Ενεργειακό ισοζύγιο και οι επιπτώσεις του στην υγεία και την ασθένεια

Σε τι βασίζεται το ενεργειακό ισοζύγιο;

Το ενεργειακό ισοζύγιο βασίζεται στη θεμελιώδη θερμοδυναμική αρχή ότι η ενέργεια δεν μπορεί να καταστραφεί, αλλά μόνο να κερδηθεί, να χαθεί ή να αποθηκευτεί από έναν οργανισμό. Ορίζεται ως η κατάσταση που επιτυγχάνεται όταν η ενεργειακή πρόσληψη ισούται με την ενεργειακή δαπάνη. Όταν ο οργανισμός βρίσκεται σε ενεργειακό ισοζύγιο, το σωματικό βάρος είναι σταθερό- όταν ο οργανισμός βρίσκεται σε θετικό ενεργειακό ισοζύγιο, το σωματικό βάρος αυξάνεται- και όταν ο οργανισμός βρίσκεται σε αρνητικό ενεργειακό ισοζύγιο, το σωματικό βάρος μειώνεται. Με άλλα λόγια, το ενεργειακό ισοζύγιο πρακτικά σημαίνει ισορροπία βάρους, το θετικό ενεργειακό ισοζύγιο σημαίνει αύξηση βάρους και το αρνητικό ενεργειακό ισοζύγιο συνεπάγεται απώλεια βάρους. Αυτό είναι επίσης γνωστό ως ο κανόνας των θερμίδων εισόδου/εξόδου (CICO), όπου η απώλεια βάρους συμβαίνει όταν οι θερμίδες που καταναλώνονται είναι χαμηλότερες από τις θερμίδες που καίγονται και η αύξηση βάρους συμβαίνει όταν οι θερμίδες που καταναλώνονται είναι υψηλότερες από τις θερμίδες που καίγονται. Η διατήρηση του βάρους συμβαίνει όταν οι θερμίδες που καταναλώνονται είναι ίσες με τις θερμίδες που καίγονται.

Πρόσληψη ενέργειας και ενεργειακές δαπάνες

Για να κατανοήσουμε καλύτερα το ενεργειακό ισοζύγιο, ας εμβαθύνουμε στα δύο συστατικά του: την ενεργειακή πρόσληψη και την ενεργειακή δαπάνη. Η ενεργειακή πρόσληψη αναφέρεται στις θερμίδες που προσλαμβάνουν οι άνθρωποι από πρωτεΐνες, υδατάνθρακες, λίπος και αλκοόλ μέσω της κατανάλωσης τροφίμων και ποτών. Από την άλλη πλευρά, η ενεργειακή δαπάνη αναφέρεται στις θερμίδες που καταναλώνουν οι άνθρωποι μέσω του μεταβολικού ρυθμού ηρεμίας (RMR), της θερμικής επίδρασης της τροφής (TEF) και της σωματικής δραστηριότητας. Ο RMR είναι η ενέργεια που απαιτείται για την τροφοδοσία του σώματος σε κατάσταση ηρεμίας για τη διατήρηση των ζωτικών λειτουργιών του σώματος και της ομοιόστασης. Ο RMR αντιπροσωπεύει 60-75% της συνολικής ημερήσιας ενεργειακής δαπάνης και είναι ανάλογος της μυϊκής μάζας, δηλαδή όσο περισσότερους μυς έχει κάποιος, τόσο υψηλότερος είναι ο RMR του. Η TEF αναφέρεται στην ενέργεια που απαιτείται για την απορρόφηση, την πέψη και τον μεταβολισμό της τροφής που καταναλώνεται και συνήθως αντιπροσωπεύει 8-10% της συνολικής ημερήσιας ενεργειακής δαπάνης. Τέλος, η ενέργεια που δαπανάται μέσω της σωματικής δραστηριότητας, η πιο μεταβλητή συνιστώσα της συνολικής ημερήσιας ενεργειακής δαπάνης, περιλαμβάνει τις θερμίδες που καταναλώνονται μέσω της εκούσιας και μη εκούσιας άσκησης, όπως ο έλεγχος της στάσης και το ρίγος. Αυτό είναι επίσης γνωστό ως θερμογένεση εκτός άσκησης (NEAT).

Η πρόσληψη και η δαπάνη ενέργειας ελέγχονται κυρίως από το κεντρικό νευρικό σύστημα (ΚΝΣ). Κατά την κατανάλωση τροφής, οι εισροές οσμής, γεύσης και υφής αποστέλλονται στον γνωστικό και συναισθηματικό εγκέφαλο, ρυθμίζοντας τη διατροφική συμπεριφορά. Ενώ η τροφή εισέρχεται στο γαστρεντερικό (GI) σύστημα, η φυσική διάταση του στομάχου δημιουργεί ένα σήμα κορεσμού που μεταδίδεται στον εγκέφαλο για να σταματήσει η κατανάλωση. Επιπλέον, τα αφομοιωμένα συστατικά της τροφής, όπως τα λιπαρά οξέα, προάγουν περαιτέρω τον κορεσμό διεγείροντας βραχυπρόθεσμες ορμόνες κορεσμού, όπως η χολοκυστοκινίνη, από τα ενδοκρινικά κύτταρα του γαστρεντερικού σωλήνα. Τέλος, μετά τον τερματισμό της κατανάλωσης τροφής, εκκρίνονται ορμόνες από τον λιπώδη ιστό (λεπτίνη) και το πάγκρεας (ινσουλίνη), που καταστέλλουν περαιτέρω την όρεξη. Η ρύθμιση του ενεργειακού ισοζυγίου δεν είναι μόνο μια βραχυπρόθεσμη αλλά, κυρίως, μια μακροπρόθεσμη διαδικασία. Ο υποθάλαμος, μια συγκεκριμένη περιοχή του εγκεφάλου, ρυθμίζει μακροπρόθεσμα το ενεργειακό ισοζύγιο, άρα και το σωματικό βάρος, κωδικοποιώντας πληροφορίες σχετικά με τη συνολική διαθεσιμότητα και το απόθεμα ενέργειας στο σώμα.

Ένα χρόνιο θετικό ενεργειακό ισοζύγιο που προκαλείται από ένα συνδυασμό γενετικών (γονίδια παχυσαρκίας) και περιβαλλοντικών παραγόντων (αφθονία τροφίμων, χαμηλό κόστος εύγευστων τροφίμων με υψηλή περιεκτικότητα σε λιπαρά και ζάχαρη, έλλειψη υποδομών και κινήτρων για σωματική δραστηριότητα) οδηγεί σε συσσώρευση λίπους και τελικά σε παχυσαρκία. Αντίθετα, η ενεργειακή δαπάνη πρέπει να υπερβαίνει την ενεργειακή πρόσληψη (αρνητικό ενεργειακό ισοζύγιο) για να χάσουμε βάρος. Ωστόσο, το μέγεθος αυτού του αρνητικού ενεργειακού ισοζυγίου είναι εξαιρετικά αμφισβητήσιμο και πολλές θεωρίες έχουν αναπτυχθεί με την πάροδο των ετών. Μία από τις πιο δημοφιλείς είναι ο κανόνας "3.500 kcal ανά κιλό" που χρησιμοποιείται για την πρόβλεψη της χρονικής πορείας μεταβολής του βάρους μιας διαιτητικής παρέμβασης. Συγκεκριμένα, ο κανόνας αυτός αναφέρει ότι χρειάζεται έλλειμμα θερμίδων 3.500kcal για να χάσει κάποιος 1 κιλό. Ο κανόνας αυτός έχει επιβεβαιωθεί, δεδομένου ότι είναι γενικά αποδεκτό ότι με την αλλαγή του βάρους συμβαίνουν αντισταθμιστικές αλλαγές στην ενεργειακή δαπάνη, καθιστώντας την ισορροπία αυτή πιο πολύπλοκη από μια απλή μαθηματική εξίσωση.

 Κλείστε μια δωρεάν συνεδρία επιχειρηματικής διαβούλευσης για να μάθετε περισσότερα.

Η μετατόπιση του ενεργειακού ισοζυγίου προς μια χαμηλότερη ενεργειακή πρόσληψη σε σχέση με τη συνολική ενεργειακή δαπάνη έχει μια σειρά από διακριτές βιολογικές προσαρμογές, όπως η μειωμένη RMR, η μειωμένη NEAT και τα μεταβαλλόμενα επίπεδα των κυκλοφορούντων ορμονών που ρυθμίζουν την όρεξη (αυξημένα επίπεδα ορμονών που προκαλούν ορεξία ή πείνα, όπως η γκρελίνη, και μειωμένα επίπεδα ορμονών που προκαλούν ανορεξία ή κορεσμό, όπως η λεπτίνη), που είναι γνωστό ότι επηρεάζουν την απώλεια βάρους, αλλά, ακόμη πιο σημαντικό, τη μακροπρόθεσμη διατήρηση του βάρους. Οι πιο ισχυρές βιολογικές προσαρμογές που συμβαίνουν κατά τη διάρκεια της απώλειας βάρους και λειτουργούν κατά τη συνέχειά της είναι η μείωση της RMR και η αύξηση της αποτελεσματικότητας της δραστηριότητας των σκελετικών μυών, ιδίως κατά τη διάρκεια χαμηλών επιπέδων άσκησης (που παλαιότερα αναφερόταν ως NEAT). Αυτές οι προσαρμογές αναφέρονται συλλογικά ως προσαρμοστική θερμογένεση (ΑΤ), όπου τα κύτταρα του σώματός σας, και ιδιαίτερα τα σκελετικά μυϊκά κύτταρα, καίνε λιγότερες θερμίδες για τις δραστηριότητές τους (κυρίως δραστηριότητες τύπου NEAT) ανά μονάδα βάρους σε σύγκριση με ό,τι θα έκαναν κανονικά, δεδομένου ότι δεν υπήρχε το υποθερμιδικό περιβάλλον. Οι προαναφερθείσες αλλαγές είναι οι κύριες αιτίες του πλατώ απώλειας βάρους και της πλήρους ή μερικής επανάκτησης του βάρους. Επομένως, δεδομένου ότι το ενεργειακό ισοζύγιο αποτελεί έναν ευαίσθητο μηχανισμό που μπορεί εύκολα να διαταραχθεί, κυρίως μέσω ακραίων και ακατάλληλων διαιτολογικών πρακτικών, όπως οι δίαιτες πολύ χαμηλών θερμίδων (VLCD), οι διαιτώμενοι θα πρέπει πάντα να απευθύνονται σε επαγγελματίες διαιτολόγους για να τους καθοδηγήσουν σε αυτή τη διαδικασία.

Το υπερβολικό βάρος και η παχυσαρκία που προκύπτουν από ένα χρόνιο θετικό ενεργειακό ισοζύγιο αποτελούν σημαντικούς παράγοντες κινδύνου για σοβαρές χρόνιες ασθένειες, ιδίως για τον καρκίνο, τις καρδιαγγειακές παθήσεις και τον διαβήτη τύπου ΙΙ. Η παχυσαρκία αποτελεί αιτιολογικό παράγοντα για πολλούς τύπους καρκίνου, όπως του παχέος εντέρου, του ενδομητρίου, των νεφρών, του οισοφάγου, του παγκρέατος, του θυρεοειδούς, του μαστού και του προστάτη. Ο λιπώδης ιστός είναι ένας μεταβολικά ενεργός ιστός που παράγει ορμόνες και φλεγμονώδεις κυτταροκίνες συμβάλλοντας στον αυξημένο κίνδυνο για ορισμένους καρκίνους. Επιπλέον, η αντίσταση στην ινσουλίνη, χαρακτηριστικό γνώρισμα της παχυσαρκίας και πρόδρομος του διαβήτη τύπου ΙΙ, προκαλεί υπερινσουλιναιμία, η οποία διεγείρει την παραγωγή του ινσουλινόμορφου αυξητικού παράγοντα -1 (IGF-1), με αποτέλεσμα αυξημένο κίνδυνο καρκίνου. Η παχυσαρκία αποτελεί επίσης ισχυρό παράγοντα κινδύνου για την ανάπτυξη καρδιαγγειακής νόσου, προκαλώντας υπέρταση, υπερλιπιδαιμία και ενδοθηλιακή δυσλειτουργία. Η απώλεια βάρους μέσω της υιοθέτησης ενός υγιεινού, ισορροπημένου διατροφικού προτύπου, όπως η μεσογειακή διατροφή, μειώνει τις βλαβερές συνέπειες ενός μακροχρόνιου θετικού ενεργειακού ισοζυγίου στην καρδιά και το κυκλοφορικό σύστημα γενικότερα.

Ένα θετικό ενεργειακό ισοζύγιο είναι μόνο μερικές φορές ατυχές. Η δημιουργία ενός επαρκούς ενεργειακού πλεονάσματος αποτελεί συχνά προϋπόθεση, ιδίως για τους άπαχους αθλητές που προσπαθούν να αποκτήσουν μυϊκή μάζα. Το μέγεθος αυτού του πλεονάσματος ώστε ο αθλητής να μπορεί να χτίσει 1 kg σκελετικής μυϊκής μάζας δεν έχει ακόμη καθοριστεί λόγω ανεκτίμητων μεταβλητών όπως η γενετική, η ηλικία, το φύλο, η σύσταση του σώματος και η προπονητική κατάσταση. Ωστόσο, δεδομένου ότι η συσσώρευση μυϊκής μάζας μέσω θετικού ενεργειακού ισοζυγίου συνδέεται επίσης με αυξημένη λιπώδη μάζα, η γενική σύσταση είναι ένα πλεόνασμα 350-500kcal ημερησίως για ένα αποτελεσματικό αναβολικό πλαίσιο. Ένα θετικό ενεργειακό ισοζύγιο δεν επαρκεί, εφόσον χρειάζεται να υπάρχει επαρκής συνταγή για ένα πρόγραμμα προπόνησης με αντιστάσεις και σωστή πρόσληψη πρωτεϊνών, που είναι το πιο κρίσιμο μακροθρεπτικό συστατικό στην υπερτροφία των σκελετικών μυών.

Το RMR, κατά συνέπεια, το ενεργειακό ισοζύγιο μπορεί να μετρηθεί με ακρίβεια μέσω της αναπνευστικής έμμεσης θερμιδομετρίας, η οποία αποτελεί το χρυσό πρότυπο δοκιμής για τη μέτρηση της ενεργειακής δαπάνης. Η ανάλυση αναπνοής παρακολουθεί την ανταλλαγή αερίων, δηλαδή τον όγκο της κατανάλωσης οξυγόνου (VO2) και της παραγωγής διοξειδίου του άνθρακα (VCO2) σε ηρεμία και κατά τη διάρκεια της άσκησης. Ο λόγος της παραγωγής CO2 προς την κατανάλωση O2 είναι γνωστός ως λόγος αναπνευστικής ανταλλαγής (RER) και αντιπροσωπεύει την οξείδωση των καυσίμων, συγκεκριμένα τη σχετική συμβολή των υδατανθράκων και του λίπους στην ενεργειακή δαπάνη. Κατά την καθαρή οξείδωση των υδατανθράκων, η ποσότητα του CO2 που παράγεται ισούται με την ποσότητα του Ο2 που καταναλώνεται (RER=1,0), ενώ κατά την καθαρή οξείδωση του λίπους, το RER ισούται με 0,7. Η μεγαλύτερη ικανότητα οξείδωσης του λίπους σε κατάσταση ηρεμίας είναι σημαντική για τη μεταβολική υγεία, τη διαχείριση του βάρους και τη σύνθεση του σώματος, ενώ τα παχύσαρκα άτομα με αντίσταση στην ινσουλίνη έχουν μειωμένη αποτελεσματικότητα καύσης λίπους. Επιπλέον, ένα υψηλό RER σε ηρεμία είναι προγνωστικό της ανάκτησης της λιπώδους μάζας μετά από μειώσεις του σωματικού βάρους που προκαλούνται από δίαιτα.

Συνολικά, το ενεργειακό ισοζύγιο είναι μια σύνθετη ισορροπία με πολλά στοιχεία που μπορεί να διαφέρουν σημαντικά μεταξύ των ατόμων. Αυτή η ισορροπία εμπλέκει πολύπλοκους βιολογικούς μηχανισμούς, όπως ορμόνες και νευρικά κυκλώματα, η διαταραχή των οποίων μπορεί να έχει δυσμενείς μακροπρόθεσμες επιπτώσεις στη μεταβολική υγεία. Ενώ ένα χρόνιο θετικό ενεργειακό ισοζύγιο σχετίζεται με την παχυσαρκία και άλλα σοβαρά χρόνια προβλήματα υγείας, μπορεί επίσης να είναι επιθυμητό για τους αθλητές που προσπαθούν να αποκτήσουν μυϊκή μάζα. Όλοι οι άνθρωποι που επιδιώκουν μια έγκυρη μέτρηση του ενεργειακού ισοζυγίου θα πρέπει να αναλάβουν τη διενέργεια δοκιμών ανάλυσης αναπνοής, τη χρυσή μέθοδο μέτρησης της ενεργειακής δαπάνης, προσδιορίζοντας έτσι την ενεργειακή πρόσληψη και, τελικά, το ενεργειακό ισοζύγιο.

Αναφορές

1. Cooney C, Daly E, McDonagh M, Ryan L. Αξιολόγηση του μετρούμενου μεταβολικού ρυθμού ηρεμίας για τη διαιτητική συνταγογράφηση σε γηράσκοντες ενήλικες με υπέρβαρο και χρόνιες παθήσεις που οφείλονται στη λιπαρότητα. Nutrients. 2021;13(4):1229. DOI: 10.3390/nu13041229
2. Hall KD, Heymsfield SB, Kemnitz JW, Klein S, Schoeller DA, Speakman JR. Ενεργειακό ισοζύγιο και τα συστατικά του: επιπτώσεις στη ρύθμιση του σωματικού βάρους. Am J Clin Nutr. 2012;95(4):989-994. DOI: 10.3945/ajcn.112.036350
3. Hill JO, Wyatt HR, Peters JC. Η σημασία του ενεργειακού ισοζυγίου. Eur Endocrinol. 2013;9(2):111-115. DOI: 10.17925/EE.2013.09.02.111
4. 4.  Hill JO, Wyatt HR, Peters JC. Ενεργειακό ισοζύγιο και παχυσαρκία. Circulation. 2012;126(1):126-132. DOI: https://doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.111.087213
5. Pati S, Irfan W, Jameel A, Ahmed S, Shahid RK. Παχυσαρκία και καρκίνος: Καρκίνος: Μια τρέχουσα επισκόπηση της επιδημιολογίας, της παθογένειας, των αποτελεσμάτων και της διαχείρισης. Cancers. 2023;15(2):485. DOI: https://doi.org/10.3390/cancers15020485
6. Powell-Wiley TM, Poirier P, Burke LE, Després J-P, Gordon-Larsen P, Lavie CJ, Lear SA, Ndumele CE, Neeland IJ, Sanders P, St-Onge M-P. Παχυσαρκία και καρδιαγγειακή νόσος: American Heart Association: Επιστημονική δήλωση της Αμερικανικής Καρδιολογικής Εταιρείας. Circulation. 2021;143(21):e984-e1010. DOI: https://doi.org/10.1161/CIR.0000000000000973
7. Romieu I, Dossus L, Barquera S, Blottiére HM, Franks PW, Gunter M, Hwalla N, Hursting SD, Leitzmann M, Margetts B, Nishida C, Potischman N, Seidell J, Stepien M, Wang Y, Westerterp K, Winichagoon P, Wiseman M, Willett WC. Ενεργειακό ισοζύγιο και παχυσαρκία: ποιοι είναι οι κύριοι παράγοντες; Cancer Causes Control. 2017;28(3):247-258. DOI: 10.1007/s10552-017-0869-z
8. 8. Rui L. Εγκεφαλική ρύθμιση του ενεργειακού ισοζυγίου και του σωματικού βάρους. Rev Endocr Metab Disord. 2013;14(4). DOI: 1007/s11154-013-9261-9
9. 9. Slater GJ, Dieter BP, Marsh DJ, Helms ER, Shaw G, Iraki J. Απαιτείται ενεργειακό πλεόνασμα για τη μεγιστοποίηση της υπερτροφίας των σκελετικών μυών που σχετίζεται με την προπόνηση αντίστασης; Front Nutr. 2019;6:131. DOI: 3389/fnut.2019.00131

 Κλείστε μια δωρεάν συνεδρία επιχειρηματικής διαβούλευσης για να μάθετε περισσότερα.