Kaip fizinis darbas veikia raumenų praradimą ir atsistatymą metant svorį

Didelis profesinis fizinis aktyvumas (PFA) kalorijų deficito metu sukuria specifinę fiziologinę aplinką, besiskiriančią nuo sėdimo gyvenimo būdo. Nors dažnas žemo intensyvumo raumenų apkrovimas gali suteikti vietinius signalus, slopinančius raumenų nykimą aktyviose galūnėse [1], [9], nuolatinis darbinis krūvis blogina sisteminį autonominį atsistatymą [11], didina katabolinių hormonų žymenis [1], [9] ir spartina su maistu gaunamų aminorūgščių oksidaciją [18], [22]. Neatlikus tikslinių mitybos ir treniruočių apimties korekcijų, fiziškai sunkus darbas energijos deficito sąlygomis didina bendrą katabolinį stresą, užuot veikęs kaip struktūrizuotos treniruotės.

Raumenų išsaugojimas: vietinis krūvis prieš sisteminį energijos deficitą

Ribojant kalorijas, žmogaus organizmas natūraliai sumažina bazinę raumenų baltymų sintezę (RBS). Nustatyta, kad vidutinis 10 dienų kalorijų deficitas (~80 % energijos poreikio) maždaug 19 % sumažina bendrą raumenų frakcinės sintezės greitį ir slopina anabolinius signalinius kelius, įskaitant Akt ir 4E-BP1 fosforilinimą [21]. Metant svorį tik dietos pagalba, liesojo audinio netekimas sudaro vidutiniškai 24 % bendro numesto svorio, palyginti su maždaug 11 %, kai dieta derinama su fiziniais pratimais [7]. Sunkiais atvejais, nuslopinus insulinui jautrų baltymų skaidymo slopinimą per insulino-IGF-1-PI3K signalinį kelią, net iki 43 % viso numesto svorio gali sudaryti liesasis audinys, nepaisant didelio baltymų suvartojimo ir jėgos treniruočių [7]. Palyginimui, svorio metimas vartojant vaistus nuo nutukimo gali lemti liesosios masės sumažėjimą nuo 20 % iki 50 % bendro numesto svorio (~6 kg per 12–18 mėnesių) [2].

Fizinis judėjimas sukuria mechaninį stimulą, kuris iš dalies stabdo šią katabolinę kaskadą. Žmonių tyrimų modeliuose, kuriuose ekstremalus trumpalaikis energijos deficitas buvo derinamas su didele judėjimo apimtimi (pavyzdžiui, 35 km ėjimo per dieną ir rankų ergometro minimo pratimais), aktyviai apkrautos galūnės prarado gerokai mažiau neriebalinės masės (angl. fat-free mass, FFM) nei neapkrautos kontrolinės galūnės (57 % mažesnis praradimas kojose ir 29 % mažesnis praradimas treniruotoje rankoje) [1], [9]. Tai rodo, kad reguliarus raumenų susitraukimas suteikia vietinį apsauginį stimulą nuo raumenų nykimo [1], [9].

Vis dėlto vien žemo intensyvumo darbinio krūvio nepakanka raumenų darbingumui palaikyti. Nors tiek ištvermės, tiek jėgos treniruotės slopina raumenų nykimą metant svorį, jėgos treniruotės unikaliai palaiko arba didina raumenų jėgą, o vien su maistu gaunami baltymai ar bendras fizinis aktyvumas apsaugo liesąją masę nedidindami jėgos generavimo [8]. Jėgos treniruotes atliekantiems sportininkams didesnės savaitinės apimties (≥10 serijų raumenų grupei) palaikymas taikant progresyvų perkrovimą apsaugo nuo liesosios masės praradimo, kuris stebimas taikant sumažintos apimties protokolus energijos deficito metu [7].

Sisteminis atsistatymas ir fizinio aktyvumo paradoksas

Nors laisvalaikio fizinis aktyvumas skatina širdies ir kraujagyslių bei metabolinį atsistatymą, didelis profesinis fizinis aktyvumas gali pabloginti sisteminį atsistatymą – tai reiškinys, žinomas kaip fizinio aktyvumo paradoksas [10].

Šio paradokso mechanistinį pagrindą sudaro keturi pagrindiniai veiksniai: ūmus širdies ir kraujagyslių sistemos krūvis dėl ilgalaikės veiklos su minimaliu poilsiu dienos metu, kraujagyslių adaptacijos, tokios kaip arterijų standumas ir susilpnėjęs barorefleksų jautrumas, padidėjęs sisteminis uždegimas bei krūvio sustiprėjimas dėl prasto širdies ir kraujagyslių pajėgumo arba psichosocialinio streso [10]. Metaanalizių duomenys rodo, kad didelis, palyginti su mažu, profesinis fizinis aktyvumas yra susijęs su 18 % didesne vyrų mirtingumo dėl visų priežasčių rizika (kuri išauga iki 25 % atsižvelgus į laisvalaikio aktyvumą) [10], o profesijos, reikalaujančios ilgo stovėjimo, kelia žymiai didesnę širdies ligų riziką, palyginti su sėdimu darbu [10]. Fizinio darbo sektoriuose, tokiuose kaip statyba, valymas ir gamyba, širdies ir kraujagyslių ligų rizika yra ypač padidėjusi asmenims, turintiems žemesnį fizinį pasirengimą arba esamų širdies ir kraujagyslių sistemos sutrikimų [12].

Kartu su kalorijų deficitu šis darbinis stresas keičia autonominę pusiausvyrą ir alostatinį krūvį:

• Autonominis reguliavimas: Didelis PFA mažina naktinius širdies ritmo kintamumo (ŠRK) rodiklius (tokius kaip rMSSD ir aukšto dažnio galią) bei didina nakties širdies susitraukimų dažnį, taip sumažindamas atkuriamąją naudą, kurią paprastai suteikia laisvalaikio mankšta [11]. Didelio PFA ir intensyvios laisvalaikio mankštos derinimas gali sukelti autonominę perkrovą [11], [14].
• Fiziologinis stresas: Intensyvus PFA teigiamai koreliuoja su didesniu alostatiniu krūviu (sudėtiniu širdies ir kraujagyslių, metabolinių bei imuninių biologinių žymenų rodikliu) jaunų darbuotojų moterų grupėje, o intensyvus laisvalaikio sportas alostatinį krūvį mažina [13].
• Širdies ir kraujagyslių refleksai: Kalorijų ribojimas susilpnina presorinį atsaką į statinius pratimus, slopindamas raumenų simpatinės nervų sistemos aktyvumą ir kraujospūdžio kilimą bei išlaikydamas metaborefleksų funkciją [15], taip pat keičia širdies ritmo ir kraujospūdžio reakcijas terminio streso ir gulimo režimo metu [15].
• Endokrininis stresas: Neriebalinės masės sumažėjimas esant dideliam energijos deficitui tiesiogiai koreliuoja su kortizolio ir laisvojo testosterono santykio padidėjimu bei cirkuliuojančių šakotosios grandinės (BCAA) ir nepakeičiamųjų aminorūgščių sumažėjimu (r = nuo -0,54 iki -0,71) [1], [9]. Serumo kortizolio pokyčiai taip pat koreliuoja su liesosios masės pokyčiais griežto kalorijų ribojimo ir dažnų treniruočių metu [5].

Mitybos poreikiai: baltymai ir energijos apykaita

Sėdimą gyvenimo būdą gyvenantiems asmenims standartinės mitybos rekomendacijos (tokios kaip rekomenduojama paros norma – 0,8 g/kg per dieną arba PSO rekomendacija – 0,83 g/kg per dieną) yra skirtos apsaugoti nuo akivaizdaus azoto trūkumo [4]. Priešingai, fiziškai aktyviems žmonėms reikia 1,2–2,0 g/kg per dieną (arba 1,4–2,0 g/kg per dieną), kad būtų palaikomas raumenų atsinaujinimas ir atsvertas neigiamo energijos balanso katabolinis poveikis [4].

Esant dideliam energijos deficitui ar dideliems fiziniams reikalavimams, standartinės baltymų vartojimo strategijos (pvz., 20–25 g porcijos) dažnai nesugeba stimuliuoti raumenų baltymų sintezės signalų ar užkirsti kelio liesosios masės netekimui [18], [22]. Esant tokiai išeikvotai būsenai, suvartotos aminorūgštys pirmiausia nukreipiamos į viso kūno energijos oksidaciją ir esminius metabolinius procesus, o ne į griaučių raumenų atstatymą [18], [22]. Tuo tarpu didesnis baltymų kiekis (pavyzdžiui, 2,4 g/kg per dieną, palyginti su 1,2 g/kg per dieną esant ~40 % energijos deficitui ir intensyvioms treniruotėms) leidžia geriau išsaugoti ar net padidinti liesąją masę bei sudeginti daugiau riebalų [5]. Leucinas atlieka esminį reguliacinį vaidmenį aktyvuodamas mTORC1 ir slopindamas raumenų skaidymo ligazes MAFbx/atrogin-1 bei MuRF-1, o šakotosios grandinės aminorūgštys energijos ribojimo metu griaučių raumenyse tarnauja kaip oksiduojamas kuras [20].

Aktyvų darbą dirbantys žmonės taip pat pasižymi didesnėmis bendromis paros energijos sąnaudomis (angl. total daily energy expenditure, TDEE), todėl jų organizme susidaro didesnis „energijos srautas“ (didelė energijos apykaita), palyginti su sėdimą darbą dirbančiais asmenimis [23], [24]. Didelis energijos srautas padidina ramybės būsenos metabolizmą ir pagerina apetito reguliavimą – didina sotumo jausmą dienos metu ir mažina vakarinį alkį, palyginti su žemo energijos srauto sėdimomis būsenomis [23], [24]. Vis dėlto, jei su maistu gaunamų baltymų ir bendras angliavandenių kiekis yra nepakankamas, ši didelė apykaita sustiprina raumenų katabolizmą, ką rodo tyrimai, kuriuose vien tik baltymai nepranoko angliavandenių išlaikant galingumą ir hormonų pusiausvyrą esant alinančiam energijos deficitui [1], [9]. Be to, miego trūkumas slopina raumenų baltymų sintezės kelius ir aktyvuoja skaidymo kelius, o tai pabrėžia baltymų vartojimo prieš miegą svarbą, siekiant palaikyti raumenų baltymų sintezę nakties metu [19].