Adaptacja Metaboliczna

(czas czytania 10 minut)

Proces odchudzania to wiecznie temat „na topie”. Coraz więcej osób pragnie dojść do zdrowiej, szczupłej sylwetki.
Coraz częściej szuka się odpowiedzi jak przeprowadzić redukcję efektywnie.
Coraz częściej „magiczne metody” przynoszą więcej szkody aniżeli pożytku.

Wtedy najlepiej jest znaleźć winnego, który odpowiada za niepowodzenia w naszym procesie „odchudzania”.

Jakie czynniki wymienia się najczęściej jako przeszkody i winowajców nieudanych redukcji?

Zdecydowanie najczęściej w swojej pracy słyszę o następujących trzech:

1. Uwarunkowaniach genetycznych (często powiązanych z naszym Somatotypem)
2. Chorobach, które utrudniają nam rzekomo lub nawet uniemożliwiają odchudzanie
3. Problemach metabolicznych, które kiedyś nazwane zostały błędnie „Załamaniem metabolicznym lub uszkodzeniem metabolizmu”, a obecnie używa się coraz częściej poprawnej nazwy jaką jest „Adaptacja Metaboliczna”

Jak odniosę się do tego?

1.       Somatotypy – temat obszernie opisałem w osobnym artykule i wiedz, że nie ma to żadnego zaoczenie w kontekście odchudzania i jest to sztucznie „nadmuchana” teza

Link znajdziesz tutaj: Somatotypy,a wyniki sporotowe. Czy ta teoria ma sens?

2.       Temat chorób mających przełożenia na nasz metabolizm wymaga szerszego spojrzenia. Jest w nim nieco racji, ale nie jest taki zerojedynkowy jak często się uważa.

Wrócę do niego przy okazji innego artykułu

3.       Adaptacja metaboliczna, czyli nasz dzisiejszy temat. Postaram się szczegółowo opisać i wyjaśnić, czy oby na pewno znaleźliśmy winnego, a fizjologia jest dla nas taka straszna jak mówimy.

Metabolizm

Zacznijmy od opisania bardzo zwięźle naszego głównego zainteresowanego, wokół którego będzie kręcił się cały artykuł, a konkretniej wyjaśnijmy jego składowe [13]

Składniki całkowitego dziennego zużycia energii (TDEE) – zwanego przez nas metabolizmem podzielimy na następujące obszary:

BMR - podstawowa przemiana materii, czyli niezbędne minimum do przetrwania. Można by rzec wartość egzystencjonalna
TEF - Termiczny efekt pożywienia, czyli wartość energii potrzebna do na strawienie tego co jemy
EAT - Termogeneza wysiłkowa, czyli ilość energii jaką wykorzystujemy na zaplanowaną aktywność fizyczną, trening
NEAT - Spontaniczna aktywność fizyczna, bardzo niedoceniania składowa, która mówi nam ile energii wykorzystujemy w ciągu dnia na ogólnie pojęty ruch, czynności, itd. 

Adaptacja metaboliczna – czym jest?

By wszystko było dalej jasne zdefiniujmy pojęcie Adaptacji
Jak sama nazwa wskazuje to przystosowanie. W naszym przypadku mówimy o przystosowaniu metabolizmu, czyli wydatków energetycznych do warunków jakie występują. Mowa o niskich kcal, bo rzecz jasna do takich może chcieć przystosować się metabolizm w momencie braku jedzenia (odpowiedniej ilości kcal) lub przewlekłego głodu.

Celem tej reakcji byłoby zmniejszenie wydatków energetycznych w celu „ochrony” organizmu, przy niedostatecznym odżywieniu.
Jakby nie patrzeć system adaptacji to bardzo przemyślany przez naturę schemat, mający na celu najważniejsze – przetrwanie, przeżycie, uniknięcie śmierci głodowej.

Adaptacja metaboliczna – czy to zjawisko może występować i czego dotyczy?

Tak! Od razu trzeba jasno napisać, że proces ten to nie wymysł i jak najbardziej może wystąpić lecz wbrew pozorom nie tak szybko jak większość z nas uważa. [1] [4]

Jednakże faktem jest, że niedobory energii i/lub bardzo niski poziom tkanki tłuszczowej to dla organizmu szok i będzie miało to wpływ na naszą fizjologię. Mamy jasne wskazania, że utrata masy ciała i przewlekły deficyt energii powodują szereg adaptacji (przystosowań) metabolicznych mających na celu zmniejszenie wydatku energetycznego, poprawę wydajności metabolicznej i pobudzenie czynników mających niemalże zmusić nas do zwiększenia poboru energii. [2] [3]

Do Adaptacji dojść może przy naprawdę dużej stracie masy ciała i to w przypadku, gdy ten proces jest nagły, albo co najmniej szybszy niż zakładane rekomendacje.
Organizm dopiero w takich warunkach zaczyna wchodzić w proces wspomnianej adaptacji metabolicznej.

Adaptacja metaboliczna od strony fizjologii – jak to działa?

Reakcja hormonalna na deficyt

Wiele hormonów odgrywa znaczącą rolę w regulacji składu ciała i wykorzystania energii. Warto przedstawić krótką charakterystykę podstawowych i w kontekście omawianego problemu kluczowych.

1.      Hormony tarczycy, zwłaszcza trijodotyronina (T3), odgrywają ważną i bezpośrednią rolę w regulacji tempa metabolizmu.
Wzrost poziomu krążących hormonów tarczycy jest związany ze wzrostem tempa metabolizmu, natomiast spadek ich poziomu obniżenie termogenezy i ogólnego tempa metabolizmu [5]

2.      Leptyna, znana jest jako sygnalizator sytości i działa jako swoisty wskaźnik dostępności energii, zarówno w ujęciu krótko terminowym, jak i długoterminowym.
Produkowana jest w adipocytach (komórkach tłuszczowych), stąd przy spadku poziomu tkanki tłuszczowej do wartości bardzo niskiej, poniżej fizjologicznej, a także długotrwałej niskiej dostępności energii jej stężenie również maleje. W drugą stronę wyższy jej wskaźnik działa pobudzająco na wydatkowanie energii i poziom odczuwalnej przez nas sytości.[6]

3.      Insulina, odgrywa u kontekście metabolizmu równie ważną rolę.
Uczestniczy w regulacji metabolizmu składników odżywczych. [7]
Wspólnie z leptyną informuje o dostępności energii, co pozytywnie działa w kontekście jej wykorzystania i hamuje działalność greliny (odpowiedzialna m.in. w tym kontekście za uczucie łaknienia) [9]
Warto też wiedzieć, że wpływa hamująco na rozpad białek mięśniowych. [8]

4.      Testosteron, jak wiele osób uważa to nie tylko hormon odpowiedzialny między innymi za wzrost naszej masy mięśniowej, ale odgrywa bardzo ważną rolę również w prewencji otyłości, poprzez hamowanie adipogenezy (namnażaniu się komórek tłuszczowych – rodzaj hiperplazji). Osoby otyłe bardzo często mogą mieć niski poziom tego hormonu [10]

Wyniki przeprowadzanych badań jasno sugerują, że w odpowiedzi na długotrwałe deficyty kaloryczne stwierdzono spadki wyżej wymienionych hormonów, przy jednoczesnym wzroście poziomu kortyzolu i greliny (odpowiedzialnej za sygnalizacje głodu i efekty z tym związane). [11]

Co ciekawe, utrzymując poziom osiągniętej niskiej wagi, bez działań mających na celu szeroko pojętego odżywienia i przywrócenia stabilizacji organizmowi, te poziomy hormonalne utrzymują się! [12]

Mamy jasny wniosek, że:
Okresowe przebywanie na deficycie kalorycznych (głębokim) i niski poziom tkanki tłuszczowej są dla naszego organizmu sygnalizatorem mówiącym o niedostępności energii, co powoduje reakcję hormonalną mającą na celu oszczędzanie energii

Jeśli mowa o energii to muszę wspomnieć o mitochondriach, czyli miejscu gdzie energia „powstaje”

To głównie mitochondria zlokalizowane w komórkach całego naszego ciała produkują ATP z  kalorii jakie dostarczamy.
ATP, czyli główne źródło energii jest wykorzystywane w każdej reakcji, która wymaga energii. Od bicia serca, pracę narządów, po ruch.

W momencie przebywania w deficycie, gdy wykorzystywane są zasoby z tkanki tłuszczowej, organizm poprzez skomplikowany system regulacji zaczyna wytwarzać więcej ATP z tej samej ilości kalorii – rośnie efektywność wytwarzania energii by zapobiec jej niedoborom. [23]

Żeby rozrysować to jaśniej, energia głównie wykorzystywana jest pomiędzy produkcję:
1. ATP
2. Jednostek ciepła

W momencie braków energii zaczyna być produkowane więcej ATP,  jako nadrzędna i kluczowa wartość potrzebna do przetrwania, a mniej jednostek ciepła. [24]

Często możemy odczuć to jako wychłodzenie organizmu, a jest to też odp na pytanie czemu podczas redukcji odczuwamy spadki temperatury i jest nam zimno.

Umiejscowienie adaptacji i określenie której gałęzi metabolizmu będzie dotyczyć.

Warto pamiętać, że metabolizm jest „plastyczny” i dostosowuje się z dnia na dzień do warunków związanych z dostępem kcal i wydatkiem kcal. Codziennie więc wartości te ulegają zmianie, dlatego bazujemy na wartościach uśrednionych.

Jasnym jest, że każda „gałąź” wchodząca w skład TDEE podczas redukcji (ograniczonego dostępu kcal) ulega zmianom – oczywiście zmniejsza się w jej obszarze wydatek energii, co rzutuje na całościowy spadek poziomu metabolizmu. [14]

Podstawowa Przemiana Materii (BMR)  - Utrata masy ciała powoduje utratę metabolicznie aktywnych tkanek (produkujących energię), a zatem zmniejsza się BMR
Termogeneza wysiłkowa (EAT) – spada w odpowiedzi na utratę masy ciała i niższą dostępność energii, gdyż organizm nastawia się na znacznie efektywniejsze wykorzystanie ATP podczas każdej pracy jaką wykonuje[15]
Termiczny efekt pożywienia (TEF) – przypisuje się tej wartości ok 10% całości wydatków energetycznych i co ciekawe nie zmienia się ona znacznie w przypadku nawet mniejszych porcji spożywanych pokarmów, więc ten element metabolizmu można nieco marginalizować. [16]
Spontaniczna aktywność fizyczna (NEAT) – ten obszar może zdecydowanie ulegać obniżeniu wraz z pogłębiającym się deficytem energii. [17] Powodem takiego stanu rzeczy jest celowe obniżenie wydatków energii na czynności nie będące niezbędnymi do przeżycia.
Jeśli byłeś długo na redukcji, to wiesz że często „nie chce się” być aktywnym – to właśnie jest obniżenie NEAT.
Chcąc wymienić trzy główne powody czemu NEAT spad, mamy następujące:
- Mniejsza ilość ruchu, jakiejkolwiek aktywności (nawet gestykulacji)
- Mniejsza waga ciała, więc każdy ruch jest ”tańszy” pod kątem energii
- Nasze mitochondria produkują więcej ATP z mniejszej ilości kalorii. Efektywne wykorzystanie energii

Czego dotyczy Adaptacja Metaboliczna?

Wiedząc, jak składowe metabolizmu ulegają zmianom warto dokładnie określić, której z nich dotyczy sama Adaptacja.
Na pewno nie dotyczy:
1. Zmniejszenia zapotrzebowania kalorycznego związanego z utratą masy ciała! To nic innego jak spadek „kosztów energetycznych” utrzymania masy. Mniej masy ciała = mniej energii.
2. Spadku NEAT i EAT – to wartość wydatków energii związanych z naszym funkcjonowaniem na co dzień.

ADAPTACJA METABOLICZNA DOTYCZY SPADKU BMR, czyli podstawowej przemiany materii, ale nie uwzględniając zmian indukowanych spadkiem wagi!

Powodem są:
- Opisane wyżej zmiany hormonalne
- Aktywność endokrynna i metaboliczna tzw. Brunatnej tkanki tłuszczowej
- Większa aktywności mitochondriów i lepsze wykorzytanie przez nie energii (opisane też wyżej)

Teraz kluczowa sprawa, czyli ile może wynieść spadek poziomu metabolicznego w obrębie BMR??

Jak się okazuje bardzo niewiele!
Badania wykazały, że u osób po operacjach zaliczających bardzo duży spadek masy ciała – ok 30kg (25% masy) i wyniósł on ok 160 kcal. [20]

W przypadku skrajnych spadków, może dojść nawet do okolic 500kcal, ale mówimy tu o bardzo skrajnych warunków. Przykładem jest amerykański program The Biggest Loser, gdzie chodziło o zrzucenie jak największej ilości kilogramów, jednak sugeruje się że te dane są mocno naciągane i raczej mało prawdopodobne, a nawet jeśli to pamiętajmy, że mowa jest o niezwykle skrajnych okolicznościach, do których większość z Was na pewno nie dojdzie. [21]

Najwięcej dostępnych badań sugeruje, że maksymalna wartość sięga nie więcej niż 350kcal i ponownie podkreślę mowa tu o bardzo ekstremalnej sytuacji, [22]

Adaptacja metaboliczna – konkretnie ile?!

Bardzo często spotkać można wartości mówiące, że BMR może spaść nawet o 40% podczas redukcji, ale ponownie mowa tu o bardzo głębokiej redukcji i dużej stracie masy ciała.

Pamiętać należy, że większość czyli 25-30% tej wartości związana jest ze spadkiem masy ciała i to jest niezależne od nas.
Max 10-15% dotyczy Adaptacji metabolicznych o których mowa, więc nie jest to tak dużo jak w obiegowych opiniach przyjmuje się uważać!
I pamiętajmy 10% z BMR, a nie całości naszych wydatków metabolicznych (TDEE)

Ile może trwać powrót do normy?

Jak się okazuje ponad rok. [18] [19]

W przypadku skrajnych zmian, jak np. w programie The Biggest Loser, mówi się o kilku latach. [21]

Czy przez „Adaptację Metaboliczną” nie chudniesz?

Zdecydowanie to nie wina adaptacji.
Nawet jeśli doznaliśmy maksymalnych progów adaptacji metabolicznej, to i tak możemy tracić kilogramy.
Nie będzie to zdrowie i logiczne, ale poniżej „pewnego pułapu” nie da się nie chudnąć.

Przykładem jest słynne Minnesota Starvation Experiment, podczas którego stosowano dietę z deficytem około 50%, przez aż 6 miesięcy i pomimo tego waga uczestnikom spadała do samego końca (jedli w przybliżeniu 1500kcal), przy założeniu iż w tym przypadku musiały zajść wszelkie możliwe adaptacje, co było nieuniknione.

Wnioski:

1.       Adaptacja metaboliczna istnieje lecz jest źle zrozumiana przez ogół społeczeństwa

2.       Dotyczy ona tylko niewielkich obszarów Podstawowej Przemiany Materii, max 10-15%

3.       Związana jest z zaburzeniami hormonalnymi, a także zmianami w obrębie pracy naszych mitochondriów (produkcja i wykorzystanie energii)

4.       Sama Adaptacja nie ma możliwości „zatrzymać” procesu odchudzania jeśli pilnujemy ilości spożytych kalorii

_________

Bibliografia:

[1] Doucet E, St-Pierre S, Almeras N, Despres JP, Bouchard C, Tremblay A. Evidence for the existence of adaptive thermogenesis during weight loss. Br J Nutr. 2001;85:715–723

 [2] Maclean PS, Bergouignan A, Cornier MA, Jackman MR. Biology’s response to dieting: the impetus for weight regain. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2011;301:R581–R600

[3] MacLean PS, Higgins JA, Jackman MR, Johnson GC, Fleming-Elder BK, Wyatt HR, Melanson EL, Hill JO. Peripheral metabolic responses to prolonged weight reduction that promote rapid, efficient regain in obesity-prone rats. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2006;

[4] Doucet E, St-Pierre S, Almeras N, Despres JP, Bouchard C, Tremblay A. Evidence for the existence of adaptive thermogenesis during weight loss. Br J Nutr. 2001;85:715–723

[5] Deutz RC, Benardot D, Martin DE, Cody MM. Relationship between energy deficits and body composition in elite female gymnasts and runners. Med Sci Sports Exerc. 2000;32:659–668.

[6] Margetic S, Gazzola C, Pegg GG, Hill RA. Leptin: a review of its peripheral actions and interactions. Int J Obes Relat Metab Disord. 2002;26:1407–1433.

[7] Strohacker K, McCaffery JM, Maclean PS, Wing RR. Adaptations of leptin, ghrelin or insulin during weight loss as predictors of weight regain: a review of current literature. Int J Obes. 2013. pp. 1–9

[8] Rooyackers OE, Nair KS. Hormonal regulation of human muscle protein metabolism. Annu Rev Nutr. 1997;17:457–485.

[9] Ariyasu H i wsp.. Stomach is a major source of circulating ghrelin, and feeding state determines plasma ghrelin-like immunoreactivity levels in humans. J Clin Endocrinol Metab. 2001;86:4753–4758.

[10] De Maddalena C, Vodo S, Petroni A, Aloisi AM. Impact of testosterone on body fat composition. J Cell Physiol. 2012;227:3744–3748.

[11] Rossow LM, Fukuda DH, Fahs CA, Loenneke JP, Stout JR. Natural bodybuilding competition preparation and recovery: a 12-month case study. Int J Sports Physiol Perform.

[12] Sumithran P, Prendergast LA, Delbridge E, Purcell K, Shulkes A, Kriketos A, Proietto J. Long-term persistence of hormonal adaptations to weight loss. N Engl J Med. 2011;365:1597–1604.

[13] Maclean PS, Bergouignan A, Cornier MA, Jackman MR. Biology’s response to dieting: the impetus for weight regain. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2011;301:R581–R600.

[14] Leibel RL, Rosenbaum M, Hirsch J. Changes in energy expenditure resulting from altered body weight. N Engl J Med. 1995;332:621–628

[15] Weigle DS. Contribution of decreased body mass to diminished thermic effect of exercise in reduced-obese men. Int J Obes. 1988;12:567–578

[16] Miles CW, Wong NP, Rumpler WV, Conway J. Effect of circadian variation in energy expenditure, within-subject variation and weight reduction on thermic effect of food. Eur J Clin Nutr. 1993;47:274–284

[17] Levine JA. Non-exercise activity thermogenesis (NEAT) Best Pract Res Clin Endocrinol Metab. 2002;16:679–702.

[18] Rosenbaum M, Hirsch J, Gallagher DA, Leibel RL. Long-term persistence of adaptive thermogenesis in subjects who have maintained a reduced body weight. Am J Clin Nutr. 2008;88:906–912. 

[19] Leibel RL, Hirsch J. Diminished energy requirements in reduced-obese patients. Metabolism. 1984;33:164–170.

[20] Sorenson CE, Levine JA. Resting metabolic rate, total daily energy expenditure, and metabolic adaptation 6-months and 24-months after bariatric surgery. Obesity

[21] Fothergill E, Guo J, Howard L, et al. Persistent metabolic adaptation 6 years after The Biggest Loser competition. Obesity. 2016;24(8):1612-1619.

[22] Johannsen DI, Knuth ND, Huizenga R, Rood JC, Ravussin E, Hall KD. Erratum: Metabolic slowing with massive weight loss despite preservation of fat-free mass. J Clin Endocrinol Metab. 2016;101(5):2266

[23] Cannon B, Nedergaard J. Brown adipose tissue: function and physiological significance. Physiol Rev. 2004;84:277–359.

[24] Young JB, Saville E, Rothwell NJ, Stock MJ, Landsberg L. Effect of diet and cold exposure on norepinephrine turnover in brown adipose tissue of the rat. J Clin Invest. 1982;69:1061–1071.