Tämä kattava katsaus tarjoaa mullistavan näkökulman liikunnan terveysvaikutuksiin energiansäätelyn kautta. Tutkimus osoittaa, että kehomme ei vain kuluta enemmän kaloreita, vaan kompensoi lisääntyvää fyysistä aktiivisuutta vähentämällä energiaa muihin fysiologisiin prosesseihin, kuten tulehdukseen, stressivasteeseen ja lisääntymistoimintoihin. Kohtuullisilla määrin tämä kompensaatio alentaa kroonisten sairauksien riskiä, mutta äärimmäinen liikunta voi vaarantaa välttämättömät kehon toiminnot, mahdollisesti lisäten infektioiden ja muiden terveysongelmien riskiä. Tulokset perustuvat maailmanlaajuisiin väestötutkimuksiin ja osoittavat, että kokonaisenergiankulutus pysyy yllättävän vakiona eri aktiivisuustasoilla, kun keho on sopeutunut muutaman kuukauden aikana.
Miten kehosi hallitsee energiaa: Liikunnan ja terveyden yllättävä yhteys
Sisällysluettelo
- Johdanto: Liikunnan ja energiankulutuksen uudelleenarviointia
- Rajoitettu energiamalli: Miten kehosi tasapainottaa energiaa
- Energiakompensaatio: Kehosi säätelymekanismi
- Terveysvaikutukset: Miksi kohtalainen liikunta toimii
- Immuunijärjestelmän säätely liikunnan kautta
- Stressivaste ja hormonaalinen sopeutuminen
- Lisääntymisterveys ja energianjakautuminen
- Käytännön suositukset potilaille
- Tutkimuksen rajoitukset ja tulevat tutkimussuunnat
- Lähdetiedot
Johdanto: Liikunnan ja energiankulutuksen uudelleenarviointia
Liikuntaa on perinteisesti pidetty terveydelle välttämättömänä, ja lukuisat tutkimukset osoittavat, että säännöllinen fyysinen aktiivisuus vähentää kaikkien syiden kuolemanriskiä. Aktiivisilla henkilöillä on alhaisempi sairastuvuus sydän- ja verisuonitauteihin, tyypin 2 diabetesiin, useisiin syöpiin, mielenterveyshäiriöihin ja kognitiiviseen heikkenemiseen. Päinvastoin, istumatyö on vahvasti yhteydessä aineenvaihduntasairauksien yleisyyteen ja lyhyempään elinikään.
Vuosikymmenien ajan tutkijat olettivat, että lisääntynyt fyysinen aktiivisuus johti suoraan korkeampaan kokonaisenergiankulutukseen (TEE, kehon päivittäin polttamat kalorit). Perinteisen käsityksen mukaan tämä lisääntynyt kalorien kulutus oli yksi liikunnan keskeisistä hyödyistä. Kuitenkin uraauurtavat tutkimukset, joissa on käytetty edistyneitä mittausmenetelmiä, ovat paljastaneet monimutkaisemman suhteen aktiivisuuden ja energiankulutuksen välillä.
Maailmanlaajuisilla väestöryhmillä tehdyt tutkimukset osoittavat, että kokonaisenergiankulutus on yllättävän samankaltainen riippumatta aktiivisuustasosta. Tutkimuksissa, joissa on verrattu fyysisesti aktiivisia maatalousyhteisöjä Nigeriassa istumatyötä tekeviin kaupunkilaisamerikkalaisiin, ei ole havaittu eroja kokonaisenergiankulutuksessa eikä aktiivisuuteen käytetyssä energiassa (peruselintoimintojen lisäksi). Samankaltaisia tuloksia on saatu tutkimuksissa, joissa on verrattu Tansaniassa asuvia metsästäjä-keräilijäyhteisöjä ja Boliviassa asuvia maatalousyhteisöjä istumatyötä tekeviin länsimaalaisiin.
Rajoitettu energiamalli: Miten kehosi tasapainottaa energiaa
Rajoitettu kokonaisenergiankulutusmalli ehdottaa, että ihmisillä ja muilla eläimillä on kehittynyt mekanismeja päivittäisen energiankulutuksen pitämiseksi kapealla alueella. Kun fyysinen aktiivisuus lisääntyy, keho kompensoi vähentämällä energiaa muista fysiologisista toiminnoista ylläpitääkseen kokonaisenergiatasapainon.
Tämä kompensaatio ei tapahdu välittömästi. Uuden liikuntaohjelman aloittamisen myötä kalorienkulutus kasvaa aluksi. Viikkojen tai kuukausien kuluessa keho kuitenkin sopeutuu vähentämällä energianjakautumista ei-välttämättömiin toimintoihin. Tämä evoluutiollinen sopeutuminen kehittyi todennäköisesti auttamaan esi-isiemme selviytymisessä ympäristöissä, joissa ruokaenergia oli usein niukkaa.
Keho priorisoi, mitkä toiminnot vähentää evoluutiollisen tärkeyden perusteella. Ei-välttämättömät kulutukset kuten liiallinen tulehdus tai stressivaste vähenevät ensin, kunnes välttämättömät toiminnot säästyvät erittäin korkeilla aktiivisuustasoilla. Tämä älykäs energianhallintajärjestelmä selittää, miksi kokonaisenergiankulutus pysyy yllättävän yhtenäisenä eri elämäntavoissa, kun keholla on aikaa sopeutua.
Energiakompensaatio: Kehosi säätelymekanismi
Energiakompensaatio, jota kutsutaan joskus "aineenvaihdunnalliseksi sopeutumiseksi", tapahtuu, kun keho vastaa lisääntyneeseen aktiivisuuteen vähentämällä muita energiankulutuksia. Esimerkiksi, jos alat kuluttamaan liikunnan kautta 200 kaloria päivässä enemmän, keho saattaa ajan myötä kompensoida tämän vähentämällä muita fysiologisia toimintoja noin 200 kalorilla, jolloin kokonaisenergiankulutus pysyy muuttumattomana.
61 tutkimusta ja 928 koehenkilöä analysoinut tutkimus havaitsi, että kompensaatiotaso vaihtelee tutkimuksen keston ja yksilöllisten tekijöiden mukaan. Vähintään 26 viikkoa kestäneissä interventioissa energiakompensaatio oli keskimäärin noin 80 %. Tämä tarkoittaa, että jos lisäät 500 kalorin liikuntaa päivittäin, keho saattaa kompensoida vähentämällä muita kulutuksia noin 400 kalorilla, jolloin nettotuloksena on vain 100 kalorin lisääntynyt kulutus.
Useat tekijät vaikuttavat kompensaatioon. Raskaammat henkilöt, joilla on enemmän rasvaa, näyttävät kompensoivan vähemmän, mahdollisesti siksi, että heidän energiavarastonsa puskuroivat aineenvaihdunnallista vastetta. Nuoret aikuiset näyttävät myös erilaisia kompensaatiokuvioita kuin vanhemmat henkilöt. Liikunnan määrä ei vaikuta kompensaatioprosenttiin – harjoitteletpa kohtuullisesti tai voimakkaasti, keho kompensoi suhteellisesti.
Kompensaation ajoitus on ratkaisevan tärkeää. Merkittävä kompensaatio kehittyy useiden kuukausien aikana. Lyhytaikaiset tutkimukset (alle 26 viikkoa) näyttävät hyvin vaihtelevaa kompensaatiota 28–72 %:n välillä, kun taas pidemmät tutkimukset osoittavat johdonmukaisempaa kompensaatiota noin 80 %:n tienoilla. Tämä selittää, miksi ihmiset usein kokevat vähemmän painonpudotusta kuin odotettiin liikuntaohjelmista ensimmäisten kuukausien aikana.
Terveysvaikutukset: Miksi kohtalainen liikunta toimii
Rajoitettu energiamalli tarjoaa mullistavan viitekehyksen ymmärtää, miten liikunta parantaa terveyttä. Sen sijaan, että se yksinkertaisesti polttaisi enemmän kaloreita, liikunta laukaisee hyödyllisiä vähennyksiä ei-välttämättömissä fysiologisissa toiminnoissa, jotka aiheuttavat kroonisia sairauksia ollessaan liian aktiivisia.
Kohtalaisilla aktiivisuustasoilla keho vähentää energianjakautumista prosesseihin kuten krooninen tulehdus, liiallinen stressivaste ja lisääntymisjärjestelmän liika-aktiivisuus. Nämä vähennykset alentavat riskiä sairastua sydän- ja verisuonitauteihin, aineenvaihduntasairauksiin ja muihin kroonisiin sairauksiin. Tämä selittää, miksi siirtyminen istumatyöstä kohtalaisen aktiiviseen elämäntapaan tuottaa niin dramaattisia terveyshyötyjä.
Äärimmäisillä aktiivisuustasoilla (kuten huippu-urheilijat, jotka harjoittelevat runsaasti) keho saattaa joutua vähentämään energianjakautumista välttämättömiin toimintoihin. Tämä voi vaarantaa immuunitoiminnon, lisääntymisterveyden ja muut kriittiset prosessit, mikä mahdollisesti selittää, miksi erittäin korkeat aktiivisuustasot voivat joskus lisätä terveysriskejä.
Aktiivisuuden ja terveyden välinen suhde näyttää noudattavan U-käyrää. Istumatyötä tekevillä on korkea sairastumisriski ei-välttämättömien järjestelmien liika-aktiivisuuden vuoksi. Kohtalaisesti aktiiviset nauttivat alhaisimmasta riskistä, koska nämä järjestelmät ovat asianmukaisesti säädeltyjä. Erittäin aktiiviset saattavat kohdata lisääntyneen riskin, kun välttämättömät toiminnot vaarantuvat.
Immuunijärjestelmän säätely liikunnan kautta
Immuunijärjestelmäsi edustaa merkittävää energiankulutusta, erityisesti synnynnäinen (ei-spesifinen) immuunivaste. Rajoitettu energiamalli ennustaa, että immuuniaktiivisuus on herkkä fyysisen aktiivisuuden tasolle ja energian saatavuudelle.
Tutkimukset osoittavat, että liikunnalla on monimutkaisia vaikutuksia tulehdukseen. Liikunnan aikana tulehdus väliaikaisesti lisääntyy suhteessa intensiteettiin. Krooninen liikunta luo kuitenkin kokonaisuudessaan anti-inflammatorisen tilan. Fyysisesti kunnossa olevilla henkilöillä on alhaisemmat pro-inflammatoristen merkkiaineiden tasot, mukaan lukien C-reaktiivinen proteiini, fibinogeeni ja valkosolujen määrät.
Suuressa 3 638 terveen yhdysvaltalaisaikuisen tutkimuksessa havaittiin, että henkilöt, jotka raportoivat vähintään neljä liikuntakerran kuukaudessa, olivat merkittävästi alhaisemmat tulehdusmerkkiaineet kuin ne, jotka liikkuivat kolme kertaa tai vähemmän. Mekanismit tämän anti-inflammatorisen vaikutuksen takana tulevat yhä selkeämmiksi. Liikkuvat lihakset tuottavat interleukiini-6:tta (IL-6), joka sitten stimuloi anti-inflammatorisia yhdisteitä. Liikunta vähentää myös pro-inflammatoristen immuunisolujen määrää ja niiden herkkyyttä tulehduksen laukaisijoille.
Äärimmäisillä tasoilla liikunta voi kuitenkin liikaa vaimentaa immuunitoimintoa. Ylikunto-oireyhtymä huippu-urheilijoilla on karakterisoitu alentuneilla valkosolumäärillä, mukaan lukien neutrofiilit, monosyytit ja T-solut. Tämä vaarantunut immuniteetti lisää infektioriskiä, luoden "huippu-urheilija paradoksin", jossa äärimmäinen liikunta saattaa itse asiassa lisätä taudinalttiutta.
Stressivaste ja hormonaalinen sopeutuminen
Kehon stressivastejärjestelmät – hypotalamus-aivolisäke-adrenaalinen (HPA) akseli ja sympaattinen hermosto (SNS) – kuluttavat merkittävästi energiaa aktivoituessaan. Nämä järjestelmät lisäävät sykettä, verenpainetta ja energian mobilisointia stressin aikana.
Näiden stressijärjestelmien krooninen aktivaatio on yhteydessä heikkoon sydän- ja verenkierto-terveyteen, lihavuuteen ja mielenterveysongelmiin. Rajoitettu energiamalli ennustaa, että fyysinen aktiivisuus säätelee näitä järjestelmiä säästääkseen energiaa. Tutkimukset osoittavat johdonmukaisesti, että fyysisesti kunnossa olevilla henkilöillä on alentunut stressireaktiivisuus säilyttäen normaalit perustasotoiminnot.
Tutkimukset osoittavat, että kunnossa olevat henkilöt näyttävät pienempiä kortisoli- ja sykkeenousuja psykologisten stressoreiden vastauksena. Voimakas fyysinen kuntoilu voi vaimentaa kortisolivastetta ali-maksimaaliseen liikuntaan. Jotkut tutkimukset viittaavat siihen, että korkeammat liikuntakuormat saattavat vähentää kortisolin aamunousuvastetta, joka on luonnollinen kortisolipiikki herätessä.
Liikunnan säännöllisyyden kanssa liitetty vaimennettu stressivaste vaikuttaa merkittävästi liikunnan mielenterveyteen liittyviin hyötyihin. Alentunut stressireaktiivisuus on yhteydessä parempiin sydän- ja verenkierto-tuloksiin, aineenvaihdunnalliseen terveyteen ja psykologiseen hyvinvointiin.
Lisääntymisterveys ja energianjakautuminen
Lisääntyminen edustaa toista energia-intensiivistä fysiologista järjestelmää, joka näyttää olevan herkkä fyysisen aktiivisuuden tasolle energiarajoitusmekanismien kautta. Tutkimukset osoittavat, että liikunta vaikuttaa lisääntymishormonien tuotantoon ja toimintaan sekä miehillä että naisilla.
Miehillä voimakas liikunta on yhteydessä alentuneisiin testosteronitasoihin. Naisten keskuudessa vaikutukset ovat erityisen hyvin dokumentoituja. Rankka liikunta voi vaimentaa munasarjatoimintaa, vähentää luteaalivaiheen progesteronitasoja ja aiheuttaa kuukautisepäsäännöllisyyksiä. Nämä vaikutukset noudattavat annos-vaste-mallia, jossa suuremmat liikuntakuormat tuottavat merkittävämpää vaimentumista.
Maaseudun nepalilaisten maanviljelijöiden tutkimukset osoittavat, että fyysisen aktiivisuuden kuormituksen kausittaiset nousut vastaavat heikentynyttä munasarjatoimintaa. Fyysisesti aktiivisemmissa, vähemmän kehittyneissä väestöissä olevilla naisilla on yleensä alhaisemmat progesteronitasot kuin istumatyötä tekevillä vastineillaan teollistuneissa yhteiskunnissa.
Naisurheilijat kokevat usein epäsäännöllistä sykliä ja amenorrhoeaa (kuukautisten puuttumista) intensiivisesti harjoiteltaessa. Tämä lisääntymisen vaimentuminen edustaa selkeää esimerkkiä siitä, miten keho vähentää ei-välttämättömiä energiankulutuksia korkean fyysisen aktiivisuuden vaatimuksen aikoina.
Käytännön suositukset potilaille
Tämän tutkimuksen perusteella potilaiden tulisi ymmärtää, että liikunnan terveyshyödyt eivät tule pelkästään liikunnan aikana poltetuista kaloreista, vaan siitä, miten aktiivisuus uudelleenohjelmoi kehon energianjakautumisen. Tässä on näyttöön perustuvia suosituksia:
- Jatkuvuus on tärkeämpää kuin intensiteetti – Säännöllinen kohtuullinen liikunta tarjoaa optimaaliset terveyshyödyt säätämällä asianmukaisesti ei-välttämättömiä fysiologisia toimintoja vaarantamatta välttämättömiä prosesseja
- Anna aikaa sopeutumiselle – Keho tarvitsee useita kuukausia täysin sopeutuakseen uusiin aktiivisuustasoihin. Älä odota välittömiä painonpudotustuloksia pelkästään liikunnasta
- Kohtalainen intensiteetti toimii parhaiten – Äärimmäinen liikunta voi itse asiassa lisätä terveysriskejä joillakin henkilöillä vaarantamalla välttämättömiä toimintoja
- Yhdistä ravitsemuslähestymistapoihin – Koska energiakompensaatio vähentää liikunnan painonpudotusetuja, aktiivisuuden yhdistäminen asianmukaiseen ravitsemukseen tarjoaa parhaat tulokset
- Kuuntele kehoasi – Liikunnan liiallisuuden merkkejä sisältävät useat sairastumiset, kuukautisepäsäännöllisyydet, jatkuva väsymys ja heikko toipuminen
Useimmille ihmisille 150–300 minuuttia kohtalaista intensiteettiä olevaa liikuntaa viikossa tarjoaa optimaaliset terveyshyödyt. Tämä aktiivisuustaso näyttää riittävän haitallisten ei-välttämättömien prosessien alentuneeseen säätelyyn työntämättä kehoa kompensointimekanismeihin, jotka vaarantavat välttämättömät toiminnot.
Tutkimuksen rajoitukset ja tulevat tutkimussuunnat
Vaikka rajoitetun energian malli on tuettu merkittävällä näyttöaineistolla, useita rajoituksia tulisi mainita. Monet liikunnan interventiotutkimukset eivät mitanneet suoraan kokonaisenergiankulutusta, mikä vaikeuttaa metabolisen kompensaation erottamista käyttäytymismuutoksista. Alentuneen energiankulutuksen ja lisääntyneen energiansaannin suhteelliset osuudet kompensaatioon vaativat lisätutkimusta.
Suurin osa tutkimuksista on keskittynyt painonsa säilyttäviin henkilöihin, joten tarkoituksenmukaisen kalorirajoituksen vaikutukset liikunnan ohella ovat edelleen epäselvät. Fyysisen aktiivisuuden ja ravitsemuksen energiarajoituksen mahdolliset interaktiiviset vaikutukset vaativat lisätutkimusta. Mekanismit, joiden kautta keho päättää mitkä toiminnot säätelee ensisijaisesti alaspäin, vaativat myös syvempää tutkimusta.
Tulevan tutkimuksen tulisi sisältää suorempia mittauksia kokonaisenergiankulutuksesta liikunnan interventioissa. Tutkimukset, jotka tarkastelevat kuinka erityyppinen liikunta (kestävyys- vs. voimaharjoittelu) vaikuttaa energiakompensaatioon, olisivat arvokkaita. Tutkimus eri väestöryhmissä ja ikäluokissa auttaisi selventämään kuinka tekijät kuten ikä, sukupuoli ja kehonkoostumus vaikuttavat kompensaatiomalleihin.
Pitkittäistutkimukset, jotka seuraavat kompensaation kehittymistä vuosien eikä kuukausien aikana, tarjoaisivat syvempää ymmärrystä sopeutumisprosessista. Tutkimus, joka tarkastelee energiarajoituksen taustalla olevia molekyyli- ja geneettisiä mekanismeja, voisi paljastaa uusia kohteita terapian interventioille.
Lähdetiedot
Alkuperäisen artikkelin otsikko: Energy Constraint as a Novel Mechanism Linking Exercise and Health
Tekijä: Herman Pontzer
Affiliaatio: Evolutionary Anthropology, Duke University, Durham, North Carolina
Julkaisu: Physiology Journal, Volume 33, Pages 384-393, 2018
Julkaisupäivämäärä: 10. lokakuuta 2018
DOI: 10.1152/physiol.00027.2018
Tämä potilasystävällinen artikkeli perustuu vertaisarvioituun tutkimukseen, joka on julkaistu tieteellisessä fysiologiaa käsittelevässä aikakauslehdessä. Alkuperäinen tutkimus yhdisti näyttöä useista ihmis- ja eläintutkimuksista kehittääkseen uuden viitekehyksen ymmärtämiseen, kuinka liikunta vaikuttaa terveyteen energiansääntelymekanismien kautta.