Termogeneza adaptacyjna – przyczyna stagnacji podczas odchudzania?

Minnesota Starvation Experiment

W celu wyjaśnienia tych tajemniczych obserwacji warto cofnąć się w czasie. Druga Wojna Światowa zbliżała się ku końcowi. Alianci wyzwalając kolejne miasta z okupacji niemieckiej, znajdywali wielu głodujących, wychudzonych cywilów. W związku z czym pojawiła się potrzeba poszerzenia wiedzy na temat wpływu głodzenia na ludzki organizm, a także poznania efektywnych sposobów przywracania zdrowia głodującym. W listopadzie 1944 r. ponad 400 zdrowych mężczyzn, w odpowiedzi na broszurę: "Will You Starve That They Be Better Fed?" wyraziło chęć wzięcia udziału w eksperymencie nazwanym później: "Minnesota Starvation Experiment" [1]. Ostatecznie wybrano 36 ochotników cechujących się najlepszym zdrowiem fizycznym i psychicznym.

Metodykę i rezultaty "Minnesota Starvation Experiment" przedstawiono szczegółowo w obszernej, składającej się z dwóch tomów monografii (1385 stron):"The Biology of Human Starvation" wydanej w 1950 r. Na potrzeby niniejszego artykułu skoncentrujemy się jedynie na wybranych aspektach tego eksperymentu związanych ze zjawiskiem termogenezy adaptacyjnej. Uczestnicy omawianego eksperymentu przez pierwsze 12 tygodni dostarczali ilość kalorii zapewniającą utrzymanie masy ciała (około 3200 kcal). W kolejnym etapie (24 tygodnie) ich spożycie zostało obniżone o około 50% (do ilości 1500-1600 kcal). Dieta w tym okresie była oparta na pokarmach najczęściej spożywanych przez osoby głodujące w okupowanej Europie (m.in. chleb, makaron, ziemniaki i inne warzywa), a więc była dosyć uboga w białka i składniki odżywcze. Celem tego etapu było zmniejszenie masy ciała u uczestników o 25% masy wyjściowej. W związku z czym podaż żywności była uzależniania od cotygodniowego ubytku masy ciała. Uczestnicy dodatkowo zostali zobowiązani do codziennego wysiłku fizycznego (6,5 – 9 km marszu).

Fot.: J Nutr. 135: 1347-52

Rezultaty "Minnesota Starvation Experiment" mogą być interesujące dla entuzjastów fitnessowej sylwetki przede wszystkim z tego względu, że na koniec trwającego 24 tygodnie etapu restrykcji kalorycznych odnotowano obniżenie poziomu tkanki tłuszczowej do ekstremalnej wartości 5,3%. Ponadto uczestnicy w trakcie eksperymentu doznawali wielu nieprzyjemnych objawów, znanych osobom, które wcześniej próbowały dobrać się do resztek najbardziej opornej tkanki tłuszczowej, m.in.: obniżona temperatura ciała i tolerancja zimna, osłabienie, zmniejszenie libido, wahania nastroju i problemy z koncentracją.

Max Kampelman:

"I can tell you, the sex drive disappeared. There was none."

Carlyle Frederick:

"… little things that wouldn’t bother me before or after would really make me upset."

Fot.: J Nutr. 135: 1347-52 

Co więcej wśród uczestników jedzenie stało się głównym tematem rozmów i rozmyślań. Wielu z nich zaczęło interesować się książkami kucharskimi, a niektórzy po zakończeniu eksperymentu planowali nawet zmienić zawód i zatrudnić się jako kucharze.

Robert Willoughby:

"… eating became a ritual … Some people diluted their food with water to make it seem like more. Others would put each little bite and hold it in their mouth a long time to savor it. So eating took a long time."

"Carlyle Frederick was one of several men who collected cookbooks and recipes; he reported owning nearly 100 by the time the experiment was over."

Samuel Legg:

"I think probably most of us are feeling we did something good and are glad we did it, and that helps us live a better life."

Z innych ciekawostek, wzrosło spożycie soli, kawy i herbaty (nawet do 15 filiżanek na dzień). Dodatkowo bardzo popularne stało się żucie gumy (nawet do 40 paczek na dzień), co ostatecznie doprowadziło do wykluczenia jednego z uczestników eksperymentu.

Na koniec trwającego 24 tygodnie etapu restrykcji kalorycznych zaobserwowano zmniejszenie tempa spoczynkowej przemiany materii o rekordowe 40% (najwyższy spadek odnotowany w warunkach klinicznych). Jednocześnie po 24 tygodniach restrykcji kalorycznych ubytek masy ciała został zahamowany.

Na początku i w połowie lat 90-tych Profesor Abdul Dulloo i wsp. przeprowadzili szereg analiz oryginalnego eksperymentu z Minnesoty. W kontekście naszych rozważań zwrócono uwagę, że w związku z ubytkiem masy ciała spoczynkowa przemiana materii uległa obniżeniu jedynie o 25%. Zmniejszenie o kolejne 15% nastąpiło w efekcie działania tytułowej termogenezy adaptacyjnej. Dodatkowo odnotowano, że obniżenie tempa spoczynkowej materii było silnie skolerowane ze zmniejszeniem poziomu tkanki tłuszczowej [2, 3].

Komponenty wpływające na tempo przemiany materii

Zanim przejdę do omówienia z czego wynika termogeneza adaptacyjna, przedstawię pozostałe komponenty mające wpływ na całkowitą przemianę materii.

• Podstawowa przemiana materii (BMR): określa wydatki energetyczne niezbędne do podtrzymania podstawowych funkcji życiowych, na czczo (przynajmniej 12 godzin od spożycia ostatniego posiłku) w spoczynku i przy zachowaniu komfortu cieplnego. Wspomniana wcześniej spoczynkowa przemiana materii (RMR) określa wydatki energetyczne zmierzone w warunkach mniej dogodnych niż wymaga tego pomiar BMR, np.: kilka godzin po posiłku. W praktyce obie wartości nie różnią się od siebie znacznie.
• Efekt termiczny pożywienia (TEF): nieznaczny wzrost tempa przemiany materii po każdym posiłku, związany z przetwarzaniem żywności w organizmie do wykorzystania lub magazynowania.
• Efekt termiczny ćwiczeń (TEE): wzrost wydatków energetycznych w efekcie wysiłku fizycznego.
• Spontaniczna aktywność fizyczna (SPA): określa wydatki energetyczne związane z wierceniem się, zmianami postawy i utrzymaniem napięcia mięśniowego.

Podczas odchudzania obniżeniu ulega BMR oraz TEF, co przede wszystkim wynika ze zmniejszenia rozmiarów ciała i ilości dostarczanego pożywienia. Wprowadzenie deficytu energetycznego i/lub wysiłku fizycznego (dodanie ćwiczeń aerobowych i/lub interwałowych) niekiedy wiąże się ze zwiększenie ilości czasu spędzanego w pozycji siedzącej lub leżącej, czyli obniżeniem SPA. Jednakże są również dowody na istnienie komponentu adaptacyjnego, który dodatkowo przyczynia się do obniżenia całkowitego tempa przemiany materii podczas odchudzania – termogeneza adaptacyjna.

Nasilenie komponentu adaptacyjnego jest determinowane poprzez wiele czynników, w tym poziom tkanki tłuszczowej (im niższy, tym większego nasilenia termogenezy adpatacyjnej należy się spodziewać), wielkość wprowadzonego deficytu energetycznego (im większy, tym silniejsza odpowiedz adaptacyjna), objętość treningowa i predyspozycje genetyczne.

Mechanizmy odpowiedzialne za obniżenie wydatków energetycznych w efekcie termogenezy adaptacyjnej nie zostały w pełni poznane, ale przypuszcza się, że są wynikiem zmniejszenia aktywności symptycznego układu nerwowego oraz szeregu zmian hormonalnych zachodzących podczas odchudzania, m.in.: obniżenie stężenia leptyny, zwiększenie stężenia greliny i kortyzolu, zmniejszenie stężeń hormonów tarczycy (zwłaszcza w efekcie obniżenia konwersji T4 do T3) [4, 5].

Mając na uwadze wyniki eksperymentu z Minnesoty i kilku bardziej aktualnych badań, można stwierdzić, że nasilenie termogenezy adaptacyjnej w zależności od wymienionych wyżej czynników może prowadzić do obniżenia wydatków energetycznych o 250-500 kcal [6]. Prace badawcze niekonieczne, więc tłumaczą skąd bierze się tak wiele osób (najczęściej kobiet), które mimo dosyć wysokiego poziomu tkanki tłuszczowej i bardzo niskiej kaloryczności diety nie są wstanie zgubić nawet kilograma. Akurat w najbardziej ekstremalnej próbie z Minnesoty brali udział jedynie mężczyźni. W przypadku kobiet nasilenie termogenezy adaptacyjnej ze względów ewolucyjnych może być większe niż u mężczyzn. Niemniej jednak dziwne przypadki stagnacji podczas odchudzania najczęściej wiążą się z zaniżaniem ilości kalorii dostarczanych, a rzadziej z wyjątkowo silną termogenezą adaptacyjną lub specyficznymi schorzeniami. Według badań wiele osób zaniża ilość kalorii dostarczanych, często nawet o 50% [7].

Pomocy… muszę natychmiast schudnąć!

Interesujące jest, że termogenezy adaptacyjna często w największym stopniu dotyka osoby najbardziej ambitne, a zarazem najbardziej niecierpliwe. Czytając wpisy takich osób na forach internetowych po samym sposobie formułowania wypowiedzi można wyczuć, że towarzyszy im ogromny stres, często związany z nadmiernym perfekcjonizmem i brakiem cierpliwości. Takie osoby w momencie, gdy pojawia się drobna stagnacja podczas odchudzania często zupełnie tracą głowę, panikują, zaczynają odejmować kalorie i dodawać kolejne sesje aerobów, przez co jeszcze bardziej pogarszają swoją sytuację. Czasem zdarza się, że takie osoby załamane brakiem możliwości przełamania stagnacji decydują się zrobić przerwę od odchudzania i wtedy niespodziewanie ich masa ciała ulega zmniejszeniu o kilka kilogramów, co nazywane jest efektem "whoosh".

Nasuwa się pytanie w jaki sposób można wywołać efekt "whoosh"? Według hipotez niektórych autorów i moich własnych obserwacji stagnacja podczas odchudzania (poza wpływem omówionego komponentu adaptacyjnego) może być w wielu przypadkach związana z nasileniem retencji wody. Zgromadzenie dodatkowych 3-4 kg wody w organizmie może sprawiać, że przez kilka tygodni efekty odchudzania będą zupełnie niewidoczne. Zwiększony stres zarówno mentalny, jak i fizyczny może stanowić przyczynę nasilenia retencji wody. Odrobina dietetycznego luzu w postaci "oszukanego" posiłku może sprawić, że przynajmniej tymczasowo profil hormonalny ulegnie poprawie co może zaowocować zmniejszeniem retencji wody.

Termogneza adaptacyjna może również utrudniać zwiększanie masy ciała. W związku z czym w niektórych przypadkach (mowa o osobach z ektomorficznym typem budowy ciała) konieczne jest wprowadzenie pokaźnej nadwyżki kalorycznej (niekiedy nawet + 700 – 1000 kcal). Chęć uzyskanie postępów "natychmiast" również w tej sytuacji niczego nie ułatwia.

Podsumowanie

Nie wykonywanie pochopnych kroków i "wyluzowanie" w wielu przypadkach może stanowić skuteczny sposób na unikanie stagnacji podczas odchudzania. W swojej praktyce w celu zminimalizowania możliwości wystąpienia stagnacji, ewentualnie w celu jej przełamania często proponuję wprowadzenie 1-2 "oszukanych" posiłków w tygodniu oraz tygodniowej przerwy od deficytu energetycznego co 8-12 tygodni. Osoby bardziej zainteresowane wprowadzeniem do swojej rutyny kontrolowanych odstępstw od diety zachęcam do lektury książki: "A Guide to Flexible Dieting", Lyle McDonald.