Bilans energetyczny w ekstremalnych środowiskach: Znalezienie limitu EI (StOMPE)

Długotrwałe zawody wytrzymałościowe stanowią wyjątkową okazję do zbadania fizjologicznych granic ludzkiej wydajności. Gdy odżywianie jest odpowiednie, utrzymanie wagi jest bezpośrednio związane z wydatkami energetycznymi. Jednak w ekstremalnych środowiskach, takich jak wioślarstwo oceaniczne, wykazaliśmy, że wioślarze tracili 10% masy ciała, mieli wysoki wydatek energetyczny (5000 kcal/d lub 3,1 x podstawowa przemiana materii), który nie był zaspokajany przez pobór energii (EI). Nawet przy spożywaniu ponad ~5000 kcal dziennie, wioślarze decydowali się jeść tylko ~3800 kcal/d (2,4 x RMR) i tracili na wadze, zamiast jeść więcej. Rzadko zdarza się również, poza wynikami elitarnymi, że EI przekracza 2,5 x RMR i sugeruje jakiś mechanizm regulacyjny. Poprzednie prace wykazały (Thurber i in., 2019), że wysokie wydatki na energię (EE) nie są trwałe w długim okresie i że EE zmniejsza się wraz z czasem trwania, osiągając plateau na poziomie około 2,5 x RMR. Ma to na celu zrównoważenie zapotrzebowania energetycznego w celu zminimalizowania utraty masy ciała i zwiększenia szans na przeżycie. Wykorzystując dane z poprzedniego badania doktoranckiego dotyczącego wioślarzy oceanicznych (Holsgrove-West., 1. badanie doktoranckie) i ekstrapolując dane z badań wykorzystanych do modelowania TEE i czasu trwania (Thurber i in., 2019) oraz badań dotyczących przekarmiania (Siervo i in. 2008) ), dobrowolne spożycie energii obliczone na podstawie utraty masy ciała wynosiło konsekwentnie około 2,4 x RMR, co sugeruje możliwą wartość liczbową do granicy EI. Nie zmierzyłem tego eksperymentalnie. Jeśli teoria maksymalnego EI jest prawdziwa, jakiekolwiek spożycie powyżej maksimum [2,4 x RMR] nie może być wykorzystane jako źródło energii i zostanie wydalone. Jakakolwiek strata BM odzwierciedlałaby zatem różnicę między EE a maksymalnym EI, a nie rzeczywistą EI. Zbadanie limitu EI wymaga zatem równoczesnych pomiarów EE, EI i zmian masy ciała, przy jednoczesnym zapewnieniu EI powyżej teoretycznego maksimum. W obecności deficytu energii i utraty masy ciała wioślarze oceaniczni wykazywali reakcję adaptacyjną poprzez selektywne zatrzymywanie lub utratę mięśni. Obciążone mięśnie zostały zachowane, podczas gdy nieobciążone mięśnie zanikły. Oczywistym środkiem zaradczym mogłoby być obciążenie mięśni, które zmarnowały, ale jakim kosztem? Przy ograniczonym poborze energii i większym zapotrzebowaniu ze strony masy mięśniowej inne składniki EE, takie jak RMR, NEAT lub składnik ćwiczeń, mogą zrekompensować lub znieść większą utratę masy ciała. Ta interakcja wymaga dalszych badań. Logistycznie trudno jest poprosić wioślarzy o ćwiczenie w połowie wyścigu, a przestrzeganie przepisów byłoby nieznane. Potrzebna jest wyprawa, która wiąże się z większym zaangażowaniem mięśni i wysokim EE. Trekking przez Grenlandię zapewnia środowisko o wysokim EE bez nieużywania kończyn dolnych. Ponadto, ze względów logistycznych związanych z przechowywaniem próbek podczas wiosłowania oceanicznego, wydatek energetyczny i pobór energii zbierano tylko w ostatnim tygodniu wiosłowania, a bilans energetyczny nie odpowiadał utracie masy ciała. Wskazywałoby to na inny deficyt energetyczny i inny wydatek energetyczny lub spożycie energii wcześniej w rzędzie. Te początkowe ostre zmiany są nieznane i prawdopodobnie odpowiadają za dużą utratę wagi obserwowaną pod koniec rzędu. Ten projekt spróbuje wypełnić tę lukę i zmierzyć te początkowe zmiany, mierząc codziennie EI i EE. EI jest rzadko mierzone razem z EE i utratą masy ciała, a zamiast tego jest wywnioskowane z EE. Badanie to ma na celu ustalenie, czy ta maksymalna EI istnieje, bezpośrednio mierząc oba składniki bilansu energetycznego i sposób, w jaki organizm kompensuje zmiany w składnikach EE.

Siervo M, Frühbeck G, Dixon A, Goldberg GR, Coward WA, Murgatroyd PR i in. (2008) Skuteczność autoregulacji odpowiedzi homeostatycznych na narzucony nadmiar kalorii u szczupłych mężczyzn. Am J Physiol Endocrinol Metab;294:E416-E424.

Thurber, C. R. Dugas, C. Ocobock, B. Carlson, J. R. Speakman, H. Pontzer, (2019) Ekstremalne zdarzenia ujawniają limit żywieniowy stałego maksymalnego wydatku energetycznego człowieka. nauka adw. 5, eaaw0341