Kā fizisks darbs ietekmē muskuļu zudumu un atjaunošanos kaloriju deficītā

Augsta fiziskā aktivitāte darbā (OPA — occupational physical activity) kaloriju deficīta apstākļos rada atšķirīgu fizioloģisko vidi, salīdzinot ar mazkustīgu dzīvesveidu. Lai gan bieža zemas intensitātes muskuļu noslogošana var sniegt lokālus signālus, kas mazina muskuļu zudumu aktīvajās ekstremitātēs [1], [9], ilgstoša profesionālā slodze pasliktina sistēmisko veģetatīvo atjaunošanos [11], paaugstina katabolo hormonu rādītājus [1], [9] un paātrina uztura aminoskābju oksidāciju [18], [22]. Bez mērķtiecīgām uztura un treniņu apjoma korekcijām fiziski smags darbs enerģijas deficītā drīzāk palielina kopējo katabolo stresu, nevis darbojas kā strukturēti treniņi.

Muskuļu saglabāšana: lokāla slodze pret sistēmisku enerģijas deficītu

Kaloriju ierobežošanas laikā cilvēka organisms dabiski samazina bazālo muskuļu olbaltumvielu sintēzi (MPS). Ir pierādīts, ka mērens 10 dienu kaloriju deficīts (~80% no enerģijas vajadzībām) samazina jaukto muskuļu frakcionālās sintēzes ātrumu par aptuveni 19% un nomāc anabolos signalizācijas ceļus, tostarp Akt un 4E-BP1 fosforilāciju [21]. Svara zuduma gadījumā, kas panākts tikai ar diētu, liesie audi veido vidēji 24% no kopējā zaudētā svara, salīdzinot ar aptuveni 11%, ja diēta tiek apvienota ar fiziskiem vingrinājumiem [7]. Smagos gadījumos insulīnjutīgās proteīnu noārdīšanās inhibēšanas nomākšana caur insulīna-IGF-1-PI3K ceļu var izraisīt to, ka līdz pat 43% no kopējās zaudētās masas veido liesie audi, neraugoties uz lielu olbaltumvielu uzņemšanu un spēka treniņiem [7]. Salīdzinājumam, svara zudums no aptaukošanās ārstēšanai paredzētajiem medikamentiem var izraisīt liesās masas samazināšanos par 20% līdz 50% no kopējā svara zuduma (~6 kg 12–18 mēnešu laikā) [2].

Fiziskas kustības nodrošina mehānisku stimulu, kas daļēji neitralizē šo katabolo kaskādi. Pētījumos ar cilvēkiem īslaicīga ekstrēma enerģijas deficīta apstākļos apvienojumā ar lielu kustību apjomu (piemēram, 35 km ikdienas pastaiga un roku veloergometrs) aktīvi noslogotajās ekstremitātēs tika novērots ievērojami mazāks beztauku masas (FFM) zudums nekā nenoslogotajās kontroles ekstremitātēs (par 57% mazāks zudums kājās un par 29% mazāks zudums noslogotajā rokā) [1], [9]. Tas parāda, ka regulāra muskuļu saraušanās nodrošina lokālu aizsargājošu stimulu pret muskuļu noārdīšanos [1], [9].

Tomēr ar zemas intensitātes darba slodzi vien nepietiek, lai uzturētu muskuļu spēka kapacitāti. Lai gan gan izturības, gan spēka treniņi mazina muskuļu zudumu svara samazināšanas laikā, tieši spēka treniņi unikālā veidā saglabā vai palielina muskuļu spēku, kamēr olbaltumvielu uzņemšana uzturā vai vispārēja aktivitāte pati par sevi tikai pasargā lieso masu, nepalielinot spēka rādītājus [8]. Trenētiem sportistiem lielāka iknedēļas apjoma saglabāšana (≥10 piegājieni katrai muskuļu grupai) ar progresīvu pārslodzi novērš liesās masas zudumu, kas enerģijas ierobežojuma apstākļos rodas, izmantojot samazināta apjoma protokolus [7].

Sistēmiskā atjaunošanās un fiziskās aktivitātes paradokss

Kamēr brīvā laika fiziskās aktivitātes (LTPA) veicina sirds un asinsvadu sistēmas un vielmaiņas atjaunošanos, augsta fiziskā aktivitāte darbā var traucēt sistēmisko atjaunošanos — šī dinamika ir pazīstama kā fiziskās aktivitātes paradokss [10].

Šī paradoksa mehānisko pamatu veido četri galvenie ceļi: akūta kardiovaskulārā slodze no ilgstošas aktivitātes ar minimālu atpūtu darba dienas laikā, asinsvadu adaptācijas, piemēram, artēriju stīvums un vājināta barorefleksa jutība, paaugstināts sistēmiskais iekaisums un slodzes pastiprināšanās zemas kardiorespiratorās sagatavotības vai psihosociālā stresa dēļ [10]. Metaanalīžu dati liecina, ka augsta pretstatā zemai OPA ir saistīta ar 18% lielāku visu cēloņu mirstības risku vīriešiem (pieaugot līdz 25% pēc pielāgošanas brīvā laika aktivitātēm) [10], un profesijās, kas prasa ilgstošu stāvēšanu kājās, ir ievērojami paaugstināts sirds slimību risks, salīdzinot ar sēdošu darbu [10]. Fiziska darba nozarēs, piemēram, būvniecībā, uzkopšanā un ražošanā, kardiovaskulārie riski ir paaugstināti, jo īpaši personām ar zemāku fizisko sagatavotību vai iepriekš pastāvošu kardiovaskulāro spriedzi [12].

Apvienojumā ar kaloriju deficītu šis darba stress maina veģetatīvo līdzsvaru un alostatisko slodzi:

• Veģetatīvā regulācija: Augsta OPA samazina nakts sirds ritma variabilitātes (HRV) rādītājus (piemēram, rMSSD un augstfrekvences jaudu) un paaugstina nakts sirdsdarbības frekvenci, mazinot atjaunojošos ieguvumus, ko parasti sniedz brīvā laika fiziskās aktivitātes [11]. Augstas OPA apvienošana ar lielu brīvā laika treniņu apjomu var izraisīt veģetatīvās nervu sistēmas pārslodzi [11], [14].
• Fizioloģiskā slodze: Intensīva OPA ir pozitīvi saistīta ar augstāku alostatisko slodzi (kombinēts kardiovaskulāro, metabolo un imūno biomarķieru rādītājs) jaunām strādājošām sievietēm, turpretī intensīvi brīvā laika treniņi alostatisko slodzi samazina [13].
• Kardiovaskulārie refleksi: Kaloriju ierobežošana mazina presoro reakciju uz statisku slodzi, pavājinot muskuļu simpātiskās nervu sistēmas aktivitāti un asinsspiediena pieaugumu, vienlaikus saglabājot metaborefleksa funkciju [15], kā arī maina sirdsdarbības ātruma un asinsspiediena reakcijas termiskā un gultas režīma stresa laikā [15].
• Endokrīnā slodze: Beztauku masas samazināšanās izteikta enerģijas deficīta laikā lineāri korelē ar kortizola un brīvā testosterona attiecības pieaugumu un cirkulējošo sazaroto ķēžu un neaizvietojamo aminoskābju līmeņa pazemināšanos (r = -0,54 līdz -0,71) [1], [9]. Seruma kortizola izmaiņas korelē arī ar liesās masas izmaiņām stingra kaloriju ierobežojuma un augstas frekvences treniņu kombinācijas laikā [5].

Uztura prasības: olbaltumvielas un enerģijas plūsma

Mazkustīgiem cilvēkiem standarta uztura vadlīniju mērķis (piemēram, ieteicamā diennakts deva 0,8 g/kg/dienā vai PVO ieteikums 0,83 g/kg/dienā) ir novērst tiešu slāpekļa deficītu [4]. Turpretī aktīvām populācijām ir nepieciešami 1,2–2,0 g/kg/dienā (vai 1,4–2,0 g/kg/dienā), lai atbalstītu muskuļu atjaunošanos un kompensētu negatīvās enerģijas bilances katabolo ietekmi [4].

Izteikta enerģijas deficīta vai lielas fiziskās slodzes apstākļos standarta olbaltumvielu uzņemšanas stratēģijas (piemēram, 20–25 g porcijas) bieži nespēj stimulēt muskuļu olbaltumvielu sintēzes signālus vai novērst liesās masas zudumu [18], [22]. Šādos izsīkuma stāvokļos uzņemtās aminoskābes prioritāri tiek novirzītas visa organisma enerģijas oksidācijai un būtiskiem metaboliskiem procesiem, nevis skeleta muskuļu pārbūvei [18], [22]. Turpretī lielāks daudzums (piemēram, 2,4 g/kg/dienā, salīdzinot ar 1,2 g/kg/dienā ~40% enerģijas deficīta apstākļos ar intensīviem treniņiem) ļauj labāk saglabāt vai palielināt lieso masu un panākt lielāku tauku zudumu [5]. Leicīnam ir galvenā regulējošā loma, aktivizējot mTORC1 un nomācot muskuļu noārdīšanās ligāzes MAFbx/atrogin-1 un MuRF-1, savukārt sazaroto ķēžu aminoskābes enerģijas ierobežojuma laikā skeleta muskuļos kalpo kā oksidējama degviela [20].

Fiziski aktīviem darbiniekiem ir arī lielāks kopējais diennakts enerģijas patēriņš (TDEE), kas rada augstākas «enerģijas plūsmas» stāvokli (lielāku enerģijas caurplūdi), salīdzinot ar mazkustīgiem indivīdiem [23], [24]. Augsta enerģijas plūsma paaugstina miera stāvokļa vielmaiņas ātrumu un uzlabo apetītes regulāciju, palielinot sāta sajūtu dienas laikā un mazinot izsalkumu vakarā, salīdzinot ar zemas plūsmas mazkustīgiem stāvokļiem [23], [24]. Tomēr, ja olbaltumvielu un kopējais ogļhidrātu daudzums uzturā ir nepietiekams, šī lielā caurplūde pastiprina muskuļu katabolismu, kā tas novērots gadījumos, kad smaga enerģijas deficīta apstākļos tikai olbaltumvielas nespēj pārspēt ogļhidrātus jaudas un hormonālā līdzsvara saglabāšanā [1], [9]. Turklāt nepietiekams miegs nomāc muskuļu olbaltumvielu sintēzes ceļus un pastiprina noārdīšanās ceļus, uzsverot nepieciešamību uzņemt olbaltumvielas pirms miega, lai uzturētu muskuļu olbaltumvielu sintēzi nakts laikā [19].