Abstract

Prima lege a termodinamicii dictează faptul că masa corpului rămâne constantă atunci când aportul caloric este egal cu cheltuielile calorice. Trebuie menționat, totuși, că diferite diete duc la căi biochimice diferite care nu sunt echivalente atunci când sunt comparate corect prin legile termodinamicii. Este inadecvat să presupunem că singurul lucru care contează în ceea ce privește consumul de alimente și echilibrul energetic este aportul de calorii dietetice și depozitarea greutății. Studiile bine controlate sugerează că conținutul de calorii ar putea să nu fie la fel de predictiv pentru pierderea de grăsime precum consumul redus de carbohidrați. Din punct de vedere biologic, o calorie cu siguranță nu este o calorie. Dieta ideală pentru scăderea în greutate, chiar dacă există, rămâne de stabilit, dar o dietă bogată în carbohidrați/sărace în proteine ​​poate fi nesatisfăcătoare pentru mulți indivizi obezi.

avantaj

Introducere

Termodinamica și dietele pentru slăbit

Potrivit lui Albert Einstein, „Termodinamica clasică. este singura teorie fizică a conținutului universal despre care sunt convins că, în cadrul aplicabilității conceptelor sale de bază, nu va fi niciodată răsturnată [4]. "Într-adevăr, prima lege a termodinamicii descrie unul dintre cele mai importante principii legate de greutatea corporală. Principiul de bază afirmă că energia nu poate fi creată sau distrusă, ci poate fi transformată de la o formă la alta. Prima lege a termodinamica poate fi scrisă după cum urmează:

unde ΔE este schimbarea stocurilor de energie în timpul oricărui proces, q este căldura produsă în timpul procesului și w este lucrarea. Ecuația bilanțului energetic dictează faptul că potențialul energetic al masei corporale rămâne constant atunci când aportul caloric este egal cu cheltuielile calorice [5]. Simplu spus,

După cum au discutat Feinman și colegii de muncă [6-8], deși acest principiu se aplică întotdeauna, aplicarea acestei legi în organismele vii nu este simplă. Strict vorbind, așa cum a fost scris, ecuația menționată mai sus se aplică numai sistemelor închise care sunt aproape de echilibru și care nu efectuează reacții chimice [5]. Dacă materia poate fi schimbată între sistem și împrejurimi, atunci sistemul este unul deschis. De fapt, toate organismele vii sunt sisteme deschise [4]. Formele de viață preiau alimentele din mediu și le folosesc pentru a menține temperatura corpului și pentru a parcurge căile biochimice ale corpului său. Evident, organismele vii sunt, de asemenea, departe de echilibru. Trebuie luată în considerare și a doua lege a termodinamicii. A doua lege ne spune că procesele merg întotdeauna în direcția aleatoriei sau a tulburării (entropie). Ori de câte ori se schimbă energie, eficiența va fi imperfectă și o anumită energie va scăpa - de obicei sub formă de căldură - crescând astfel entropia în univers [9]. Important, căile metabolice pe care urmează macronutrienții pot fi foarte diferite datorită diferențelor de stare hormonală și de activitate enzimatică [6, 7].

De ce dietele cu conținut scăzut de carbohidrați promovează pierderea în greutate

Modificările hormonale asociate cu o dietă cu conținut scăzut de carbohidrați includ o reducere a nivelului de insulină circulant împreună cu niveluri crescute de glucagoni, ceea ce duce la activarea fosfoenolpiruvatului carboxicinazei, fructozei 1,6-bifosfatazei și glucozei 6-fosfatazei și inhibarea piruvatului kinazei, 6 -fosfofructo-1-kinază și hexokinază, favorizând gluconeogeneza față de glicoliză. Gluconeogeneza este un proces consumator de energie, deoarece 6 mol de ATP sunt consumate pentru sinteza a 1 mol de glucoză din piruvat sau lactat [10]. Transformarea aminoacizilor gluconeogeni în glucoză necesită și mai multă energie, deoarece ATP este necesar pentru a elimina azotul sub formă de uree [10]. Mai mult, o dietă cu conținut scăzut de carbohidrați crește cifra de afaceri a proteinelor din corp; și procesele dependente de energie de menținere a cifrei de afaceri a proteinelor (Tabelul 1), inclusiv sinteza, plierea, direcționarea, procesele de reglare și defalcarea proteinelor au un cost global pentru homeostazia energiei corpului, care este semnificativ mai mare decât s-a apreciat anterior [11].

De asemenea, o dietă săracă în carbohidrați este deseori bogată în proteine. Un studiu recent a demonstrat că termogeneza postprandială a crescut cu 100% pe o dietă bogată în proteine ​​/ cu conținut scăzut de grăsimi vs. o dietă bogată în carbohidrați/cu conținut scăzut de grăsimi la subiecții sănătoși [12]. În cele din urmă, dietele ketogenice se caracterizează prin creșterea acizilor grași liberi, ceea ce duce la creșterea transcripției proteinelor de decuplare mitocondriale și a β-oxidării peroxizomale [13]. Proteinele de decuplare permit gradientului de protoni generat de lanțul respirator să intre din nou în mitocondrii prin căi care ocolesc F1 ATPaza, rezultând mai degrabă generarea de căldură decât ATP. De asemenea, acizii grași supuși β-oxidării cu peroxizomi nu au mecanism de conservare a energiei și duc doar la producerea căldurii [13]. Concluzia importantă este că acest lucru duce la ineficiență metabolică.

Revizuirea critică a documentelor majore cu conținut scăzut de carbohidrați

Compoziția pierderii în greutate

Hiperinsulinemie și greutate corporală

Mai mult, există un număr tot mai mare de dovezi care indică faptul că dietele cu conținut scăzut de glicemie influențează, de asemenea, greutatea corporală și cheltuielile de energie de repaus, independent de aportul caloric. De exemplu, într-un studiu încrucișat, Augus și colab. a comparat o dietă cu conținut ridicat de glicemie cu o dietă izocalorică cu conținut scăzut de glicemie la bărbații tineri cu greutate moderată și a raportat că cheltuielile energetice de repaus au scăzut cu 10,5% în dieta cu conținut ridicat de glicemie, comparativ cu 4,6% pe dieta cu conținut scăzut de glicemie [29]. Este de un anumit interes faptul că inhibitorii alfa-glucozidazei, o clasă de agenți hipoglicemici pe cale orală care încetinesc digestia amidonului în tractul gastrointestinal, nu numai că îmbunătățesc măsurile de control glicemic, dar produc și o slăbire modestă [30].

Concluzie

Referințe

Willett WC, Leibel RL: Grăsimea alimentară nu este un factor determinant major al grăsimii corporale. Sunt J Med. 2002, 113: 47C - 59C. 10.1016/S0002-9343 (01) 00992-5.

Pirozzo S, Summerbell C, Cameron C, Glasziou P: Sfaturi privind dietele cu conținut scăzut de grăsimi pentru obezitate. Recenzii sistematice ale bazei de date Cochrane. 2002, CD003640-2

Weinberg SL: Ipoteza dietei-inimă: o critică. J Am Coll Cardiol. 2004, 43: 731-733. 10.1016/j.jacc.2003.10.034.

Haynie DT: Termodinamica biologică. 2001, Cambridge, Marea Britanie: Cambridge University Press

McArdle WD, Katch FI, Katch VL: Fiziologie a exercițiilor: energie, nutriție și performanță umană. 2001, Philadelphia, Pennsylvania: Lippincott Williams Wilkins

Feinman RD, Fine EJ: Termodinamica și avantajul metabolic al dietelor de slăbit. Tulburare de relaționare a sindromului Metab. 2003, 1: 209–219. 10.1089/154041903322716688.

Feinman RD, Makowske M: Sindrom metabolic și diete ketogenice cu conținut scăzut de carbohidrați în programa de biochimie a școlii medicale. Tulburarea Metab Synd Relat. 2003, 1: 189–197. 10.1089/154041903322716660.

Fein EJ, Feinman RD: Termodinamica dietelor de slăbit. Nutr Metab (Londra). 2004,

Brooks GA, Fahey TD, White TP, Baldwin KM: Fiziologia exercițiului: Bioenergetica umană și aplicațiile sale. 2000, New York: McGraw-Hill

Hue L: Reglarea gluconeogenezei în ficat. Manual de fiziologie - Secțiunea 7: Sistemul endocrin - Volumul II: Pancreasul endocrin și reglarea metabolismului. 2001, Oxford: Oxford University Press, 649-657.

Bier DM: Costul energetic al metabolismului proteinelor: slab și mediu în echipa unchiului Sam. Rolul proteinelor și aminoacizilor în susținerea și îmbunătățirea performanței. Comitetul pentru Cercetarea Nutriției Militare, Consiliul pentru Alimentație și Nutriție, Institutul de Medicină. 1999, Washington, D.C .: National Academies Press, 109-119.

Johnston CS, Day CS, Swan PD: Termogeneza postprandială este crescută cu 100% la o dietă bogată în proteine, cu conținut scăzut de grăsimi, comparativ cu o dietă bogată în carbohidrați și cu conținut scăzut de grăsimi la femeile tinere sănătoase. J Am Coll Nutr. 2002, 21: 55-61.

Veech RL: Implicațiile terapeutice ale corpurilor cetonice: efectele corpurilor cetonice în condiții patologice: cetoză, dietă ketogenică, stări redox, rezistență la insulină și metabolism mitocondrial. Prostaglandine Leukot Essent Fatty Acids. 2004, 70: 309-19. 10.1016/j.plefa.2003.09.007.

Bravata DM, Sanders L, Huang J: Eficacitatea și siguranța dietelor cu conținut scăzut de carbohidrați: o revizuire sistematică. JAMA. 2003, 289: 1837–1850. 10.1001/pit.289.14.1837.

Kauffman JM: Bias în lucrările recente despre dietă și medicamente în reviste medicale revizuite de colegi. J Am Phys Surg. 2004, 9: 11-14.

Foster GD, Wyatt HR, Hill JO: Un studiu randomizat al unei diete cu conținut scăzut de carbohidrați pentru obezitate. N Engl J Med. 2003, 348: 2082–90. 10.1056/NEJMoa022207.

Samaha FF, Iqbal N, Seshadri P: Un conținut scăzut de carbohidrați în comparație cu o dietă cu conținut scăzut de grăsimi în obezitatea severă. N Engl J Med. 2003, 348: 2074–2081. 10.1056/NEJMoa022637.

Kauffman JM: Dietele cu conținut scăzut de carbohidrați. J Sci Exploration. 2004, 18: 83–134.

Greene P, Willett W: Pilot de 12 săptămâni hrănire comparație de pierdere în greutate: slab vs. diete cu conținut scăzut de carbohidrați (cetogen) [rezumat]. Obes Res. 2003, 11: A23.

Volek JS, Sharman MJ, Cómez AL: Comparație a dietelor cu conținut redus de carbohidrați și cu conținut scăzut de grăsimi cu privire la pierderea în greutate și compoziția corpului la bărbați și femei supraponderali. Nutr Metab (Londra) 2004 (în presă).

Benoit FL, Martin RL, Watten RH: Modificări ale compoziției corpului în timpul reducerii greutății obezității. Studii de echilibru care compară efectele postului și ale dietei ketogene. Ann Intern Med. 1965, 63: 604-612.

Young CM, Scanlan SS, Im HS: Efect asupra compoziției corpului și a altor parametri la bărbații tineri obezi cu un nivel de carbohidrați în dieta de reducere. Sunt J Clin Nutr. 1971, 24: 290–296.

Volek JS, Sharman MJ, Love DM: Compoziția corpului și răspunsurile hormonale la o dietă cu restricție de carbohidrați. Metabolism. 2002, 51: 864–870. 10.1053/meta.2002.32037.

Willi SM, Oexmann MJ, Wright NM: Efectele unei diete ketogenice bogate în proteine, cu conținut scăzut de grăsimi asupra adolescenților cu obezitate morbidă: compoziția corpului, chimia sângelui și anomalii ale somnului. Pediatrie. 1998, 101: 61-7. 10.1542/peds.101.1.61.

Rabast U, Vornberger KH, Ehl M: Pierderea în greutate, sodiu și apă la persoanele obeze care consumă o dietă bogată sau scăzută în carbohidrați. Ann Nutr Metab. 1981, 25: 341-349.

Brehm BJ, Seeley RJ, Daniels SR, D'Alessio DA: Un studiu randomizat care compară o dietă foarte scăzută în carbohidrați și o dietă cu conținut scăzut de grăsimi cu restricții calorice în ceea ce privește greutatea corporală și riscul cardiovascular la femeile sănătoase. J Clin Endocrinol Metab. 2003, 88: 1617–1623. 10.1210/jc.2002-021480.

Willi SM, Oexmann MJ, Wright NM: Efectele unei diete ketogenice bogate în proteine, cu conținut scăzut de grăsimi asupra adolescenților cu obezitate morbidă: compoziția corpului, chimia sângelui și anomalii ale somnului. Pediatrie. 1998, 101: 61-67. 10.1542/peds.101.1.61.

Carlson MG, Campbell PJ: terapie intensivă cu insulină și creștere în greutate în IDDM. Diabet. 1993, 42: 1700–1707. 10.2337/diabet.42.12.1700.

Agus MS, Swain JF, Larson CL: Compoziție dietetică și adaptare fiziologică la restricția de energie. Sunt J Clin Nutr. 2000, 71: 901–907.

Hauner H: Impactul farmacoterapiei pf asupra gestionării greutății în diabetul de tip 2. Int J Obes Relat Metab Disord. 1999, 23: S12 - S17. 10.1038/sj.ijo.0800956.

Feinman RD, Fein EJ: „O calorie este o calorie” încalcă a doua lege a termodinamicii. Nutr J. 2004, 3: 9-10.1186/1475-2891-3-9.

Mulțumiri

Îi mulțumesc prof. Richard Feinman (Departamentul de Biochimie, SUNY Downstate Medical Center, Brooklyn, NY) pentru sfaturi utile.

Informatia autorului

Afilieri

Advanced Research Press, Inc., Setauket, New York, SUA

Anssi H Manninen

Puteți căuta acest autor și în PubMed Google Scholar