Metabolikus alkalmazkodás a fogyáshoz: következmények a sportolóra

Eric T Trexler

1 Gyakorlási és sporttudományi tanszék, University of North Carolina, Chapel Hill, 209 Fetzer Hall, CB # 8700, Chapel Hill, NC 27599-8700, USA

Abbie E Smith-Ryan

1 Gyakorlási és sporttudományi tanszék, University of North Carolina, Chapel Hill, 209 Fetzer Hall, CB # 8700, Chapel Hill, NC 27599-8700, USA

Layne E Norton

2 BioLayne LLC, Tampa, FL, USA

Absztrakt

Az optimalizált testösszetétel versenyelőnyt biztosít a különféle sportágakban. A súlycsökkentés gyakori azoknál a sportolóknál, akik javítani akarják az erő-tömeg arányt, a mozdony hatékonyságát vagy az esztétikai megjelenést. Az energia korlátozása a keringő hormonok, a mitokondriális hatékonyság és az energiafelhasználás változásával jár, amelyek az energiahiány minimalizálását, a fogyás csillapítását és a súly visszanyerését segítik elő. Ez a cikk áttekinti a súlycsökkentéssel megfigyelt anyagcsere-adaptációkat, és ajánlásokat ad a sikeres testsúlycsökkentéshez és a hosszú távú csökkentett súlyú fenntartáshoz.

Bevezetés

Az energiahiányra adott endokrin válasz

Számos tanulmány eredményei azt mutatják, hogy a hipokalorikus étrendre adott általános endokrin válaszreakció elősegíti a fokozott éhségérzetet, csökkenti az anyagcserét és veszélyezteti a sovány tömeg fenntartását. Energiakorlátozással vagy nagyon alacsony zsírtartalommal járó vizsgálatok a leptin [1,10,28], az inzulin [1,2], a tesztoszteron [1,2,28] és a pajzsmirigyhormonok [1,29] csökkenését jelentik. Ezt követően a ghrelin [1,10] és a kortizol [1,30,31] növekedését jelentették az energia korlátozása mellett. Továbbá vannak bizonyítékok arra vonatkozóan, hogy a keringő hormon szintjének kedvezőtlen változásai továbbra is fennállnak, mivel az alanyok megpróbálják fenntartani a csökkent testsúlyt, még az aktív fogyás leállítása után is [32,33].

Fogyás és anyagcsere arány

Az egyén teljes napi energiafelhasználása (TDEE) számos különálló összetevőből áll (1. ábra). A legnagyobb komponens, a nyugalmi energiafelhasználás (REE) a bazális anyagcserére (BMR) utal [8]. A másik komponens, amelyet nem pihenő energiakiadásnak (NREE) nevezünk, tovább osztható testmozgás termogenezisére (EAT), testmozgás nélküli termogenezisre (NEAT) és az étel termikus hatására (TEF) [8].

A teljes napi energiafelhasználás (TDEE) összetevői. BMR = bazális anyagcsere sebesség; NEAT = nem testmozgás nélküli aktivitás termogenezise; TEF = az étel termikus hatása; EAT = testmozgási aktivitás termogenezise; REE = nyugalmi energiafelhasználás; NREE = nem pihenő energiafelhasználás. Maclean et al., 2011-ből adaptálva.

Az anyagcsere sebesség dinamikus jellegű, és a korábbi szakirodalom kimutatta, hogy az energia korlátozása és a fogyás az energiafelhasználás számos összetevőjét befolyásolja. A fogyás során a TDEE következetesen csökkenésről tanúskodik [38,39]. A súlycsökkenés metabolikusan aktív szövet elvesztését eredményezi, ezért csökkenti a BMR-t [38,39]. Érdekes módon a TDEE csökkenése gyakran meghaladja a testtömeg-csökkenés által előre jelzett nagyságot. Korábbi szakirodalom a TDEE túlzott csökkenését adaptív termogenezisként említi, és azt sugallja, hogy ez a kiindulási testsúly helyreállítását segíti elő [13-15]. Az adaptív termogenezis segíthet részben megmagyarázni a fogyás fennsíkjain tapasztalt növekvő nehézségeket az alacsony kalóriabevitel ellenére, valamint a fogyás utáni súlygyarapodás hajlandóságát.

A testmozgás termogenezise is csökken a súlycsökkenés hatására [40-42]. A mozgást magában foglaló tevékenységeknél egyértelmű, hogy a csökkentett testtömeg csökkenti az adott aktivitás teljesítéséhez szükséges energiát. Érdekes módon, ha külső súlyt adunk hozzá, hogy megfeleljen az alany alapsúlyának, az adott munkaterhelés teljesítéséhez szükséges energiafelhasználás az alapvonal alatt marad [41]. Feltételezték, hogy a vázizom hatékonyságának ez a növekedése összefüggésben lehet a fogyást kísérő tartós hipotireózissal és hipoleptinémiával, ami alacsonyabb légzési hányadost és nagyobb mértékű támaszkodást eredményez a lipid anyagcserére [43].

A TEF magában foglalja az élelmiszerből származó tápanyagok bevitele, felszívása, metabolizálása és tárolása során elfogyasztott energiát [8]. A TDEE nagyjából 10% -át a TEF-nek tulajdonítják [44,45], az értékek a diéta makroelem-összetétele alapján változnak. Míg a TEF relatív nagysága az energiakorlátozás hatására nem változik [46], az ilyen étrendi korlátozás kevesebb teljes kalória fogyasztását vonja maga után, és ezért csökkenti a TEF abszolút nagyságát [41,46]. A NEAT, vagy a „nem testmozgás” során elköltött energia, mint a ficánkolás vagy a normál napi tevékenységek, szintén energiahiánnyal csökken [47]. Bizonyítékok utalnak arra, hogy a NEAT egyik alkotóeleme, a spontán fizikai aktivitás csökken a korlátozott energiájú személyeknél, és még egy ideig elnyomott maradhat, miután az alanyok visszatérnek az ad libitum táplálékhoz [29]. A NEAT tartós elnyomása hozzájárulhat a testsúly helyreállításához a diéta utáni időszakban.

Az egyén testtömegének manipulálása érdekében az energiafogyasztást az egyén energiafogyasztása alapján kell beállítani. A fogyás vagy a csökkentett testsúly fenntartása összefüggésében ezt a folyamatot bonyolítja az energiafogyasztás dinamikus jellege. A súlycsökkenésre reagálva a TDEE, a BMR, az EAT, a NEAT és a TEF csökkenését figyelhetjük meg. Az adaptív termogenezis miatt a TDEE olyan mértékben csökken, amely meghaladja a testtömeg-veszteség által előre jelzett nagyságot. A kutatások azt mutatják, hogy az adaptív termogenezis és az energiafogyasztás csökkenése az aktív fogyás után is fennmarad, még azoknál az egyéneknél is, akiknél a testtömeg több mint egy évig fennmaradt [14,48]. Ezek a változások minimalizálják az energiahiányt, csillapítják a további testtömeg-csökkenést és elősegítik a testsúly visszanyerését a csökkent testsúlyú személyeknél.

A mitokondriális hatékonyság adaptációi

Kémiai reakciók sorozatának kell végbemennie az ATP kinyeréséhez a tárolt és elfogyasztott energia szubsztrátokból. Az aerob anyagcserében ez a folyamat magában foglalja a protonok mozgását a belső mitokondriális membránon. Amikor a protonokat ATP-szintáz szállítja, ATP keletkezik. A protonok a belső membránon is szivároghatnak a fehérjék (UCP) szétkapcsolásával [49]. Ebben a „független légzésben” energia szubsztrát oxidáció és oxigénfogyasztás lép fel, de a folyamat nem eredményez ATP-t. A protonszivárgás jelentősen hozzájárul az energiafelhasználáshoz, a patkányok BMR-jének nagyjából 20-30% -át teszi ki [50-52].

Kalória korlátozás esetén a proton szivárgása csökken [16-19]. A protein-1 és az UCP-3 szétkapcsolása, a barna zsírszövet (BAT) és a vázizomzat elsődleges UCP-je [53] különösen érdekes az energiakiadásban és a szét nem kapcsolt termogenezisben potenciálisan jelentős szerepük miatt. A csontváz izomzatának az energiafelhasználáshoz való nagy hozzájárulása [54] arra irányította a figyelmet, hogy az irodalom közölje az UCP-3 expresszió csökkenését az energiakorlátozás hatására [55,56]. A csökkent UCP-3 expresszió potenciálisan szerepet játszhat az energiafogyasztás csökkenésében, az UCP-3 expresszió pedig negatívan korrelál a testtömeg-indexdel, és pozitívan korrelál az alvás alatti anyagcsere sebességével [57]. Ezen összefüggések ellenére további kutatásokra van szükség az UCP-3 funkciójának és fiziológiai relevanciájának meghatározásához [58], mivel az UCP-3 és a fogyás tekintetében ellentmondásos eredményekről számoltak be [18].

Úgy tűnik, hogy a protein-1 szétkapcsolása kulcsfontosságú szerepet játszik a BAT szétválasztott termogén aktivitásában [59]. Az energiakorlátozás kimutatta, hogy csökkenti a BAT aktiválódását [60] és az UCP-1 expresszióját [61], ami az anyagcsere hatékonyságának növekedését jelzi. Az UCP-1 expresszióval együtt a pajzsmirigyhormon és a leptin befolyásolja a BAT-ban a nem kapcsolt légzés nagyságát. A pajzsmirigyhormon (TH) és a leptin a megnövekedett BAT-aktivációval társul, míg a glükokortikoidok ellenzik a leptin BAT-aktiváló funkcióját [59]. A bizonyítékok azt mutatják, hogy a TH kiemelkedő szerepet játszik a protonszivárgás nagyságának modulálásában [53], alacsony TH-szint a csökkent protonszivárgással jár [62]. Az energia-korlátozásra adott endokrin válasz, beleértve a megnövekedett kortizolt, valamint a csökkent TH és leptin [1,10,28-31] potenciálisan szabályozó szerepet játszhat a BAT-ban a nem kapcsolt légzésben. Nem világos, hogy a protonszivárgás és az UCP expresszió csökkenése fennmarad-e mindaddig, amíg a súly vissza nem tér az alapvonalhoz, de vannak bizonyítékok arra, hogy tartós alkalmazkodást javasolnak [19,55,56], amely tükrözi a TH és a leptin tartós csökkentését [32,33].

Gyakorlati alkalmazások a sportolók fogyásához

A hipokalorikus étrend számos alkalmazkodást vált ki, amelyek megakadályozzák a további fogyást és energiát takarítanak meg. Valószínűleg ezen adaptációk nagysága arányos az energiahiány nagyságával, ezért ajánlatos a lehető legkisebb hiányt hasznosítani, amely érezhető súlycsökkenést eredményez. Ez csökkentheti a fogyás ütemét, de gyengítheti azokat a kedvezőtlen adaptációkat, amelyek megkérdőjelezik a zsírtömeg sikeres csökkentését. A súlycsökkentést ebben az összefüggésben fokozatos folyamatnak kell tekinteni; amint a fogyás platóvá válik, az energiafogyasztást vagy a ráfordítást úgy kell beállítani, hogy „újra kinyissa” az energiahiányt. A nagy kalóriadeficitek valószínűleg nagyobb LBM-veszteséget is előidéznek [66,67], és veszélyeztetik a sportteljesítményt és a gyógyulást [68,69], amelyek kritikus jelentőségűek a sportolók számára. A strukturált rezisztencia képzési programban való részvétel [34] és az elegendő fehérjebevitel [35-37] szintén valószínűleg csökkenti az LBM veszteségeit. Ezenkívül a magas fehérjetartalmú étrend (≥25% PRO) a megnövekedett jóllakottsághoz és a termogenezishez kapcsolódik, ami jobb választást jelent a korlátozott kalóriatartalmú sportolók számára [70].

A metabolikus adaptáció elméleti modellje és az adaptációk csillapítására szolgáló lehetséges stratégiák. A/A/T hormonok = anabolikus, anorexigén és termogén hormonok; O/C hormonok = Orexigén és katabolikus hormonok. A szaggatott vonalak a gátlást jelentik.

A korlátozó étrend abbahagyása után röviddel a testtömeg gyakran visszatér a diéta előtti értékek felé [29,74,75]. Ez a testtömeg előnyösen zsírtömegként növekszik, az éhínség utáni elhízásként ismert jelenségben [29]. Míg a fogyás anyagcsere-adaptációi közül sok továbbra is fennáll, az energiafogyasztás drámai növekedése a zsírtömeg gyors felhalmozódását eredményezi. Gyakran előfordul, hogy az egyének „túlszárnyalják” a testzsír alapszintjét, és a karcsúbb egyének (köztük sok sportoló) hajlamosabbak lehetnek a túlhaladásra, mint az elhízottak [74,75]. Ilyen helyzetben az egyén megnövelheti a testzsír értékét az alapszint felett, ugyanakkor megtarthatja az anyagcserét, amelynek még nem sikerült teljesen helyreállnia. Bizonyítékok utalnak arra, hogy az adipocita hiperplázia előfordulhat a súly-visszanyerési folyamat korai szakaszában [76], és hogy a súlycsoportba tartozó sportolók ismételt súlycsökkenési és visszanyerési ciklusai hosszú távú súlygyarapodáshoz kapcsolódnak [77]. Ezért azok a sportolók, akik agresszívan fogyókúráznak egy versenyszezonban, és gyorsan visszanyerik a testsúlyukat, nagyobb kihívást jelenthetnek az optimális testösszetétel elérése a következő évszakokban.

Az étrend abbahagyását követő gyors zsírgyarapodás elkerülése érdekében a „fordított fogyókúra” is népszerűvé vált a testalkatú sportolók körében. Egy ilyen folyamat a kalóriabevitel fokozatos növelésével jár. Elméletileg egy kis kalóriatöbblet biztosítása hozzájárulhat a keringő hormon szintjének és az energiafogyasztásnak a diéta előtti értékek felé történő helyreállításához, miközben szorosan illeszkedik az energiafogyasztáshoz a regenerálódó anyagcsere sebességéhez a zsír felhalmozódásának csökkentése érdekében. Ideális esetben egy ilyen folyamat végül visszaállítaná a keringő hormonokat és az anyagcserét az alapszintre, miközben elkerüli a gyors zsírgyarapodást. Míg a sikeres fordított fogyókúrával kapcsolatos anekdotikus jelentések népszerűségének növekedéséhez vezettek, a hatékonyság értékeléséhez kutatásra van szükség.

Korlátozások

Bár a súlycsökkenéshez szükséges anyagcsere-adaptációkról jelentős kutatások folynak, a kutatások többségében ülő és túlsúlyos/elhízott állatmodelleket vagy alanyokat használtak fel. Ennek megfelelően a jelenlegi cikket korlátozza annak szükségessége, hogy ezeket az adatokat egy atlétikai népességre alkalmazzuk. Ha az elhízott populációkban leírt adaptációk az energiatakarékosságot szolgálják, és a fogyást túlélési mechanizmusként enyhítik, akkor feltételezhetjük, hogy az alkalmazkodások tovább fokozódhatnak egy karcsúbb, aktívabb populációban. Egy másik korlátozás az, hogy nincsenek kutatások az időszakos táplálkozás vagy a fordított fogyókúra hatékonyságáról hosszan tartó testsúlycsökkentés vagy a csökkent testsúly fenntartása esetén. Amíg ilyen kutatás nem áll rendelkezésre, ezek az anekdotikus módszerek csak mechanisztikus és elméleti szempontból értékelhetők.

Következtetés

A fogyás számos sportágban bevett gyakorlat. Akár a cél az erő/tömeg arány, a jobb esztétikai megjelenés, akár a hatékonyabb mozgás, a testösszetétel optimalizálása számos sportoló számára előnyös. Mivel ezek a sportolók energiahiányt hoznak létre, és alacsonyabb testzsírszintet érnek el, súlycsökkentő erőfeszítéseiket számos metabolikus adaptáció ellensúlyozza, amelyek fennmaradhatnak a testsúly fenntartása során. Az energiafelhasználás, a mitokondriális hatékonyság és a keringő hormon koncentrációjának változásai együttesen működnek a további súlycsökkenés csillapításában és az alapvonal testtömegének helyreállításában. A sportolóknak törekedniük kell ezen adaptációk nagyságának minimalizálására, az LBM megőrzésére, valamint a súlycsökkentés során megfelelő üzemanyag-teljesítményre és helyreállításra. E célok elérése érdekében ajánlott a fogyást fokozatosan, fokozatosan megközelíteni, kis energiahiány felhasználásával, a lassú fogyás biztosítása érdekében. A strukturált rezisztencia képzési programban való részvétel és a megfelelő fehérjebevitel szintén elengedhetetlen. További kutatásokra van szükség az időszakos táplálkozás és a fordított fogyókúra hatékonyságának igazolásához a hosszan tartó testsúlycsökkentés támogatásában és a diéta utáni zsírfelhalmozódás csillapításában.

Rövidítések

BAT: Barna zsírszövet; BF%: Testzsírszázalék; BMR: Alapanyagcsere sebesség; EAT: Gyakorlási aktivitás termogenezise; LBM: sovány testtömeg; NEAT: A testmozgás nélküli aktivitás termogenezise; NREE: Nem pihentető energiafelhasználás; REE: Pihentető energiafelhasználás; TDEE: Teljes napi energiafelhasználás; TEF: Az ételek termikus hatása; TH: Pajzsmirigy hormon; T3: trijód-tironin; UCP: Fehérje leválasztása.

Versenyző érdekek

A szerzők kijelentik, hogy nincsenek versengő érdekeik.

A szerzők hozzájárulása

Az ETT elkészítette a felülvizsgálati témát és elkészítette a kéziratot. Az AES elkészítette, elkészítette és átdolgozta a kéziratot. A LEN segített a kézirat elkészítésében és felülvizsgálatában. Minden szerző elolvasta és jóváhagyta a végleges kéziratot.