Energetická bilance v extrémních prostředích: Nalezení limitu EI (StOMPE)

Dlouhé vytrvalostní akce poskytují jedinečnou příležitost studovat fyziologické limity lidské výkonnosti. Když je výživa adekvátní, udržení hmotnosti přímo souvisí s výdejem energie. V extrémních prostředích, jako je veslování na oceánu, jsme však ukázali, že veslaři ztratili 10 % hmotnosti, měli vysoký energetický výdej (5 000 kcal/d nebo 3,1 x bazální metabolismus), který nebyl pokryt energetickým příjmem (EI). I v přítomnosti jídla přes ~5000 kcal denně se veslaři rozhodli jíst pouze ~3800 kcal/den (2,4 x RMR) a zhubli, než aby jedli více. Je také vzácné, mimo elitní výkon, že EI je vyšší než 2,5 x RMR a naznačuje nějaký druh regulačního mechanismu. Předchozí práce ukázala (Thurber et al., 2019), že vysoké energetické výdaje (EE) nejsou dlouhodobě udržitelné a že EE se s dobou trvání snižuje, přičemž se ustálí na přibližně 2,5 x RMR. To je ve snaze vyrovnat energetické požadavky, aby se minimalizovala ztráta tělesné hmoty a zvýšila se šance na přežití. Použití dat z předchozí doktorandské studie u oceánských veslařů (Holsgrove-West., 1. doktorandská studie) a extrapolace dat ze studií použitých k modelování TEE a trvání (Thurber et at., 2019) a studií překrmování (Siervo et al 2008 ), dobrovolný energetický příjem vypočítaný ze ztráty tělesné hmoty byl konzistentně kolem 2,4 x RMR, což naznačuje možnou číselnou hodnotu k hranici EI. To jsem experimentálně neměřil. Pokud je teorie maximální EI pravdivá, jakýkoli příjem nad maximem [2,4 x RMR] nelze energeticky využít a byl by vyloučen. Jakákoli ztráta BM by proto odrážela rozdíl mezi EE a maximální EI, nikoli skutečnou EI. Prozkoumání limitu EI proto vyžaduje simultánní měření změn EE, EI a tělesné hmotnosti při zajištění EI nad teoretickým maximem. V přítomnosti energetického deficitu a ztráty tělesné hmoty prokázali mořští veslaři adaptivní reakci selektivním udržením nebo ztrátou svalů. Zatížené svaly byly zachovány, zatímco nezatížené svaly atrofovaly. Zjevným protiopatřením by mohlo být zatížení svalů, které chřadlo, ale na jaké náklady? S omezeným příjmem energie a většími nároky na svalovou hmotu mohou jiné složky EE jako RMR, NEAT nebo cvičební složka kompenzovat nebo vydržet větší ztrátu tělesné hmoty. Tato interakce vyžaduje další zkoumání. Logisticky je obtížné žádat veslaře, aby cvičili uprostřed závodu, a dodržování by nebylo známo. Je potřeba expedice, která zahrnuje větší zapojení svalů a vysokou EE. Trekking napříč Grónskem poskytuje prostředí s vysokou EE bez nepoužívání dolních končetin. Navíc z logistických důvodů skladování vzorků při oceánském veslování byly výdej a příjem energie shromažďovány až v posledním týdnu veslování a energetická bilance neodpovídala ztrátě tělesné hmoty. To by znamenalo jiný energetický deficit a jiný energetický výdej nebo příjem dříve v řadě. Tyto počáteční akutní změny jsou neznámé a mohou být zodpovědné za velký úbytek hmotnosti pozorovaný na konci řady. Tento projekt se pokusí vyplnit tuto mezeru a změřit tyto počáteční změny měřením denních EI a EE. EI se zřídka měří spolu s EE a ztrátou tělesné hmoty a místo toho se odvozuje z EE. Tato studie si klade za cíl zjistit, zda tato maximální EI existuje, přímým měřením obou složek energetické bilance a toho, jak tělo kompenzuje změny ve složkách EE.

Siervo M, Frühbeck G, Dixon A, Goldberg GR, Coward WA, Murgatroyd PR, a kol. (2008) Účinnost autoregulačních homeostatických reakcí na vynucený přebytek kalorií u štíhlých mužů. Am J Physiol Endocrinol Metab;294:E416-E424.

Thurber, CL. R. Dugas, C. Ocobock, B. Carlson, J. R. Speakman, H. Pontzer, (2019) Extrémní události odhalují alimentární limit trvalého maximálního výdeje lidské energie. Sci. Adv. 5, eaaw0341