közzétételével és az összes alkalmazandó etikai és jogi követelménynek való megfeleléssel, ideértve a szerző és a közreműködő információk pontosságát, a versengő érdekek és finanszírozási források nyilvánosságra hozatalát, az emberi és állati etikai követelményeknek való megfelelést. a tanulmány résztvevői és a harmadik felek szerzői jogi követelményeinek való megfelelés Ez a folyóirat a Kiadványetikai Bizottság (COPE) tagja. Származás: a szerzőket felkérték, hogy nyújtsák be ezt a cikket.

Szerző közreműködései

A felülvizsgálat elkészítése és megtervezése: BS, DF Írta a cikk első tervezetét: BS. Közreműködött a cikk megírásában: BS, DF. A cikk felépítését és érveit közösen fejlesztették ki: BS, DF. Kritikus módosításokat hajtott végre és jóváhagyta a végleges verziót: BS, DF. Mindkét szerző áttekintette és jóváhagyta a végleges cikket.