এন্ডুরেন্স অ্যাথলেটদের জন্য কিটোজেনিক ডায়েট: ফ্যাট অক্সিডেশন ও রানিং ইকোনমি

একটি কিটোজেনিক ডায়েটের সাথে অভিযোজন ব্যায়ামের সময় ফ্যাট অক্সিডেশনের হার উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি করে, যা উচ্চ-কার্বোহাইড্রেটযুক্ত খাদ্যাভ্যাসের তুলনায় সর্বোচ্চ লিপিড বা ফ্যাট পোড়ানোর ক্ষমতা দ্বিগুণেরও বেশি বাড়িয়ে দেয় [5, 14, 18, P1]। কম তীব্রতার আল্ট্রা-এন্ডুরেন্স রানিং—যা সাধারণত সর্বোচ্চ অক্সিজেন গ্রহণের (VO2max) ৬০%-এর নিচে সম্পন্ন হয়—এর ক্ষেত্রে ব্যায়ামের সামগ্রিক দক্ষতা সাধারণত বজায় থাকে [9]। তবে, অ্যাডিনোসিন ট্রাইফসফেট (ATP) তৈরির জন্য কার্বোহাইড্রেটের চেয়ে ফ্যাটের প্রতি মোলে বেশি অক্সিজেনের প্রয়োজন হয়। ফলে লিপিডের ওপর প্রধানত নির্ভর করার কারণে মাঝারি থেকে উচ্চ তীব্রতায় (>৭০% VO2max) নড়াচড়ার সামগ্রিক অক্সিজেন ব্যয় বৃদ্ধি পায়, যা রানিং ইকোনমি হ্রাস করে এবং দ্রুত গতির ক্ষেত্রে পারফরম্যান্সের উন্নতিতে বাধা দেয় [9, 12, 16, P2, P3]।

ফ্যাট অক্সিডেশনের হারে পরিবর্তন

ঐতিহ্যগত উচ্চ-কার্বোহাইড্রেট, নিম্ন-ফ্যাট (HCLF) ডায়েটে, সর্বোচ্চ ফ্যাট অক্সিডেশনের হার (FATMAX) সাধারণত ৪৮% থেকে ৬৫% VO2max ব্যায়ামের তীব্রতায় প্রতি মিনিটে ০.৩ থেকে ০.৬ গ্রামে পৌঁছায়, এবং প্রায় ৮৫% VO2max-এর বেশি তীব্রতায় ফ্যাট অক্সিডেশন প্রায় শূন্যের কাছাকাছি নেমে আসে [5]।

কম-কার্বোহাইড্রেট, উচ্চ-ফ্যাট (LCHF) বা কিটোজেনিক ডায়েটের সাথে অভিযোজন এই বিপাকীয় প্রোফাইলকে বদলে দেয়। ক্রস-সেকশনাল এবং পরীক্ষামূলক তথ্য দেখায় যে কিটো-অভিযোজিত এন্ডুরেন্স অ্যাথলেটরা অ-অভিযোজিত সমকক্ষদের তুলনায় ২.৩ গুণ বেশি পিক ফ্যাট অক্সিডেশন ক্ষমতা অর্জন করেন, যেখানে FATMAX হার প্রতি মিনিটে ১.৫ গ্রাম ছাড়িয়ে ১.৯ গ্রাম পর্যন্ত পৌঁছায় [5, 14, 18, P1]। তাছাড়া, কিটো-অভিযোজন কার্বোহাইড্রেট ক্রসওভার পয়েন্টটিকে—যে তীব্রতায় কার্বোহাইড্রেট প্রধান জ্বালানীতে পরিণত হয়—৮০% VO2max-এর ওপরে স্থানান্তর করে [5]। উচ্চ-তীব্রতার রানিং ইন্টারভ্যালের সময় (৮৬.৪% VO2max-এ ৬ × ৮০০ মিটার), কিটো-অভিযোজিত রানাররা গড়ে প্রতি মিনিটে ১.৫৮ গ্রাম পিক ফ্যাট অক্সিডেশন হার বজায় রাখেন, যেখানে প্রায় ৩০% অ্যাথলেট প্রতি মিনিটে ১.৮৫ গ্রাম অতিক্রম করেন [5]। যদিও কার্বোহাইড্রেট সীমাবদ্ধ করার ৫ দিনের মধ্যেই ফ্যাট অক্সিডেশন দ্রুত বৃদ্ধি পায়, ব্যায়ামের ঠিক আগে কার্বোহাইড্রেট গ্রহণ করা হলেও এই উচ্চ লিপিড ব্যবহারের প্রবণতা বজায় থাকে [18]।

জ্বালানি বা সাবস্ট্রেট ব্যবহারের বাইরেও, এই খাদ্যগত পরিবর্তনগুলি মেটাবলিক মার্কার বা বিপাকীয় নির্দেশকগুলোকে প্রভাবিত করে: মধ্যবয়সী প্রতিযোগী অ্যাথলেটদের ক্ষেত্রে, HCLF ডায়েটের সময় পরিলক্ষিত প্রি-ডায়াবেটিক গ্লাইসেমিক প্রোফাইল একটি LCHF ডায়েটের সাথে অভিযোজনের পরে স্বাভাবিক অবস্থায় ফিরে আসে [5]। তবে, বিচ্ছিন্ন স্কেলিটাল পেশির মাইটোকন্ড্রিয়ার ভেতরে কিটোন বডির (বিটা-হাইড্রোক্সিবিউটাইরেট এবং অ্যাসিটোঅ্যাসিটেট) সরাসরি অক্সিডেশন ন্যূনতম থাকে, যার অর্থ হলো পুরো শরীরের বর্ধিত ফ্যাট অক্সিডেশন প্রায় সম্পূর্ণভাবেই ফ্যাটি অ্যাসিড বিপাকের মাধ্যমে পরিচালিত হয় [13]।

রানিং ইকোনমি এবং ফ্যাট বিপাকে অক্সিজেনের ব্যয়

এক্সারসাইজ বা ব্যায়ামের ইকোনমি বলতে নির্দিষ্ট দৌড়ের গতি বা পাওয়ার আউটপুট বজায় রাখতে যে পরিমাণ অক্সিজেন খরচ হয় তাকে বোঝায়। ইকোনমির ওপর কিটো-অভিযোজনের প্রভাব ব্যায়ামের তীব্রতার ওপর ব্যাপকভাবে নির্ভর করে [9, P3]।

কম তীব্রতায় (<৬০% VO2max), যেমন দীর্ঘ দূরত্বের আল্ট্রা-ম্যারাথনে সাধারণ স্থির গতিতে দৌড়ানোর ক্ষেত্রে, কিটোজেনিক ডায়েটের পরেও সামগ্রিক ব্যায়ামের দক্ষতা বজায় থাকে [9]। তবে ৭০% VO2max-এর বেশি তীব্রতায় এই দক্ষতা হ্রাস পায়, যার কারণ হলো বর্ধিত অক্সিজেন গ্রহণ যা কেবল রেসপিরেটরি এক্সচেঞ্জ রেশিও (RER) বা মোট শক্তি ব্যয়ের পরিবর্তন দিয়ে ব্যাখ্যা করা যায় না [9]।

উচ্চ তীব্রতায় ইকোনমির এই ঘাটতি মূলত মৌলিক বায়োকেমিস্ট্রির ওপর ভিত্তি করে ঘটে:

• ফসফেট/অক্সিজেন (P/O) অনুপাত: অক্সিজেনের প্রতি পরমাণুতে ATP উৎপাদন গ্লুকোজের জন্য ২.৫৮, যেখানে ফ্যাটি অ্যাসিডের জন্য প্রায় ২.৩৩ এবং কিটোন বডির জন্য ২.৫০ [12]।
• প্রতি লিটার অক্সিজেনে শক্তি: ফ্যাট অক্সিডেশনের তুলনায় প্রতি লিটার ব্যবহৃত অক্সিজেনে কার্বোহাইড্রেট অক্সিডেশন ৫.৫% থেকে প্রায় ৮% বেশি শক্তি প্রদান করে [16]।

যেহেতু সমপরিমাণ ATP তৈরি করতে ফ্যাটি অ্যাসিড পোড়াতে বেশি অক্সিজেনের প্রয়োজন হয়, তাই একটি নির্দিষ্ট সাবম্যাক্সিমাল গতিতে দৌড়াতে উচ্চতর অক্সিজেন গ্রহণের প্রয়োজন পড়ে [12, 16]। এলিট রেস ওয়াকারদের ক্ষেত্রে, একটি কিটোজেনিক ডায়েট (প্রতিদিন <৫০ গ্রাম কার্বোহাইড্রেট, ফ্যাট থেকে ৭৮% শক্তি) গ্রহণ করার ফলে ~৮০% VO2peak-এ পুরো শরীরের ফ্যাট অক্সিডেশন প্রতি মিনিটে ১.৫৭ গ্রামে বৃদ্ধি পায় কিন্তু এতে চলাচলের জন্য অক্সিজেনের ব্যয়ও বেড়ে যায়, যা উচ্চ-কার্বোহাইড্রেট এবং কার্বোহাইড্রেট-পিরিয়ডাইজড গ্রুপগুলোতে দেখা যাওয়া ১০ কিমি রেস পারফরম্যান্সের উন্নতিকে ব্যর্থ করে দেয় [9, 16, P2]। একইভাবে, বিনোদনমূলকভাবে সক্রিয় রানারদের ক্ষেত্রে একটানা LCHF ডায়েট ল্যাকটেট থ্রেশহোল্ডে কার্বোহাইড্রেট অক্সিডেশন হ্রাস করে এবং ফ্যাট অক্সিডেশন বৃদ্ধি করে, তবে এই থ্রেশহোল্ডে রানিং ইকোনমি কেবল সেইসব অ্যাথলেটদের মধ্যেই উন্নত হয়েছিল যারা একটি পিরিয়ডাইজড কার্বোহাইড্রেট প্রোটোকল অনুসরণ করেছিলেন [10]।

সেলুলার ও মাইটোকন্ড্রিয়াল প্রক্রিয়া

ফ্যাট অক্সিডেশনের দিকে এই সেলুলার পরিবর্তন স্কেলিটাল পেশির অভ্যন্তরে এনজাইমেটিক নিয়ন্ত্রণের মাধ্যমে পরিচালিত হয়। কম-কার্বোহাইড্রেটযুক্ত ডায়েট পেরোক্সিজোম প্রলিফারেটর-অ্যাক্টিভেটেড রিসেপ্টর ডেল্টাকে (PPARδ) আপরেগুলেট বা বৃদ্ধি করে, যা পাইরুভেট ডিহাইড্রোজিনেস কাইনেস ৪ (PDK4)-এর প্রকাশ বাড়িয়ে দেয় [11, 19, 20]। PDK4 পাইরুভেট ডিহাইড্রোজিনেস কমপ্লেক্সের (PDC) E1 ক্যাটালিটিক সাবইউনিটকে ফসফোরাইলেট করে, যার ফলে পাইরুভেট ডিহাইড্রোজিনেস (PDH) নিষ্ক্রিয় হয়ে যায় এবং গ্লাইকোলাইসিসের শেষ উপাদানগুলোকে মাইটোকন্ড্রিয়ায় প্রবেশ করতে বাধা দেয় [11, 19, 20, 21]। এই ফসফোরাইলেশন প্রক্রিয়াটি মাইটোকন্ড্রিয়ায় ATP/ADP, NADH/NAD+ এবং অ্যাসিটাইল-CoA/মুক্ত CoA-এর বর্ধিত অনুপাত দ্বারা অ্যালবামেরিকভাবে সুবিধাপ্রাপ্ত হয় [20]। মানুষের স্কেলিটাল পেশিতে উচ্চ-ফ্যাট, কম-কার্বোহাইড্রেট খাদ্যাভ্যাসের ৩ থেকে ৬ দিনের মধ্যে PDK কার্যকারিতা তিন থেকে পাঁচ গুণ বৃদ্ধি পায়, যা মোট এনজাইম উপাদান বা বিটা-হাইড্রোক্সিঅ্যাসাইল-CoA ডিহাইড্রোজিনেস (β-HAD) কার্যকলাপে পরিবর্তন না এনেই সক্রিয় PDH ৭০%-এর বেশি হ্রাস করে [21]।

মাইটোকন্ড্রিয়াল গঠন এবং স্বাস্থ্যের ক্ষেত্রে, দীর্ঘমেয়াদী কিটোজেনিক খাদ্যাভ্যাস NLRP3 ইনফ্ল্যামাসোম এক্সপ্রেশন হ্রাস, আইসোপ্রোস্টেন উৎপাদন হ্রাস এবং সাইট্রেট সিন্থেস কার্যকলাপ বৃদ্ধির সাথে সম্পর্কিত [14]। অপ্রশিক্ষিত বা বয়স্ক ব্যক্তিদের ক্ষেত্রে, কিটোজেনিক হস্তক্ষেপ মাইটোকন্ড্রিয়াল ATP উৎপাদন, ATP:O2 অনুপাত এবং দীর্ঘায়ুর মার্কারগুলোকে উন্নত করে [11, 13]। তবে, সুপ্রশিক্ষিত এবং এলিট এন্ডুরেন্স অ্যাথলেটদের ক্ষেত্রে—যাদের বেসলাইন মাইটোকন্ড্রিয়াল ভর এবং অক্সিডেটিভ এনজাইম কার্যকলাপ ইতিমধ্যে অত্যন্ত উন্নত—কিটোজেনিক ডায়েট মাইটোকন্ড্রিয়াল ক্ষমতা বা সামগ্রিক অ্যারোবিক শক্তিতে (VO2max) অতিরিক্ত কোনো বৃদ্ধি প্রদান করে না [11, 13, 18]।

আল্ট্রা-এন্ডুরেন্স পারফরম্যান্সের ফলাফল

যেহেতু আল্ট্রা-এন্ডুরেন্স রানিং (যেমন ১০০ কিমি বা ১০০ মাইলের ইভেন্ট) প্রায়শই কম সাবম্যাক্সিমাল তীব্রতায় ঘটে যেখানে অক্সিজেন সরবরাহ একমাত্র সীমাবদ্ধ উপাদান নয়, তাই কিটো-অভিযোজন উচ্চ তীব্রতায় দেখা দেওয়া মারাত্মক ইকোনমি ঘাটতি তৈরি না করেই একটি স্থিতিশীল, ফ্যাট-চালিত শক্তি সরবরাহ নিশ্চিত করে [9, 18]। ১০০ কিমি টাইম ট্রায়াল সম্পন্নকারী এন্ডুরেন্স-প্রশিক্ষিত পুরুষ অ্যাথলেটদের ওপর ১২ সপ্তাহের একটি গবেষণায় দেখা গেছে যে, কিটোজেনিক ডায়েট ফ্যাট অক্সিডেশন হার উল্লেখযোগ্যভাবে বাড়ালেও উচ্চ-কার্বোহাইড্রেট ডায়েটের তুলনায় সামগ্রিক টাইম ট্রায়াল পারফরম্যান্সে কোনো উল্লেখযোগ্য পার্থক্য তৈরি করেনি [18]।

তবে সম্ভাব্য কিছু নেতিবাচক দিকও রয়েছে। এমনকি আল্ট্রা-এন্ডুরেন্স পরিস্থিতিতেও, কিটো-অভিযোজিত এলিট অ্যাথলেটদের মধ্যে দীর্ঘস্থায়ী সাবম্যাক্সিমাল দৌড়ের (১৯–২৫ কিমি) পরে ইন্টারলিউকিন-৬ (IL-6)-এর মতো ব্যায়াম-পরবর্তী ইনফ্ল্যামেটরি মার্কার বৃদ্ধি পেতে দেখা গেছে [14]। অতিরিক্তভাবে, কিটোজেনিক ডায়েটের বিপাকীয় প্রতিক্রিয়ায় লিঙ্গভিত্তিক পার্থক্য থাকতে পারে: যেখানে পুরুষ অ্যাথলেটরা ৮০% VO2max পর্যন্ত ফ্যাট অক্সিডেশনে উল্লেখযোগ্য বৃদ্ধি প্রদর্শন করেন, ইনক্রিমেন্টাল বা ক্রমবর্ধমান তীব্রতার ব্যায়ামের সময় নারী অ্যাথলেটদের ক্ষেত্রে এই পরিবর্তনগুলি ধারাবাহিকভাবে পরিলক্ষিত হয়নি [9]。