Obezita a 1. zákon termodynamiky, část I.: Kalorická restrikce

Tato minisérie je věnována užití prvního zákonu termodynamiky v problematice změny váhy člověka. Je to jedna z oblastí, kde možná dochází ke kolosálnímu omylu a to na základě víry ve značně zjednodušenou rovnici její interpretaci vycházející z fyzikálního zákona aplikovanou na složitou neurohormonálně řízenou soustavu - lidské tělo.

První zákon termodynamiky říká, že energii nelze zničit, jenom přeměnit. Je to vlastně formulace zákona o zachování energie. Aplikovaně to potom mimo jiné znamená, že změnu vnitřní energie soustavy lze zajistit pouze odebráním či přidáním různých forem energie z vnějšku, tedy

[1]           Změna energie (Z.E). = přijatá energie (P.E.) - vydaná energie (V.E.) (1)

Vulgarizovaná aplikace tohoto zákona na lidské tělo pak říká, že energie je zadržena ve formě tělesné hmotnosti:

[2]          Změna tělesné hmotnost (ZTH) = P.E. - V.E. 

Z toho většina laické a bohužel i odborné veřejnosti posledních cca 60 let (Gary Taubes - Good Calories, Bad Calories)  vyvozuje, že klíčem ke změně tělesné hmotnosti je rozdíl mezi přijatou a vydanou energií. Pokud chcete zhubnout, musíte více energie vydávat, než přijímat - vytvořit kalorický deficit. 

Problém je, že ačkoliv samozřejmě rovnice platí - změna tělesné hmotnosti se rovná rozdílu mezi přijatou a vydanou energií, neříká nic o tom, že změna tělesné hmotnosti závisí na rozdílu mezi přijatou a vydanou energií. To jsou dvě zcela odlišná tvrzení, za jejichž smíchání dohromady by vás s troškou nadsázky měli okamžitě vyhodit od každé zkoušky filosofie, metodologie vědy či statistiky. Pojďme si to rozebrat.

První problém je, že musíme rozlišit mezi tukovou tkání a aktivní tkání (svaly, kosti, vnitřnosti..). Rovnice nyní získává zajímavější podobu:

[3]          Změna tuku (ZT) + Změna aktivní tkáně (ZAT) = P.E. - V.E.

Nyní je zřejmé, že svatého grálu hubnutí, snížení množství tělesného tuku, lze dosáhnout i s vyšším energetickým příjmem než výdejem. Navíc je známo, že tuk je lehčí než aktivní tkáň, tedy můžete ztrácet celkový objem svého těla, můžete opticky hubnout, být méně tučný a více svalnatý i přes to, že se vaše váha nemění či dokonce roste a to vše při porušení pravidla "vytvoř kalorický deficit". 

Tohle je vcelku triviální úvaha a dnes už dokonce i velkému množství výživových poradců došlo, že je lepší než pomocí vážení se porovnávat své hubnutí pomocí množství tuku, obvodu pasu, boků a dalších oblastí náchylných na tvorbu tuku. 

To co jim nedošlo je fakt, že "vytvoř kalorický deficit" je z dlouhodobého hlediska natolik neúspěšná metoda hubnutí, že je naprosto bezcenná pro více než 90 % lidí s nadváhou (odhad je 5% účinnost na pětiletém horizontu, přičemž neznáme procento lidí, kteří přibrali po pěti letech - je tedy klidně možné že tato mentalita způsobuje více škody než užitku (!)) (2), (3), (4). Platí to samozřejmě i obráceně - rada více jez pro člověka chtějícího přibrat váhu je taktéž dlouhodobě bezcenná, protože vyžaduje neustálé nepříjemné přejídání (5).

Přidejme teď k tomu další úroveň složitosti. Energetický výdej můžeme v klidu rozdělit na dvě části - volní výdej energie (VVE) a mimovolní výdej energie (MVE). První část zahrnuje v podstatě vše, co děláme vědomě - pohyb, druhá část zahrnuje vše, co děláme nevědomě - energie potřebná k fungování metabolismu a nevědomý pohyb (klepání nohou z nervozity apod.). Nyní tedy máme rovnici

[4]          ZT + ZAT = PE - VVE - MVE

Co se stane, když snížíte příjem energie a budete mít vysokou úroveň vědomého výdeje energie? 

Zhubnete, téměř určitě. Váš váhový úbytek bude zpočátku rychlý, postupně bude zpomalovat až dosáhne určité stabilní úrovně. Co dál? Sníží se vaše chuť k vědomému pohybu, ale máte silnou vůli, takže se jeho úroveň nezmění. Zvýší se váš hlad, ale zase vytrváte a nebudete jíst. Tělo zareaguje poslední instancí - sníží váš nevědomý výdej energie. Je ve stresové situaci a nefunguje normálně tak, jak by mělo. Důsledkem toho budete letargičtí, zpomalení, budete snít o jídle, ztratíte zájem o okolí, o sex, nebudete se moci soustředit, ztratíte sílu, budete citliví na zvuk, budete trpět bolestmi hlavy. Pokud budete mít na dosah jídlo, dost možná se na něj vrhnete a sníte ho tolik, že jej vyzvracíte. Divíte se, že málokdo dokáže tohle dlouho vydržet?

Co se stane, až skončíte s restrikcí? 

Budete se přejídat a mít stále hlad, dokud nedosáhnete vyšší váhy než byla vaše původní váha, poté se postupně znormalizujete. Citlivější na hladovění, ale i následný tzv. jojo efekt bude váš tělesný tuk než vaše váha.

Zdá se vám to přehnané? Jedná se o stručný výběr z důsledků, kterými trpěli dobrovolníci během druhé světové války při tzv. Minnesotském experimentu (Minnesota Starvation Experiment) (6)

Při tomto experimentu během druhé světové války bylo 36 dobrovolníků podvyživováno, aby vědci mohli zkoumat důsledky podvýživy, kterou předpokládali u vězňů v Evropě. První fáze spočívala především ve sledování výživy vybraných jedinců. Jejich průměrný kalorický příjem při kterém si drželi stabilní hmotnost byl 3 200 kcal. Během následujících 24 týdnů byl energetický příjem v průměru (každý měl individuálně stanovený příjem) omezen na 1560 kcal, což je v zásadě dodnes úroveň doporučovaná pro hubnutí u obézních jedinců. Navíc se každý den museli hýbat (v grafu časová osa C - S24). Ve třetí fázi byli nadále 12 týdnů omezováni v jídle, ale již ne tak striktně - kalorický příjem byl zvýšen o 400 - 1 200 kcal a přestože tedy byl příjem stále pod původní rovnovážnou úrovní, získávali dobrovolníci svoji váhu velice rychle zpět (v grafu časová osa S24 - R12). Následně mohli jíst kolik chtěli. Byli schopni za jeden den sníst až 11 500 kcal a mít stále hlad (!). Hlad začal ustupovat až v okamžiku, kdy se přiblížili své počáteční váze. 

Poučení z tohohle experimentu jsou zřejmá - ani drastické omezení kalorií nesnížilo váhu pod určitou úroveň. Energetický deficit by dle dodnes používané poučky 3 500 kcal = 1 libra tuku měl za tuto dobu snížit hmotnost jenom tuku o 78 liber, nemluvě o dalších tkáních. Průměrný celkový úbytek hmotnosti byl přitom 37 liber.  Pocit hladu nesouvisel s přijímaným množstvím potravy (kalorií) ale s hmotností. (7)

Důsledky experimentů i dlouhodobých pozorování jsou zřejmé - hubnout jenom omezením množství jídla a vytvořením předpokládaného kalorického deficitu je neefektivní z hlediska ztráty hmotnosti a náročné z hlediska fyzických i psychických důsledků. Může padnout námitka, že obézní jedinci takovéto důsledky nebudou pociťovat. Jenomže to není pravda, obézní má pouze svou rovnovážnou hmotnost a rovnovážný kalorický příjem nastavené na vyšší úrovni. Důsledky vytvoření prostého kalorického deficitu jsou u něj stejné.

Důsledky, která tato pozorování a další experimenty, které ještě představím, mají na užívání vulgarizované verze prvního termodynamického zákona, jsou nasnadě. Budu se jim věnovat v jednom z příštích článků.