Масса жира и расход энергии при недоедании и переедании. Научный эксперимент

О том, как "разгонать метаболизм" с помощью воды с лимоном информации у нас сегодня не будет :) , а вот хорошей физиологии - всегда пожалуйста!

Для специалистов, кто работает с массой тела, желательно иметь представление о "судьбе" основных нутриентов при энергетическом дефиците и профиците.

В учебниках, которые мне удалось читать, я подобной информации нигде не встречал, поэтому, чтобы разобраться в процессах необходимо заглубляться в научные эксперименты.

Недавно мы говорили о переедании преимущественно жирами или углеводами и поняли, что приводит к большему ожирению.

Сегодня же поговорим о том, как ведут себя нутриенты (в частности жир тела) при переедании и недоедании при сбалансированном питании.

Идея эксперимента

Изучить влияние избытка и дефицита энергии как на кратковременные, так и на долговременные изменения в запасах макронутриентов у здоровых людей.

Испытуемые и дизайн эксперимента

6 добровольцев приняли участие в этом исследовании.

• В течение 7 дней до начала исследования испытуемые жили в метаболической комнате (рис. 1), ежедневно взвешивались и получали питание для поддержания энергетического баланса;
• С началом эксперимента испытуемые вошли в калориметр в 20:00 дня 0, и измерения начались в 09:00 дня 1 и продолжались непрерывно в течение 12 дней до 09:00 дня 13;
• Массу тела измеряли в 09:00 каждое утро;

Рисунок 1. Примеры метаболических комнат для изучения энерготрат.

• Находясь в метаболической комнате, испытуемые следовали одному и тому же протоколу, который включал: 8-часовой сон, 1-часовое измерение основного обмена, три 40-минутных тренировки на велоэргометре при рабочей нагрузке 50 Вт, 190 минут в положении стоя (включая одевание и раздевание), а остальное время — в сидячем положении, включая просмотр видео, чтение, письмо и другое;

Питание

• Находясь в калориметре, испытуемые получали диету, предназначенную для создания либо дефицита энергии примерно на две трети, либо избытка энергии на одну треть, исходя из прогнозируемого общего расхода энергии (рис. 2);

Рисунок 2. Энергетический баланс испытуемых.

• Изменение питания начиналось в первый день в метаболической камере;
• Диета для переедания обеспечивала 15% энергии в виде белков, 35% в виде жиров и 50% в виде углеводов. Два субъекта получили 15 МДж/день и один субъект 19,5 МДж/день (рис. 2);
• Диета для недоедания обеспечивала 3,5 МДж/день для всех испытуемых;
• Частично это обеспечивалось в виде специальных коммерческих продуктов с очень низким содержанием энергии, которые обеспечивали 1,86 МДж/сутки, включая 50 г белка, 7 г жира и 45 г углеводов;
• Остальную часть рациона обеспечивали в виде обычных пищевых продуктов, что давало конечный состав макронутриентов: 31% энергии в виде белков, 24% в виде жиров и 45 %в виде углеводов;
• Пить воду разрешалось без ограничений;

Результаты

Изменение энергетического баланса

• Метаболический ответ субъектов при переедании и недоедании показан на рисунке 3;
• Во время переедания интенсивность метаболизма покоя (BMR) увеличилась на 0,42 МДж (5,7%), а общий энергорасход (TEE) увеличился на 0,75 МДж (6,2%);
• При недоедании интенсивность метаболизма покоя снизилась на 0,82 МДж (8,3%), а общий энергорасход снизился на 1,20 МДж (10,5%);
• Эти изменения были небольшими по сравнению с дефицитом или избытком энергии, а энергетический дисбаланс в основном компенсировался изменениями массы тела, которые были по существу линейными (рис. 3);

Рисунок 3. Изменение энергорасхода, энергобаланса и массы тела при разном питании.

• Масса увеличилась на 2,90 кг (+4%) при переедании и уменьшилась на 3,18 кг (-4,3%) при недоедании;
• Изменение запасов жира, измеренное по балансу субстрата, составило 31,3% изменения веса при переедании и 65,9% при недоедании;

Изменение баланса субстратов

• Изменения в метаболическом топливе показаны на рисунке 4, а изменения в балансе макронутриентов в отношении потребления и окисления показаны более подробно для углеводов, белков и жиров на рисунках 5 и 6;
• Как при переедании, так и при недоедании вклад белков в топливную смесь оставался постоянным, в то время как основные изменения произошли в относительном вкладе углеводов и жиров (рис. 4);

Рисунок 4. Окисление белков, жиров и углеводов в зависимости от питания.

• В течение первых нескольких дней недоедания наблюдалось резкое снижение окисления углеводов, а к 4-му дню потребление и окисление углеводов почти совпадали;
• Оставался небольшой отрицательный баланс углеводов при потреблении 83 г/сут по сравнению с их окислением 106 г/сутки (1,67 МДж/сутки) на 12-й день, который, предположительно, отражает постепенное уменьшение содержания мышечного гликогена (рис. 5);
• Для удовлетворения потребности организма в энергии окисление внутренних жиров увеличилось до примерно 177 г/сутки (6,96 МДж/сутки) по сравнению с потреблением 20 г/сутки;
• К 12-му дню доля энергии, полученной из белков, углеводов и жиров, составила 14,8%, 16,6% и 68,6% соответственно (рис. 5);

Рисунок 5. Баланс белков, жиров и углеводов при недоедании.

• При переедании углеводный баланс снова достигался через несколько дней, а к 12 дню окисление углеводов составило 551 г/день по сравнению с потреблением 539 г/день;
• Эта скорость окисления углеводов была примерно в пять раз выше, чем в конце периода недоедания, что свидетельствует о поразительном регуляторном контроле потребления углеводов их собственным окислением;
• Поскольку окисление углеводов обеспечивало примерно 8,68 МДж/день, потребность в жире как источнике энергии значительно снизилась;
• Окисление жира было подавлено до 59 г/день или 2,32 МДж/день и основная часть (150 г/день) пищевого жира сохранялась;
• К 12-му дню доля энергии, полученной из белков, углеводов и жиров, составила 13,3%, 68,3% и 18,4% соответственно (рис. 6);

Рисунок 6. Баланс белков, жиров и углеводов при переедании.

• Вклад отдельных макронутриентов в чистый кумулятивный энергетический баланс показан на рисунке 7;
• В целом при недоедании белки, углеводы и жиры составляют 9,5%, 6,2% и 84,3% окисляемой эндогенной энергии, а при переедании 8,7%, 17,8% и 73,5% запасаемой энергии соответственно;
• В граммах эти изменения составляют -428, -380 и -1911 г при недоедании, и +346, +439 и +995 г при переедании;

Рисунок 7. Суммарный баланс макронутриентов за 12 дней.

Выводы

• Общий расход энергии изменился на +6,2% (переедание) и -10,5% (недоедание);
• В результате масса тела изменилась на +2,90 и -3,18 кг;
• Потребление углеводов (540 и 83 г/сут при переедании и недоедании) оказывало прямое регуляторное воздействие на их же окисление (551 и 106 г/сут на 12-й день при переедании и недоедании соответственно). Испытуемые были близки к равновесию к 5-му дню;
• Изменения в окислении белка были небольшими и недостаточными для предотвращения окисления белковой массы тела или ее прироста в ответ на дефицит или избыток энергии;
• Окисление жира (59 и 177 г/сут при переедании и недоедании соответственно) не было чувствительным к потреблению жиров с пищей (150 и 20 г/сут при перекармливании и недоедании соответственно), скорее его окисление было обратно пропорционально окислению других субстратов;
• На изменение жирового баланса приходилось 74,1% и 84% энергетического дисбаланса при переедании и недоедании соответственно;
• При переедании дыхательный коэффициент не превышал 1 в течение любого 24-часового периода, что позволяет предположить, что, несмотря на большой избыток энергии, не было зафиксировано чистого липогенеза (образования жира из углеводов);
• Это исследование показывает четкую иерархию окисления макронутриентов. При выборе метаболического топлива доминирует необходимость поддержания углеводного баланса.

Получить доступ к неопубликованным лекциям, статьям и другим материалам, а также поддержать нашу работу можно на Boosty
Сейчас там опубликованы следующие материалы:
1. Конкурентный тренинг (лекция).
2. Весогонка в единоборствах (лекция).
3. Плиометрика в фитнесе (лекция).
4. Метаболические эффекты упражнений.
5. Зона жиросжигания - что мы о ней знаем (лекция).
6. Физиология аэробного и анаэробного порогов, МПК (лекция).
7. Все про Дроп-Сет (научный доклад).
8. Локальное жиросжигание (научный доклад).
9. Ишемический тренинг. Часть 1 и 2 (научный доклад).
10. Физподготовка в волейболе (три лекции).
11. Биоэнергетика спорта (обзорная лекция).
12. Классификация аэробных и анаэробных упражнений (лекция).
13. NEW! Статодинамика: 30 лет обсуждений Часть 1 (научный доклад).
14. NEW! Физиология жиросжигания. Часть 1. (лекция).

Дополнительные материалы по этой теме:

Переедание жиров или углеводов - что страшнее для фигуры? Научный эксперимент

Когда углеводы превращаются в жир? Что говорит наука

Дефицит калорий упражнением или диетой? Влияние на аппетит

Источник: Jebb SA, Prentice AM, Goldberg GR, Murgatroyd PR, Black AE, Coward WA. Changes in macronutrient balance during over- and underfeeding assessed by 12-d continuous whole-body calorimetry. Am J Clin Nutr. 1996 Sep;64(3):259-66.