"Research is to see what everybody has seen and think what nobody has thought."  (Albert Szent-Györgyi)

Izguba odvečne telesne mase, večja skrb za zdravje, boljše počutje in lepši videz so vsako leto na samem vrhu novoletnih zaobljub. Kadar se v telesu nakopiči presežna maščoba, ki je definirana preko t.i. »osebnega praga maščevja«, je hujšanje več kot le estetska korekcija, saj odvečna maščoba predstavlja resno tveganje za številna kronična obolenja. Zaradi tega vsaka intervencija oziroma dieta, ki nam pomaga pri redukciji telesne mase, hkrati izboljša praktično vse markerje, s katerimi opisujemo zdravje. V resnici je izguba telesne teže kratkoročno zelo enostavna in vse, kar moramo upoštevati, je enostavna enačba, ki pravi, da moramo ustvariti negativno energijsko bilanco oziroma poenostavljeno: zaužiti moramo manj kalorij, kot jih porabimo. Kljub tej enostavni logiki se vsako leto proda več milijonov izvodov različnih knjig in priročnikov za hujšanje, vsako leto pa se neskončnemu seznamu pridruži kakšna nova knjižna uspešnica, ki nam razkriva »revolucionarni način« za izgubo kilogramov, preoblikovanje telesa, boljše počutje in »idealne proporcije«. Poleg knjig eksponentno raste tudi število »strokovnjakov« za hujšanje, ki nam ponujajo različne »trike«, s pomočjo katerih lahko »prelisičimo telo«, da pospešeno »kuri kalorije«. Običajno večina teh trikov temelji na pogosto izmišljenih in neutemeljenih "prepovedih", kjer je potrebno izločiti določeno živilo ali skupino živil in kilograme bomo izgubili hitreje in učinkoviteje kot kadarkoli prej. V zadnjih nekaj desetletjih so postale izjemno popularne tudi diete, ki temeljijo na popolni restrikciji določene vrste makrohranil ali pa prepovedi kombiniranja le-teh. Idejni vodje takih dietnih režimov dokumentirajo svoja prepričanja na »znanosti«, ki je običajno produkt anekdot, osebnih izkušenj in potrditvene pristranskosti, s pravo znanstveno metodo pa imajo le malo skupnega. Svoja dognanja delijo na različnih portalih in citirajo rezultate posameznih študij brez, da bi opozorili na primarni namen raziskave in testirane subjekte, ki običajno niti niso ljudje, temveč laboratorijske živali. Izpuščajo dejansko zasnovo in potek eksperimenta, metodo, s pomočjo katere so se pridobivali podatki in omejitve, ki jih ima vsaka še tako dobro zasnovana raziskava, medtem ko si rezultate interpretirajo tako, da potrjujejo tisto, kar želijo verjeti ali slišati. Na tak način razvijajo določena pravila pri prehranjevanju, ki se jih je treba strogo držati, če želimo uspeti. Najbolj od vsega v oči bode dejstvo, da so med zagovorniki različnih prehranskih kultov ta pravila pogosto diametralno nasprotna in na vsakih nekaj let, se pojavi nov »grešni kozel« med makrohranili ali posameznimi živili, ki je vzrok vsega zla, tudi podnebnih sprememb. V želji, da bi dosegli idealno telesno sestavo in izboljšali kvaliteto življenja, se ljudi običajno odzovemo po načelu sindroma sijočega objekta, to je tendence, da konstantno iščemo in poskušamo nekaj novega, drugačnega in v svetu prehrane tudi revolucionarnega, namesto, da smo osredotočeni na tisto, kar dejansko počnemo in skušamo le-to izboljšati. Namen tega prispevka je odgovoriti vprašanja, ki se nam pri iskanju rešitev za izgubo odvečnih kilogramov pogosto pojavijo: "Ali je res nujno izločiti katero izmed makrohranil, če želimo uspešno shujšati? Ali ogljikovi hidrati res redijo in jih je potrebno omejiti? Kaj je boljše omejiti na dieti- hidrate ali maščobe?" Drugi del prispevka pa bo namenjen laični uporabi biokemije, s pomočjo katere bom skušal pojasniti, zakaj višek »sladkorja« v resnici manj redi kot višek maščobe, tudi če je ta višek energijsko ekvivalenten? Zakaj je smiselno imeti zadosten vnos beljakovin, vendar ne previsok? In še: »Kako lahko različne komponente v živilh vplivajo na energijsko bilanco?«

Da bi lahko našli odgovore na ta vprašanja, moramo upoštevati osnovne zakone termodinamike, ki so osnova vseh klasičnih naravoslovnih ved in povezujejo veličine kot so delo, toplota,  izmenjava energije in spremembo stanja v določenem sistemu, ki je izoliran od okolice. Ljudje smo živa bitja in smo del vesolja – sistema, ki ga opazujemo. Poenostavljeno: prvi zakon pravi, da energije ne moremo iz nič ustvariti in izničiti, lahko pa jo pod določenimi pogoji pretvarjamo iz ene oblike energije v drugo, medtem ko drugi zakon pravi, da vsi procesi v vesolju spontano težijo h kaosu in nered se povečuje. Ljudje smo visoko urejeni biološki sistem, zato moramo za ohranjanje reda v sistemu, ki spontano teži k neredu, vlagati veliko energije. Slednjo dobimo iz potencialne energije, ki je shranjena v kemijski vezi med atomi, ki sestavljajo molekule makrohranil v hrani, ki jo uživamo. Proces izkoriščanja energije se imenuje presnova in predstavljajo vsoto vseh kemijskih reakcij, ki se odvijajo v našem telesu. Če katerega koli izmed teh naštetih dejstev ne sprejmete, lahko na tej točki nehate brati ta prispevek.

Če pa sprejmemo, da prvi zakon termodinamike drži tudi v praksi in da bilanca med vnosom energije, ki jo merimo v »kalorijah«, relativno glede na porabo določa, ali se bomo zredili ali ne, je intelektualno zanimivo vprašanje, ali je znižanje ogljikovih hidratov v prehrani bolj uspešno kakor znižanje maščob ali celo morda beljakovin za redukcijo telesne maščobe? Kot vemo beljakovine predstavljajo v našem telesu predvsem strukturno vlogo, zato jih telo nerado uporablja kot vir energije in jih »žrtvuje« le v primerih, kadar nima druge izbire, torej med stradanjem oziroma v času energijskega deficita, sploh, če omejimo vnos ogljikovih hidratov. Beljakovine oziroma njihovi sestavni deli, to so amino kisline, so lahko prekurzurji za tvorbo glukoze v telesu oziroma tvorbo intermediatov v Krebsovem ciklu. Pravimo, da so pomembni za anaplerotične reakcije. Kljub temu, da se presežek beljakovin v telesu ne more skladiščiti, pa se višek vnosa beljakovin lahko manifestira na dva načina: presežek beljakovin v prehrani se oksidira in nastane energija v obliki molekul ATP. Če je ta višek tako velik, da telo energije ne porabi, se lahko tudi iz beljakovin energija skladišči v obliki glikogena ali maščobnih zalog. Tvorba energije z oksidacijo beljakovin je energijsko potraten proces, zato se del energije porabi že za to, da telo lahko izkorišča energijo iz beljakovin. Zaradi tega in predvsem zaradi dejstva, da beljakovine stimulirajo mišično beljakovinsko sintezo, je termični učinek pri presnovi beljakovin največji, kar se kaže v povečani porabi energije, če primerjamo izoenergijske diete. Seveda je zaželeno imeti zadosten vnos beljakovin v prehrani, vendar je ta »pozitiven« učinek beljakovin linearen samo do točke, ko mišice postanejo nasičene z aminokislinami (t.i. »muscle full effect«), kar v praksi lahko dosežemo, če imamo dnevni vnos beljakovin okoli 1.8 grama/kilogram telesne mase oziroma v razponu med 1.6 in 2.2 grama/kilogram telesne mase. Višji vnosi od teh vrednosti se sicer kratkoročno niso izkazali za škodljive pri zdravih posameznikih, vendar pa ne prinašajo nobenih dodatnih koristi, niti niso bolj »nasitni« kljub popularnemu mišljenju, zato je smiselno preostanek energije in hranil dobiti iz živil, ki so bogata bodisi z ogljikovimi hidrati bodisi maščobami. To dejstvo seveda vodi v novo vprašanje: »Ali je bolje omejiti vnos ogljikovih hidratov ali maščob v prehrani, kadar je vnos beljakovin v obeh primerih konstanta«? Če bi namreč omejitev enega ali drugega vodila do povečane porabe energije, potem bi to dejstvo omogočalo hitrejšo in učinkovitejšo izgubo telesne mase, predvsem maščobne mase.

Čeprav obstaja veliko hipotez, da znižanje ogljikovih hidratov v prehrani vodi do večje porabe maščobe, ki je povezano z različnim hormonskim odzivom telesa glede na sestavo makronutrientov v prehrani (t.i. CIM hipoteza, ki jo lahko prevedemo v "ogljikohidratni inzulinski model"), so najbolje zasnovne študije pokazale, da ob konstantnem vnosu beljakovin v prehrani način, kako dosežemo energijski deficit, torej bodisi z restrikcijo maščob bodisi restrikcijo ogljikovih hidratov, ne igra pomembne vloge. V primeru ketogene diete, kadar močno omejimo vnos ogljikovih hidratov v prehrani, je v začetnih fazah poraba energije rahlo povečana zaradi delne izgube ketonskih telesc skozi urin in povečane potrebe po glukozi v telesu, ki nastane v energijsko zahtevnem procesu glukoneogeneze, vendar je ta efekt majhen in v času adaptacije tak način prehranjevanje izzveni, hitra začetna izguba telesne mase pa v večini gre na račun izgube vode, ki jo mišice zadržujejo, kadar so zaloge glikogena polne. Še več, dobro kontrolirane študije so pokazale, da je izguba telesne maščobe večja, kadar so preskušanci energijski deficit dosegli z omejitvijo maščob v primerjavi z ogljikovimi hidrati. Slednje je seveda popolnoma smiselno, saj se maščoba iz prehrane najlažje skladišči v obliki maščobnih zalog, medtem ko se ogljikovi hidrati najhitreje oksidirajo in so univerzalen substrat za vse naše celice. Pretvorba viška ogljikovih hidratov v maščobe, t.i. de novo lipogeneza pa je pri ljudeh proces, ki je zelo redek in hkrati neučinkovit, saj je energijsko potraten. Kljub temu je treba poudariti, da še vedno obstaja precej odprtih vprašanj in tudi študij, ki nakazujejo, da ima lahko restrikcija ogljikovih hidratov boljši učinek na izgubo telesne maščobe pri ljudeh, ki imajo presnovni sindrom in hormonsko disregulacijo, vendar je ta učinek v splošnem majhen v primerjavi z efektom, ki ga ima sama restrikcija energije. Seveda pa ne smemo zanemariti dejstva, da se različni ljudje odzivajo različno na določena živila in sestavo jedilnika, zato so na individualni ravni razlike med posamezniki lahko velike in potrebno je najti način, da je znižan energijski vnos za določeno osebo vzdržen na dolgi rok, da se doseže zdrava telesna sestava. In seveda je treba upoštevati še kontekst, kako je določen posameznik, ki se odloči za redukcijo energije (kalorij) v prehrani, fizično aktiven. Slednje namreč poveča potrebo po glukozi in neodvisno od inzulina izboljša toleranco na ogljikove hidrate. Če je edini šport, s katerim se ukvarjamo, sprehanje hišnega ljubljenčka, hoja v rahel klanec, vrtnarjenje ali občasno dvigovanje uteži v fitnesu z dolgimi pavzami in nizkim volumnom, potem bomo morda brez ogljikovih hidratov v prehrani lahko dosegli želene rezultate. Kadar pa se intenziteta fizične aktivnost dvigne nad približno 65 % maksimalne porabe kisika, zanašanje na maščobe kot vir energije močno zmanjša zmogljivost, saj mišica pri visokih intenzivnostih primarno porabljajo glukozo kot vir energije, ne glede na stopnjo adaptacije na maščobe. Še več, pri dolgotrajnih aktivnostih se tak način prehranjevanja odraža v povišanih stresnih hormonih, saj je potreba po glukozi povečana in telo pomanjkanje glukoze v prehrani kompenzira s procesom glukoneogeneze, posledice pa so slabša regeneracija, oslabljen imunski sistem, znižanje bazalne presnove in kopičenje visceralne maščobe. Ne pozabiti, da je z biokemijskega stališča glukoneogeneza precej bolj energijsko potratna kakor je izkoristek ATP-ja pri glikolizi oz. fosforilaciji na nivoju substrata.

Poleg omenjenih razlik je potrebno upoštevati tudi dejstvo, da imajo različna živila, ki sestavljajo nek jedilnik in predstavljajo energijski vnos z določenim razmerjem makrohranil, različen vpliv na porabo oziroma izkoristek energije iz hrane. Na primer živila, ki so polnovredna in v intaktni obliki, kot so polnovredna žita, zelenjava, stročnice in oreški, bodo imela drugačen odziv na enegijsko bilanco v telesu, kakor predelana živila, ki imajo v teoriji enako energijsko (kalorično) vrednost in enako razmerje maščob in ogljikovih hidratov. V prvem primeru se vsi makronutrienti ne absorbirajo, ker so »ujeti« znotraj celične stene ali pa njihovo absorpcijo ovirajo komponente v rastlinskih živilih (npr. antihranila in vlaknine). Poleg tega pa telo za samo prebavo hranil iz polnovrednih virov porabi več energije kakor v primeru živil, ki se enostavno prebavijo in absorbirajo ter imajo zato manjši termični učinek ter večji izkoristek. Iz podobnih razlogov je v polnovrednih živilih rastlinskega izvora izkoristek pri absorpciji aminokislin nižji kakor v primeru živalskih virov beljakovin, kar lahko vpliva na termični učinek presnove makrohranil in tudi na količino mišične mase, ki jo nek posameznik lahko ohranja ali pridobi, kar poveča porabo energije in bazalne presnovne procese. To pa ne pomeni, da z živili rastlinskega izvora ne moremo pridobiti mišične mase, le beljakovinski vnos je smiselno malo povečati, da se učinek manjše biorazpložljivosti, ki jo merimo s t.i. PDCAAS ali DIAAS sistemom, izniči.

Tudi sama sestava maščobnih kislin vpliva na termični učinek živil. Na primer, srednje verižne maščobne kisline imajo večji termični učinek od tistih, ki so sestavljene iz daljše verige, saj se drugače presnavljajo. Različna živila z enako energijsko vrednostjo lahko vplivajo tudi na spontano porabo energije pri določenih posameznikih, ki je modulirana v prvi vrsti preko fizične aktivnosti. Nekateri se po obroku, ki vsebuje veliko enostavnih sladkorjev počutijo bolj »energični« in se spontano začnejo več gibati, medtem ko enak obrok ali obrok, ki vsebuje identično energijsko vrednost vendar druga živila lahko naredi ljudi bolj »zaspane« oziroma »lene«. Različna živila, ki vsebujejo različne bioaktivne komponente, kot so polifenoli, bioflavonoidi in druge fitokemikalije, lahko vplivajo na presnovno aktivnost rjavega maščevja, ki je presnovno aktivno in poveča termogenezo in s tem energijsko porabo. Vsa zgoraj našteta dejstva lahko spremenijo končno razliko med energijskim vnosom in porabo energije ne glede na to, da imajo enako energijsko vrednost. Zaradi tega je zelo težko samo na osnovi razmerja maščob in ogljikovih hidratov predpostaviti, kakšno razmerje makrohranil bo imelo najbolj ugoden vpliv na energijsko bilanco v telesu. Z vidika termodinamike in energijskega ravnovesja se je izkazalo, da je v bistvu vseeno, katero makrohranilo omejimo, saj so bile razlike med porabo energije zelo majhne in statistično neznačilne. Prav tako je omejevanje časovne komponente prehranjevanja samo ena izmed številnih možnosti, kako regulirati energijski vnos in obstajajo ogromne interindividualne razlike med odzivom na tak prehranski režim pri različnih posameznikih.

Prehrana je kompleksno področje, če jo študiramo skozi prizmo znanosti in predstavlja stičišče vseh relevantnih naravoslovnih znanosti in analognih ved s področja psihologije, sociologije in tudi ekonomije. Kljub temu pa jo lahko enostavno opišemo kot matematično funkcijo treh spremenljivk, ki so po mnenju nekaterih neodvisne, moje osebno mnenje pa je, da so med seboj intimno povezane. To so kvantiteta, kvaliteta in frekvenca hranjenja. V tridimenzionalnem prostoru jo lahko prikažemo kot tri vektorje (ne pozabiti vektor je količina, ki ima smer in velikost), ki so med seboj ortogonalni. Z manipulacijo teh treh vzvodov lahko prikažemo katerikoli prehranski režim in ustvarimo okolje, ki za določenega posameznika z določenim ciljem in določenim življenjskim slogom ter določeno genetsko predispozicijo, omogoča učinkovito prehransko intervencijo, ki vodi v boljše in daljše življenje. Te intervencije pa niso zgolj vezane na absolutne vrednosti makro- in mikrohranil, temveč tudi na manipulacijo signalnih poti in molekularnih mehanizmov, ki so se evolucijsko razvili kot »senzorji« za detekcijo razpoložljivosti hranili in prioritizacijo bioloških procesov. Za konec še moj nasvet: večinoma časa uravnavajte vsaj en vzvod (npr kvaliteto prehrane), pogosto dva (npr kvalitetno in kvantiteto), občasno vse tri, včasih pa nobenega. Pa dober tek in srečno ter zdravo 2023!

 

 

Literatura:

1) Buchholz AC, Schoeller DA. Is a calorie a calorie? Am J Clin Nutr. 2004 May;79(5):899S-906S. doi: 10.1093/ajcn/79.5.899S. PMID: 15113737.

2) Howell S, Kones R. "Calories in, calories out" and macronutrient intake: the hope, hype, and science of calories. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2017 Nov 1;313(5):E608-E612. doi: 10.1152/ajpendo.00156.2017. Epub 2017 Aug 1. PMID: 28765272.

3) Owen OE, Kalhan SC, Hanson RW. The key role of anaplerosis and cataplerosis for citric acid cycle function. J Biol Chem. 2002 Aug 23;277(34):30409-12. doi: 10.1074/jbc.R200006200. Epub 2002 Jun 26. PMID: 12087111.

4) Reed GW, Hill JO. Measuring the thermic effect of food. Am J Clin Nutr. 1996 Feb;63(2):164-9. doi: 10.1093/ajcn/63.2.164. PMID: 8561055.

5) Hall KD, Guo J. Obesity Energetics: Body Weight Regulation and the Effects of Diet Composition. Gastroenterology. 2017 May;152(7):1718-1727.e3. doi: 10.1053/j.gastro.2017.01.052. Epub 2017 Feb 11. PMID: 28193517; PMCID: PMC5568065.

6) Gardner CD, Trepanowski JF, Del Gobbo LC, Hauser ME, Rigdon J, Ioannidis JPA, Desai M, King AC. Effect of Low-Fat vs Low-Carbohydrate Diet on 12-Month Weight Loss in Overweight Adults and the Association With Genotype Pattern or Insulin Secretion: The DIETFITS Randomized Clinical Trial. JAMA. 2018 Feb 20;319(7):667-679. doi: 10.1001/jama.2018.0245. Erratum in: JAMA. 2018 Apr 3;319(13):1386. Erratum in: JAMA. 2018 Apr 24;319(16):1728. PMID: 29466592; PMCID: PMC5839290.

7) Hall KD, Guo J, Courville AB, Boring J, Brychta R, Chen KY, Darcey V, Forde CG, Gharib AM, Gallagher I, Howard R, Joseph PV, Milley L, Ouwerkerk R, Raisinger K, Rozga I, Schick A, Stagliano M, Torres S, Walter M, Walter P, Yang S, Chung ST. Effect of a plant-based, low-fat diet versus an animal-based, ketogenic diet on ad libitum energy intake. Nat Med. 2021 Feb;27(2):344-353. doi: 10.1038/s41591-020-01209-1. Epub 2021 Jan 21. PMID: 33479499.

8) Kim HJ, Joo NS, Kim KM, Lee DJ, Kim SM. Different response of body weight change according to ketonuria after fasting in the healthy obese. J Korean Med Sci. 2012;27(3):250-254. doi:10.3346/jkms.2012.27.3.250

9) Coyle EF. Substrate utilization during exercise in active people. Am J Clin Nutr. 1995 Apr;61(4 Suppl):968S-979S. doi: 10.1093/ajcn/61.4.968S. PMID: 7900696.

10) Thermogenesis in humans during overfeeding with medium-chain triglycerides. doi.org/10.1016/0026-0495(89)90101-7

11) Jones and St-Onge. Physiological Effects of Medium-Chain Triglycerides: Potential Agents in the Prevention of Obesity, The Journal of Nutrition, Volume 132, Issue 3, March 2002, Pages 329–332; doi: 10.1093/jn/132.3.329

12) PH.Jones_Myrie: Functional foods and obesity, Woodhead Publishing Series in Food Science, Technology and Nutrition, 2011, Pages 234-260

13) B Laferrère_et_al: Impact of medium and long chain triglycerides consumption on appetite and food intake in overweight men; European Journal of Clinical Nutrition (2014) 68, 1134–1140

14) Hill JO, Peters JC, Yang D, Sharp T, Kaler M, Abumrad NN, Greene HL. Thermogenesis in humans during overfeeding with medium-chain triglycerides. Metabolism. 1989 Jul;38(7):641-8. doi: 10.1016/0026-0495(89)90101-7.

15) Taylor R, Holman RR. Normal weight individuals who develop type 2 diabetes: the personal fat threshold. Clin Sci (Lond). 2015 Apr;128(7):405-10. doi: 10.1042/CS20140553. PMID: 25515001.

16) Ludwig, D.S., Apovian, C.M., Aronne, L.J. et al. Competing paradigms of obesity pathogenesis: energy balance versus carbohydrate-insulin models. Eur J Clin Nutr 76, 1209–1221 (2022). https://doi.org/10.1038/s41430-022-01179-2.