Anssi H Manninen

1 Advanced Research Press, Inc., Setauket, Ню Йорк, САЩ

калорично

Резюме

Първият закон на термодинамиката повелява, че телесната маса остава постоянна, когато приемът на калории е равен на калорийните разходи. Трябва да се отбележи обаче, че различните диети водят до различни биохимични пътища, които не са еквивалентни, когато се сравняват правилно чрез законите на термодинамиката. Неуместно е да се предполага, че единственото, което има значение по отношение на консумацията на храна и енергийния баланс, е приемът на хранителни калории и съхранението на тегло. Добре контролираните проучвания показват, че съдържанието на калории може да не е толкова предсказващо за загуба на мазнини, колкото намаляването на консумацията на въглехидрати. От биологична гледна точка калорията със сигурност не е калория. Идеалната диета за отслабване, ако тя дори съществува, предстои да бъде определена, но диетата с високо съдържание на въглехидрати и ниско съдържание на протеини може да е незадоволителна за много хора със затлъстяване.

Въведение

Термодинамика и диети за отслабване

Според Алберт Айнщайн, "Класическата термодинамика. Е единствената физическа теория на универсалното съдържание, по отношение на която съм убеден, че в рамките на приложимостта на нейните основни понятия никога няма да бъде свален [4]." Всъщност първият закон на термодинамиката описва един от най-важните принципи, свързани с телесното тегло. Основният принцип гласи, че енергията не може да бъде създадена или унищожена, но може да се трансформира от една форма в друга. Първият закон на термодинамиката може да бъде написан по следния начин:

където ΔE е промяната в енергийните запаси по време на всеки процес, q е топлината, произведена по време на процеса, и w е работата. Уравнението на енергийния баланс диктува, че енергийният потенциал на телесната маса остава постоянен, когато приемът на калории е равен на калорийния разход [5]. Просто казано,

Както беше обсъдено от Файнман и колегите му [6-8], въпреки че този принцип винаги се прилага, прилагането на този закон в рамките на живите организми не е просто. Строго погледнато, както е написано, гореспоменатото уравнение се прилага само за затворени системи, които са близо до равновесие и които не провеждат химични реакции [5]. Ако материята може да се обменя между системата и околната среда, тогава системата е отворена. Всъщност всички живи организми са отворени системи [4]. Формите на живот поемат храната от околната среда и я използват за поддържане на телесната температура и за протичане на биохимичните пътища на тялото си. Очевидно живите организми също са далеч от равновесието. Вторият закон на термодинамиката също трябва да бъде разгледан. Вторият закон ни казва, че процесите винаги вървят в посока на случайност или разстройство (ентропия). Всеки път, когато се обменя енергия, ефективността ще бъде несъвършена и част от енергията ще избяга - обикновено под формата на топлина - като по този начин увеличава ентропията във Вселената [9]. Важно е, че метаболитните пътища, които макронутриентите следват, могат да бъдат много различни поради разликите в хормоналното състояние и ензимната активност [6,7].

Защо диетите с ниско съдържание на въглехидрати насърчават отслабването

Хормоналните промени, свързани с диета с ниско съдържание на въглехидрати, включват намаляване на циркулиращите нива на инсулин заедно с повишени нива на глюкагони, което води до активиране на фосфоенолпируват карбоксикиназа, фруктоза 1,6-бифосфатаза и глюкоза 6-фосфатаза и инхибиране на пируват киназа, 6-фосфофрукто-1-киназа и хексокиназа, благоприятстваща глюконеогенезата пред гликолизата. Глюконеогенезата е енергоемък процес, тъй като 6 mol ATP се изразходват за синтеза на 1 mol глюкоза от пируват или лактат [10]. Трансформацията на глюконеогенни аминокиселини в глюкоза изисква още повече енергия, тъй като е необходим АТФ, за да се изхвърли азотът като урея [10]. Освен това диетата с ниско съдържание на въглехидрати увеличава оборота на телесните протеини; и енергозависимите процеси за поддържане на оборота на протеини (Таблица (Таблица 1), 1), включително синтез, сгъване, насочване, регулаторни процеси и разграждане на протеини имат обща цена за хомеостазата на енергията на тялото, която е значително по-висока от преди оценката [11].

маса 1

Някои енергийно зависими процеси, свързани с протеиновия метаболизъм

ПроцесиОписание
Оборот с протеиниОбразуване на инициационни комплекси *; синтез на пептидна връзка
Оборот на РНКРибозомна РНК; трансферна РНК; сплайсинг на РНК преди пратеник; и пратеник РНК
Регулаторни процесиОбратимо фосфорилиране, GTP-GDP обменни протеини, йонни помпи и канали, втори пратеник
Азотен метаболизъмГлутамин/глутамат цикъл; цикъл на глюкоза/аланин; синтез на урея

* Адаптиран от справка 1

Също така диетата с ниско съдържание на въглехидрати често е с високо съдържание на протеини. Неотдавнашно проучване демонстрира, че след хранене термогенезата се е увеличила 100% при диета с високо съдържание на протеини/ниско съдържание на мазнини спрямо диета с високо съдържание на въглехидрати/ниско съдържание на мазнини при здрави индивиди [12]. И накрая, кетогенните диети се характеризират с повишаване на свободните мастни киселини, което води до повишена транскрипция на митохондриалните разединяващи протеини и на пероксизомно β-окисление [13]. Разединяващите протеини позволяват на протонния градиент, генериран от дихателната верига, да навлезе отново в митохондриите по пътища, които заобикалят F1 ATP-азата, което води до генериране на топлина, а не на ATP. Също така, мастните киселини, подложени на β-окисление с пероксизоми, нямат механизъм за енергоспестяване и водят единствено до производство на топлина [13]. Важното дъно е, че това води до метаболитна неефективност.

Критичен преглед на основните документи с ниско съдържание на въглехидрати

Съставът на отслабването

Хиперинсулинемия и телесно тегло

Освен това има все повече доказателства, сочещи, че нискогликемичните диети също влияят върху телесното тегло и разхода на енергия в покой, независимо от приема на калории. Например, в кръстосано проучване, Augus et al. сравнява диетата с високо гликемично енергийно ограничение с изокалорична диета с ниско гликемично ниво при млади мъже с умерено наднормено тегло и съобщава, че разходът на енергия в покой намалява с 10,5% при високогликемичната диета в сравнение с 4,6% при нискогликемичната диета [29]. От известен интерес е, че алфа-глюкозидазните инхибитори, клас перорални хипогликемични средства, които забавят храносмилането на нишестето в стомашно-чревния тракт, не само подобряват мерките за гликемичен контрол, но и водят до умерена загуба на тегло [30].

Заключение

Благодарности

Благодаря на проф. Ричард Файнман (Катедра по биохимия, SUNY Downstate Medical Center, Бруклин, Ню Йорк) за полезни съвети.