Füüsiline töö, lihasmassi kadu ja taastumine kaloridefitsiidis

Suur tööalane füüsiline aktiivsus (OPA) loob kaloridefitsiidi ajal istuva eluviisiga võrreldes hoopis teistsuguse füsioloogilise keskkonna. Kuigi sage madala intensiivsusega lihaskoormus võib anda lokaalseid signaale, mis pidurdavad lihasmassi kadu aktiivsetes jäsemetes [1], [9], pärsib pidev tööalane koormus süsteemset autonoomset taastumist [11], tõstab kataboolsete hormoonide taset [1], [9] ning kiirendab toidu aminohapete oksüdatsiooni [18], [22]. Ilma sihipäraste kohandusteta toitumises ja treeningumahus suurendab füüsiliselt nõudlik töö energiadefitsiidi ajal üldist kataboolset stressi, selle asemel et toimida nagu struktureeritud treening.

Lihaste säilitamine: lokaalne koormus vs. süsteemne energiadefitsiit

Kaloripiirangu ajal vähendab inimkeha loomulikult baastemperatuuril toimuvat lihasvalkude sünteesi (MPS). Mõõdukas 10-päevane kaloridefitsiit (~80% energiavajadusest) vähendab teadaolevalt lihase fraktsionaalset sünteesikiirust ligikaudu 19% ning pärsib anaboolseid signaaliradu, sealhulgas Akt ja 4E-BP1 fosforüülimist [21]. Ainult dieediga saavutatud kaalulanguse puhul moodustab rasvavaba koe kadu keskmiselt 24% kogu kaotatud kehakaalust, võrreldes ligikaudu 11%-ga juhul, kui dieeti kombineeritakse treeninguga [7]. Rasketel juhtudel võib insuliinitundliku valkude lagundamise pärssimise allareguleerimine insuliini-IGF-1-PI3K raja kaudu viia selleni, et kuni 43% kogu kaotatud massist tuleb rasvavaba koe arvelt, vaatamata suurele valgu tarbimisele ja jõutreeningule [7]. Võrdluseks: rasvumise ravimitega saavutatud kaalulanguse korral võib rasvavaba massi kadu moodustada 20% kuni 50% kogukaotusest (~6 kg 12–18 kuu jooksul) [2].

Füüsiline liikumine pakub mehaanilist stiimulit, mis osaliselt neutraliseerib seda kataboolset kaskaadi. Inimuuringutes, kus äärmuslik lühiajaline energiadefitsiit oli kombineeritud suure liikumismahuga (näiteks 35 km igapäevast kõndi ja käte väntamist), kaotasid aktiivselt koormatud jäsemed oluliselt vähem rasvavaba massi (FFM) kui koormamata kontrolljäsemed (57% vähem kadu jalgades ja 29% vähem treenitud käes) [1], [9]. See näitab, et regulaarne lihaste kontraktsioon pakub lihasmassi kao vastu lokaalset kaitsvat stiimulit [1], [9].

Kuid ainuüksi madala intensiivsusega tööalasest koormusest ei piisa lihasvõimekuse säilitamiseks. Kuigi nii vastupidavus- kui ka jõutreening leevendavad kaalulanguse ajal lihasmassi kadu, säilitab või suurendab ainuüksi jõutreening lihasjõudu, samas kui toiduvalk või üldine aktiivsus üksi säästab rasvavaba massi ilma jõutootmist suurendamata [8]. Jõutreeningut tegevatel sportlastel hoiab suurema nädalase mahu (≥10 seeriat lihasgrupi kohta) säilitamine koos progresseeruva ülekoormusega ära rasvavaba massi kadu, mis tekib energiapiirangu ajal vähendatud mahuga protokollide korral [7].

Süsteemne taastumine ja füüsilise aktiivsuse paradoks

Kuigi vaba aja füüsiline aktiivsus (LTPA) soodustab kardiovaskulaarset ja metaboolset taastumist, võib suur tööalane füüsiline aktiivsus süsteemset taastumist hoopis pärssida — seda dünaamikat tuntakse füüsilise aktiivsuse paradoksina [10].

Selle paradoksi mehhanistlik alus hõlmab nelja peamist rada: äge kardiovaskulaarne pinge pikaajalisest tegevusest minimaalse tööpäevasisese puhkusega, vaskulaarsed kohastumused nagu arterite jäikus ja barorefleksi tundlikkuse langus, suurenenud süsteemne põletik ning koormuse võimendumine madala kardiorespiratoorse võimekuse või psühhosotsiaalse stressi tõttu [10]. Metaanalüüside andmed näitavad, et suurt OPA-d seostatakse meestel 18% suurema igasuguse põhjusega suremuse riskiga võrreldes madala OPA-ga (tõustes 25%-ni pärast vaba aja aktiivsusega kohandamist) [10], ning pikaajalist seismist nõudvad ametid toovad kaasa oluliselt suurema südamehaiguste riski kui istuvad rollid [10]. Raske füüsilise töö sektorites, nagu ehitus, koristus ja tootmine, on kardiovaskulaarsed riskid suurenenud eriti madalama treenitusega või olemasoleva südame-veresoonkonna koormusega inimestel [12].

Kombineerituna kaloridefitsiidiga muudab see tööalane stress autonoomset tasakaalu ja allostaatilist koormust:

• Autonoomne regulatsioon: Suur OPA vähendab öiseid südame löögisageduse varieeruvuse (HRV) näitajaid (nagu rMSSD ja kõrgsageduslik võimsus) ning tõstab öist südame löögisagedust, vähendades taastavaid eeliseid, mida tavaliselt pakub vaba aja treening [11]. Suure OPA kombineerimine suure vaba aja treeningukoormusega võib esile kutsuda autonoomse ülekoormuse [11], [14].
• Füsioloogiline pinge: Intensiivne OPA on noortel naistöötajatel positiivselt seotud suurema allostaatilise koormusega (kardiovaskulaarsete, metaboolsete ja immuunsüsteemi biomarkerite koondskoor), samas kui intensiivne vaba aja treening vähendab allostaatilist koormust [13].
• Kardiovaskulaarsed refleksid: Kaloripiirang vähendab staatilisele treeningule tekkivat pressoorset vastust, pärssides lihaste sümpaatilist närviaktiivsust ja vererõhu tõusu, säilitades samal ajal metaborefleksi funktsiooni [15], muutes ühtlasi südame löögisageduse ja vererõhu reaktsioone termilise ja voodirežiimi stressi ajal [15].
• Endokriinne pinge: Rasvavaba massi vähenemine tõsise energiadefitsiidi ajal korreleerub lineaarselt kortisooli ja vaba testosterooni suhte tõusuga ning ringlevate hargnenud ahelaga ja asendamatute aminohapete taseme langusega (r = -0,54 kuni -0,71) [1], [9]. Seerumi kortisoolitaseme muutused korreleeruvad ka rasvavaba massi muutustega range piirangu ja suure sagedusega treeningu kombineerimisel [5].

Toitumuslikud vajadused: valk ja energiavoog

Istuva eluviisiga inimese puhul on tavapäraste toitumissoovituste (näiteks soovituslik päevane kogus 0,8 g/kg/päevas või WHO soovitus 0,83 g/kg/päevas) eesmärk vältida otsest lämmastikupuudust [4]. Seevastu aktiivsed inimesed vajavad 1,2–2,0 g/kg/päevas (või 1,4–2,0 g/kg/päevas), et toetada lihaste uuenemist ja kompenseerida negatiivse energiabilansi kataboolset mõju [4].

Tõsise energiadefitsiidi või suure füüsilise koormuse korral ei suuda standardsed valgu tarbimise strateegiad (näiteks 20–25 g portsjonid) sageli stimuleerida lihasvalkude sünteesi signaaliradu ega hoida ära rasvavaba massi kadu [18], [22]. Sellises kurnatud seisundis suunatakse sissevõetud aminohapped eelistatult kogu keha energia oksüdatsiooni ja elutähtsatesse ainevahetusprotsessidesse, mitte skeletilihaste taastamisse [18], [22]. Seevastu suurem tarbimine (näiteks 2,4 g/kg/päevas võrreldes 1,2 g/kg/päevas ~40% energiadefitsiidi ja intensiivse treeningu ajal) võimaldab rasvavaba massi paremini säilitada või kasvatada ning soodustab suuremat rasvakadu [5]. Leutsiinil on võtmetähtsusega regulatiivne roll, aktiveerides mTORC1 ja allareguleerides lihaseid lagundavaid ligaase MAFbx/atrogiin-1 ja MuRF-1, samal ajal kui hargnenud ahelaga aminohapped toimivad energiapiirangu ajal skeletilihastes oksüdeeritava kütusena [20].

Aktiivsetel töötajatel on ka suurem päevane kogune energiakulu (TDEE), mis viib nad istuva eluviisiga inimestega võrreldes kõrgemasse „energiavoo“ seisundisse (suur energia läbivool) [23], [24]. Suur energiavoog suurendab põhiainevahetust ja parandab söögiisu reguleerimist, suurendades päeva jooksul tajutavat täiskõhutunnet ja vähendades õhtust nälga võrreldes madala energiavooga istuva olekuga [23], [24]. Kui aga toiduvalgu ja süsivesikute üldine tarbimine on ebapiisav, süvendab see suur läbivool lihaste katabolismi, nagu on näha sellest, kui valk üksi ei suuda ränga energiadefitsiidi tingimustes võimsuse ja hormonaalse tasakaalu säilitamisel süsivesikuid ületada [1], [9]. Lisaks pärsib ebapiisav uni lihasvalkude sünteesiradu ja aktiveerib lagunemisradasid, kinnitades vajadust une-eelse valgu tarbimise järele, et säilitada öist lihasvalkude sünteesi [19].