Metabolická adaptace a strašák jojo efekt

V rámci studia certifikace na výživového poradce pod záštitou akademie Ronnie.cz, bylo součástí také vypracování seminární práce na námi zvolené téma. Mnou zvolené téma byla tzv. metabolická adaptace. Téma mi osobně přijde velice zajímavé a myslím si, že by článek mohl čtenáři posloužit jako vhodné seznámení do dané problematiky.

Pár slov na úvod

Metabolická adaptace je velice důležitou součástí autoregulačních procesů lidského těla. Důvodem těchto procesů je snaha lidského organismu o zachování homeostázy a prakticky se jedná o přímou odpověď na dlouhodobou kalorickou restrikci.

Z praktického hlediska se jedná o velice důležitou část diety, která je však často opomíjena, ať už z důvodu nedostatečné edukace jednotlivce, nepochopení principů, či jiných důvodů.

Důležitost metabolické adaptace podtrhuje obzvlášť fakt, že nerespektování těchto principů může mít zcela negativní dopad na úspěch jedince z hlediska udržení redukce tukové tkáně po období diety. Studie na dané témata uvádí výsledky potvrzující fakt, že zhruba 80 procent lidí, kteří dokázali shodit alespoň 10 procent své tělesné váhy, výsledky nedokázali udržet a veškerou spálenou tukovou tkáň nabrali zpět či dokonce přibrali ještě něco navíc.

Celkový denní energetický výdej

Celkový denní energetický výdej (TDEE – Total Daily Energy Expenditure) vyjadřuje, jak je již dle názvu zřejmé, energetické potřeby jednotlivce na časovou jednotku 24 hodin. Existuje mnoho způsobů, jak TDEE odhadnout, všechny výpočty jsou však pouze odhady, které může chybně ovlivnit lidský či jiný faktor, v praxi je proto důležité následně zvolit empirický přístup, pozorovat změny jednotlivce na zvolený energetický příjem a v případě nutnosti provádět změny tak, aby podpořily námi zvolené výsledky.

Faktory ovlivňující hodnotu TDEE jednotlivce

TDEE je ovlivňováno mnoha faktory, mezi které se počítá věk, pohlaví, tělesná stavba (výška, množství aktivní tělesné hmoty a tukové tkáně), množství a intenzita prováděných aktivit. Dle jednotlivých faktorů lze usoudit, že energetické potřeby každého jednotlivce budou nabývat rozdílných hodnot, což jen potvrzuje důležitost individualního přístupu ke každému jednotlivci.

Výpočet TDEE

Pro odhad TDEE můžeme využít několik metod, asi nejrozšířenější z nich však bude multiplikace bazálního metabolismu a koeficientu aktivity. Jedná se o jednoduchý, avšak relativně přesný přístup, jehož formule pro výpočet zní:

TDEE = BMR * KA,

kde BMR označuje bazální metabolismu a KA označuje koeficient aktivity.

Pro výpočet bazálního metabolismu BMR se osobně klaním k Mullerově metodě, jelikož do výpočtu přihlíží i k aktivní svalové hmotě. Formule pro výpočet zní:

BMR (žena) =  (13.587 LBM) + (9.613 FM) + (198 0) – (3.351 AGE) + 674

BMR (muž) =  (13.587 LBM) + (9.613 FM) + (198 1) – (3.351 AGE) + 674,

kde LBM udává beztukovou hmotu v kilogramech, FM udává tukovou tkáň v kilogramech, AGE udává věk v rocích.

Určení KA udávají tzv. koeficienty aktivity:

1) sedavý životní styl: 1.2

2) lehká sportovní zátěž či sport 1-3x do týdne: 1.375

3) střední sportovní zátěž či sport 3-5x týdně: 1.55

4) těžká sportovní zátěž či sport 5-7x týdně: 1.725

5) velmi těžká sportovní zátěž, fyzicky náročná práce či dvoufázové tréninky: 1.9

Jako příklad výpočtu uvedu muže ve věku 30 let s váhou 80kg, podílem tukové tkáně 20% a sportujícím 3-5x týdně. Hodnoty dosadíme následovně:

BMR =  (13.587 64) + (9.613 16) + (198 1) – (3.351 30) + 674 = 1795

TDEE = 1795 * 1.55 = 2782

Výsledkem jsme získali odhad celkového energetického výdeje jednotlivce. Ten nám poslouží jako prvotní údaj, od kterého dále můžeme upravovat kalorický příjem dle cílů jednotlivce.

Komponenty celkového denního energetického výdeje

Pakliže bychom blíže zkoumali, co vše ovlivňuje TDEE, zjistíme, že výše popsaný vzorec pro jeho výpočet je pouze obecným zjednodušením. Reálně do TDEE započítáváme i proměnné EAT, TEF a NEAT. Každá z těchto jednotlivých složek svým způsobem přispívá k celkové denní energetické zátěži a při dlouhodobé kalorické restrikci podléhá specifickým změnám ve svém podílu z celku.

Význam jednotlivých složek ve výpisu níže:

BMR = basal metabolic rate (bazální metabolismus),

NEAT = non-excercise activity thermogenesis (termogeneze bez cvičení),

EAT = excercise activity thermogenesis (termogeneze se cvičením),

TEF = thermic effect of food(termický efekt potravin),

NREE = non-resting energy expenditure (aktivní energetický výdej),

REE = resting energy expenditure (energetický výdej v klidu).

Vliv kalorické restrikce na celkový denní energetický výdej

Pakliže mluvíme o vlivu kalorické restrikce na celkový denní energetický výdej, je třeba rozlišovat vnímání tohoto stavu a porušení energetické rovnováhy našeho organismu. V základě toto vnímání můžeme rozdělit do dvou rovin, kdy první z nich je vědomá, druhou je naopak tělesná.

Pro lepší vysvětlení, vědomí, neboli náš mozek, na dietu nahlíží jako na způsob redukce tělesného tuku. Víme co je našim cílem a v ideálním případě negativně, ale kontrolovaně, ovlivňujeme náš energetický příjem vůči našim tělesným energetickým potřebám.

Na druhou stranu, naše tělo vnímá kalorický deficit naprosto jinak. Proč? Z jednoduchého důvodu, naše tělo je velice důmyslný stroj a přežití je jeho hlavní účel. Pakliže se tedy na kalorický deficit podíváme z hlediska naší tělesné stránky, neuvidíme řízený proces, jehož účelem je redukce tuku. Naše tělo pouze vnímá, že se mu nedostává potřebné množství energie potřebné pro jeho fungování.

Pokud se tak stane, má důvod hledat energii jinde a to právě z dostupných tukových zásob. Pakliže se bavíme o získávání energie z tuku, mluvíme konkrétně o lipolýze a beta oxidaci, kdy dochází k rozpadu tukové tkáně. Krátkodobou kalorickou restrikcí nemusíme zaznamenat, ovšem při restrikci trvající po delší časový úsek (týdny, měsíce), můžeme pozorovat adaptaci organismu snížením celkové hodnoty TDEE k navrácení jeho energetické rovnováhy.

Pro získání energie z tuků nejprve musí dojít k rozpadu triglyceridů na mastné kyseliny a glycerol. Tomuto procesu se říká lipolýza. Získané mastné kyseliny jsou dále okysličeny při beta oxidaci na acetylkoenzym A (acetyl-CoA) a dále se stávají součástí Krebsova, neboli citrátového cyklu. [5]

Metabolická adaptace jako regulační mechanismus k přežití

Jako u většiny principů týkajících se nejen lidského těla, je vždy v nejlepším zájmu každého přednášenou teorii pochopit a být schopen odpovědět na základní otázku „proč?“.

Pár odstavců výše jsem se již zmínil, že na lidské tělo lze nahlížet jako na velice důmyslný stroj na přežití. Často se k tomuto tématu udává příklad lovců mamutů, kteří jednou za několik měsíců ulovili kořist a poté následovalo kruté období hladu. Tento příklad však nemusí být pro neznalého člověka dostatečný a proto se jej pokusím vysvětlit svými slovy.

Představme si muže uvězněného za středověku v hladomorně. Než byl tento muž uvězněn, měl relativně stabilní příjem potravy, který pouze pro příklad mohl obsahovat v průměru 1600 kalorií denně. Nyní v hladomorně, kde nejspíše stráví dlouhé měsíce, dostává pouze minimum stravy, ta může pro příklad obsahovat něco kolem 600 kalorií či méně. Co se s takovým mužem bude dít? Krátkodobě jeho tělo určitě projde znatelnou fyzickou změnou a hodně zhubne. Ale co dlouhodobě? Bude stále lineárně hubnout, až z něj nic nezbyde? Každý asi tipuje správnou odpověď. Z muže se stane pouze stín jeho bývalého já a bude vyzáblý, letargický, stále unavený, velice zesláblý, ale nevypaří se. Toto je práce metabolické adaptace, jenž metabolismus člověka utlumila na minimum za jediným důvodem, čímž je přežití. Lidské tělo se bude držet života tak dlouho, jak jen bude možné a pakliže bude dostávat minimum energie pro svou funkci, bude se chovat tak, aby energii všemožně šetřilo.

Zrychlení metabolismu a jeho návrat do normálu také není okamžitý proces. To je v současnosti důležitý fakt, často se totiž skloňuje tzv. jojo efekt, což je pouze důsledek vysokého kalorického příjmu v období zpomaleného metabolismu. Pakliže lidské tělo dlouhodobě funguje na 600 kaloriích denně a my mu znenadání začneme dopřávat 2000 kalorií, bude logicky schopno spálit pouze 600 kalorií. S postupem času tato hodnota bude růst právě díky postupnému obnovování metabolické kapacity. Důležité je si však uvědomit, že všechny přebytky přijatých kalorií budou automaticky uloženy jako tuk.

Někdo by se mohl podivovat nad otázkou, proč jednoduše tělo nespaluje pouze tuk, ale spaluje i svaly. Tuk je přece energeticky bohatý zdroj. V období kalorické restrikce se v lidském těle inhibuje schopnost proteosyntézy, není tedy tolik výrazná a v celkovém důsledku je tedy větší šance, že katabolismus převáží nad anabolismem.

Z praktického hlediska je svalová hmota metabolicky aktivní a její uchování stojí hodně energie. Pakliže si tělo prochází krušnými časy a bojuje s nedostatkem kalorického příjmu, dává smysl se přebytečné svalové hmoty zbavit.

Hormonální odezva na kalorickou restrikci

V regulaci tělesné kompozice hraje prominentní roli mnoho hormonů. V současné době se stále provádějí výzkumy, které by lépe jednotlivé vlivy hormonů popsaly.

Hormony štítné žlázy

Je známo, že hormon štítné žlázy, konkrétně trijodthyronin hraje důležitou a přímou roli v regulaci metabolické kapacity. Nárůst v cirkulovaných hormonech štítné žlázy jsou spojeny se zvýšenou metabolickou kapacitou, naopak jejich pokles způsobuje snížení termogeneze a celkové metabolické kapacity.

Leptin

Dalším hormonem ovlivňujícím metabolickou kapacitu je leptin. Leptin je vytvářen buňkami tukové tkáně. Úlohou leptinu je přizpůsobit organismus dlouhodobému hladovění a funguje jako indikátor pro krátkodobou i dlouhodobou energetickou dostupnost. V případě delší kalorické restrikce, snížením příjmu energie dojde ke zmenšení tukových buněk a také ke snížení produkce leptinu. Při snížení hladinu leptinu mozek vysílá signál pro snížení energetického výdeje (metabolické kapacity).

Inzulín

Hlavní úlohou inzulínu je redukce hladiny cukru v krvi, jeho sekrece je tedy přímo závislá na množství hladiny cukru v krvi. Inzulín se stará o dopravu živin do svalových, ale i tukových buněk. Hraje důležitou roli při inhibici rozkladu svalových bílkovin a regulaci metabolismu makro živin. Podobně jako leptin, vysoké množství inzulínu šíří informaci o dostupnosti energie a bývají spojeny s anorexigenickým efektem, neboli s potlačováním apetitu.

Ghrelin

Ghrelin je peptidový hormon produkovaný ghrelinergními buňkami v trávící soustavě, především v žaludeční a střevní sliznici. Funkce ghrelinu je přesně opačná vůči leptinu. Ghrelin jako takový je zodpovědný za pocit hladu a jeho sekrece se zvyšuje v momentě prázdného žaludku. Naopak při plném žaludku jeho sekerce ustává. Sekrece ghrelinu stimuluje i vylučování růstového hormonu. Zde dochází k mylné představě u způsobu stravování IF (Intermittent Fasting, neboli přerušované hladovění), kdy je zvýšená sekrece růstového hormonu spojována s větším anabolickým efektem. Růstový hormon v tomto případě však hraje roli ochrany svalové tkáně, protože k anabolickému účinku bez příjmu živin nemůže dojít. Koncentrace ghrelinu u člověka roste s věkem, což by mohla být spolu s ostatními fyziologickými změnami příčina tendence nabírání váhy u starší populace.

Další hormony a jejich případná role

Ukazuje se také, že i testosteron má na tukovou tkáň nepřímý vliv a vyšší hladina testosteronu je spojována s menším množstvím tukové tkáně. Zde je však potřeba dalšího výzkumu, protože není zcela jasné, jak konkrétně testosteron tukovou tkáň ovlivňuje.

Bylo pozorováno, že glukokortikoid kortizol vyvolává rozklad svalových bílkovin a kortizol v plazmě v rámci fyziologických hodnot zvýšil u zdravých subjektů proteolýzu, neboli částečnou či úplnou degradaci proteinů. Další výsledky nabádají k závěrům, že glukokortikoidy inhibují funkci leptinu.

Obnova metabolické kapacity

Lidské tělo je velice flexibilní, dokáže si zvyknout na opravdu velkou škálu externích vlivů. U metabolické adaptace tomu není jinak. V momentě, kdy lidské tělo opustí stav dlouhodobé kalorické restrikce a začne, ve smyslu metabolické kapacity, návrat do původního stavu, kapacita metabolismu se začne postupně normalizovat.

Konec diety však pro většinu populace často znamená postupné nabírání tukové tkáně zpět. Obecně se tento jev nazývá jojo efekt, každý člověk o něm slyšel a skoro každý člověk řešící redukci se jej obává. Příčiny jojo efektu můžeme hledat ve dvou separátních rovinách, konkrétně edukační a psychologické.

Nejlépe lez pochopit na příkladu klasického dietáře, snažícímu se dostat do plážové formy na dovolenou. Typický proces jeho diety si můžeme představit jako 4 a více týdnů velké kalorické restrikce, často dosahující i deficit o 1000 kcal, ve formě koupeného přípravku či určitém typu tzv. redukčního jídelníčku. Jedinec shodí podstatnou část váhy v relativně krátkém časovém okně, ovšem kvůli vysoké kalorické restrikci a obvykle podhodnocenému příjmu bílkovin bude značná část úbytku na váze způsobena proteolýzou neboli ztrátou svalové tkáně.

Z praktických zkušeností mohu s jistotou říct, jak se takový člověk bude chovat následovně. Okamžitě po skončení diety se vrátí do svého původního režimu, často si začne dopřávat i něco navíc jako odměnu po tvrdé práci. Ve výsledku takový postup znamená, že člověk v relativně krátkém časovém úseku získá dříve shozenou váhu zpět a často i něco navíc.

Edukační rovina

Zde bych viděl první část problému, tedy nedostatečné edukace. Jedinec si neuvědomuje nutnost vyšších potřeb příjmu bílkovin a ideálně i zapojení silového tréninku pro ochranu svalové tkáně. Nejspíše si ani neuvědomuje zdravotní rizika, která se mohou s extrémní kalorickou restrikcí pojit. Je velmi pravděpodobné, že o principu metabolické adaptace také nikdy neslyšel a proto nepodnikne vhodný postup a zařazení tzv. reverzní diety.

Psychologická rovina

I přestože jde ruku v ruce s nedostatečnou edukací, myslím si, že je vhodné se na věc zaměřit i z tohoto úhlu, protože i v případě edukace pro někoho může být tlak na psychiku tak značný, že mu nebude schopen odolat a i přes všechna opatření nedojde k dobrým výsledkům. Jádro tohoto problému bych popsal jako nechuť k odevzdání své znovu nabyté svobody. Pro mnoho lidí konec diety může znamenat osvobození od okovů, které je po několik měsíců pouze svazovaly a to může být jojo efekt razantnější. Z mé vlastní zkušenosti mohu potvrdit, že reverzní dieta je psychicky velice náročná, o to více, pakliže se snažíme normalizovat z vysoké kalorické restrikce.

Reverse diet

Účelem reverse diet je pomalé navrácení metabolické kapacity jedince po skončení období diety tak, aby zároveň docházelo k minimálním přírůstkům tukové tkáně. Princip reverse diet je velice jednoduchý a spočívá v postupném týdenním navyšování minimálního množství kalorii, typicky se používají přídavky po 30-50 kcal v závislosti na pohlaví a tělesné stavbě jednotlivce.

Díky tomuto postupu ponecháme našemu organismu dostatek času reagovat na zvyšování energetického příjmu a nedojde tak k uložení přebytečné energie do tukové tkáně, jak by tomu naopak bylo po okamžitém navrácení se do klasického režimu před dietou.

Prakticky můžeme zvolit dva rozdílné přístupy. Prvním je postupné navyšování od konečné kalorické hodnoty na konci dietní fáze. V případě, že však známe svou tzv. maintenance kalorickou hodnotu, můžeme reverse diet započít od ní. Maintenance hodnota by měla odpovídat hodnotě TDEE a měla by v daný moment pokrývat celkový denní kalorický výdej, aniž by cvičenec přibíral či shazoval. Výhodou tohoto přístupu je urychlení obnovy metabolické kapacity, mírná psychická úleva po období delší kalorické restrikce a zlepšení fyzického výkonu a regenerace při tréninku.

Délka reverse diet by měla být minimálně stejně dlouhá jako období samotné diety.