Energibalans i extrema miljöer: Hitta EI-gränsen (StOMPE)

Långvariga uthållighetshändelser ger en unik möjlighet att studera de fysiologiska gränserna för mänsklig prestation. När näringen är tillräcklig är vikthållningen direkt relaterad till energiförbrukningen. I extrema miljöer, som havsrodd, har vi dock visat att roddare tappade 10 % i vikt, hade en hög energiförbrukning (5 000 kcal/d eller 3,1 x basal ämnesomsättning) som inte möttes av energiintaget (EI). Även i närvaro av över ~5000kcal mat per dag, valde roddare att äta endast ~3800kcal/d (2,4 x RMR) och gick ner i vikt, snarare än att äta mer. Det är också sällsynt, utanför elitprestanda, att EI är över 2,5 x RMR och tyder på någon form av regleringsmekanism. Tidigare arbeten har visat (Thurber et al., 2019) att höga energiutgifter (EE) inte är hållbara över långa perioder och att EE minskar med varaktigheten, och platåger omkring 2,5 x RMR. Detta är ett försök att balansera energibehovet för att minimera kroppsmassaförlust och öka chanserna att överleva. Använda data från den tidigare doktorandstudien i havsroddare (Holsgrove-West., 1st PhD-studien), och extrapolera data från studierna som användes för att modellera TEE och varaktighet (Thurber et at., 2019) och övermatningsstudier (Siervo et al 2008) ), frivilligt energiintag beräknat från kroppsmassaförlust var konsekvent runt 2,4 x RMR, vilket tyder på ett möjligt numeriskt värde till gränsen för EI. Detta har jag inte mätt experimentellt. Om teorin om maximal EI är sann, kan varje intag över maxvärdet [2,4 x RMR] inte användas för energi och skulle utsöndras. Varje BM-förlust skulle därför återspegla skillnaden mellan EE och den maximala EI, inte den faktiska EI. För att undersöka EI-gränsen krävs därför samtidiga mätningar av EE-, EI- och kroppsmassaförändringar samtidigt som man säkerställer att EI överstiger det teoretiska maximumet. I närvaro av energibrist och kroppsmassaförlust visade havsroddare ett adaptivt svar genom att selektivt behålla eller förlora muskler. Belastade muskler bevarades medan obelastade muskler atrofierades. En självklar motåtgärd kan vara att belasta musklerna som slösas bort, men till vilken kostnad? Med ändligt energiintag, och större efterfrågan från muskelmassan, kan andra komponenter i EE såsom RMR, NEAT eller träningskomponent kompensera eller utstå en större kroppsmassaförlust. Denna interaktion kräver ytterligare utredning. Logistiskt är det svårt att be roddare att träna mitt i loppet, och efterlevnaden skulle vara okänd. En expedition som innebär större muskelengagemang och hög EE behövs. Att vandra över Grönland ger miljön med hög EE utan att de nedre extremiteterna inte används. Dessutom, på grund av logistiska skäl för provlagring i havsrodd, samlades energiförbrukning och intag endast in under den sista veckan av raden, och energibalansen stämde inte med kroppsmassaförlusten. Detta skulle indikera ett annat energiunderskott och olika energiförbrukning eller -intag tidigare i raden. Dessa initiala akuta förändringar är okända och möjligen ansvariga för den stora viktminskningen i slutet av raden. Detta projekt kommer att försöka fylla det gapet och mäta dessa initiala förändringar genom att mäta daglig EI och EE.EI mäts sällan tillsammans med EE och kroppsmassaförlust och istället härleds från EE. Denna studie syftar till att fastställa om denna maximala EI existerar, genom att direkt mäta både komponenterna i energibalansen och hur kroppen kompenserar med förändringar i komponenterna i EE.

Siervo M, Frühbeck G, Dixon A, Goldberg GR, Coward WA, Murgatroyd PR, et al. (2008) Effektivitet av autoregulatoriska homeostatiska svar på påtvingat kaloriöverskott hos magra män. Am J Physiol Endocrinol Metab;294:E416-E424.

Thurber, CL. R. Dugas, C. Ocobock, B. Carlson, J. R. Speakman, H. Pontzer, (2019) Extrema händelser avslöjar en näringsgräns för ihållande maximal mänsklig energiförbrukning. Sci. Adv. 5, eaaw0341