เดินนับก้าวช่วง Calorie Deficit: ผลต่อความอยากอาหารและการปรับตัวของระบบเผาผลาญ

การรักษาระดับการเดินนับก้าวให้สูงในระหว่างที่ร่างกายขาดดุลพลังงาน (energy deficit) สามารถช่วยควบคุมฮอร์โมนความอยากอาหารและรักษาการหมุนเวียนพลังงานรวม (total energy turnover) ให้อยู่ในระดับสูงได้ แต่ความสามารถในการเพิ่มการใช้พลังงานรวมต่อวัน (TDEE) แบบเป็นเส้นตรงจะค่อยๆ ลดลงเมื่อปริมาณกิจกรรมเพิ่มสูงขึ้นมากหรือเมื่อลดน้ำหนักลึกขึ้นเรื่อยๆ [1, 10, 12] แม้ว่าการเดินจะไม่ได้กระตุ้นการระงับความอยากอาหารอย่างรุนแรงและฉับพลันตามระดับความหนักเหมือนการออกกำลังกายแบบหนักหน่วง แต่การเดินช่วยปรับปรุงสัญญาณความอิ่มในระยะยาวโดยไม่กระตุ้นให้เกิดพฤติกรรมการกินชดเชย ซึ่งเป็นสิ่งที่หลายคนกังวลในช่วงจำกัดแคลอรี [1, 2, 3]

ฮอร์โมนความอยากอาหารและสมดุลพลังงาน

การควบคุมความอยากอาหารระหว่างการควบคุมอาหารเกิดจากการทำงานร่วมกันระหว่างสัญญาณกระตุ้นความหิว (orexigenic) และสัญญาณสร้างความอิ่ม (anorexigenic) การจำกัดแคลอรีเพียงอย่างเดียวมักจะกดการหลั่งเปปไทด์ที่สร้างความอิ่ม เช่น peptide YY (PYY) และ glucagon-like peptide-1 (GLP-1) ในขณะที่เพิ่มระดับฮอร์โมนความหิวอย่างเกรลิน (ghrelin) [1, 9] อย่างไรก็ตาม การเพิ่มการเคลื่อนไหวร่างกายด้วยการเดินเป็นประจำสามารถเปลี่ยนการตอบสนองนี้ได้

ในการทดลองทางคลินิกระยะเวลา 12 สัปดาห์ ในผู้ใหญ่วัยทำงานที่มีภาวะอ้วนจำนวน 62 คน ซึ่งจำกัดอาหารที่ 1,000–1,500 กิโลแคลอรี/วัน ร่วมกับการตั้งเป้าหมายเดินอย่างน้อย 5,000 ก้าวต่อวัน พบว่าระดับเกรลินในซีรัมลดลงอย่างมีนัยสำคัญ ขณะที่ PYY และ GLP-1 เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญจากค่าเริ่มต้น [1] แต่ที่น่าสังเกตคือ แม้จะมีการพัฒนาขึ้น ระดับความเข้มข้นของ GLP-1 และ PYY ในช่วงอดอาหารก็ยังคงต่ำกว่ากลุ่มควบคุมที่มีสุขภาพดีและมีน้ำหนักตัวปกติ [1] นอกจากนี้ หลักฐานระยะสั้นยังแสดงให้เห็นว่า การขาดดุลพลังงานที่เกิดจากการคุมอาหารเพียงอย่างเดียวทำให้ระดับ PYY3-36 ต่ำกว่าการขาดดุลพลังงานในปริมาณเท่ากันที่เกิดจากกิจกรรมทางกาย ซึ่งบ่งชี้ว่าวิถีของระบบต่อมไร้ท่อต่อการจำกัดอาหารกับการเคลื่อนไหวร่างกายนั้นแตกต่างกัน [1]

ในระยะยาว โปรแกรมการออกกำลังกายอย่างต่อเนื่อง เช่น โปรแกรม 32 สัปดาห์ในวัยรุ่นที่มีน้ำหนักเกิน และการแทรกแซงเป็นเวลา 1 ปีในเด็กที่มีภาวะอ้วน แสดงให้เห็นอย่างต่อเนื่องว่าระดับ PYY ในพลาสมาช่วงอดอาหารเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ควบคู่ไปกับการลดลงของไขมันและน้ำหนักตัว [3]

การเดินกระตุ้นให้เกิดการกินชดเชยหรือไม่?

ข้อกังวลที่พบบ่อยคือ การสะสมจำนวนก้าวเดินในปริมาณมากจะกระตุ้นให้เกิดความหิวอย่างรุนแรงจนกินชดเชยแคลอรีที่เผาผลาญไป แต่ผลการวิจัยเกี่ยวกับการออกกำลังกายแบบเฉียบพลันและการรับประทานอาหารตามใจชอบ (ad libitum) ชี้ให้เห็นตรงกันข้าม จากการทดลองมื้ออาหารแบบบุฟเฟต์หลังออกกำลังกาย พบว่า 65% ของการศึกษารายงานว่าไม่มีการเปลี่ยนแปลงของปริมาณพลังงานที่รับประทานในมื้อถัดมา, 16% รายงานว่ารับประทานลดลง และมีเพียง 19% เท่านั้นที่รายงานว่ารับประทานเพิ่มขึ้น [3] ตัวอย่างเช่น การวิ่งบนสายพาน 90 นาทีที่เผาผลาญไป 1,273 กิโลแคลอรี (5,324 กิโลจูล) ไม่ได้ส่งผลให้ปริมาณการบริโภคแคลอรีเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในช่วง 22.5 ชั่วโมงหลังจากนั้น [3]

กิจกรรมทางกายระดับเบาถึงปานกลาง เช่น การเดิน มีผลต่อการรับประทานพลังงานทันทีในระดับที่เป็นกลางทางชีววิทยาไปจนถึงช่วยระงับความอยากอาหารเล็กน้อย อย่างไรก็ตาม การเดินไม่ได้กระตุ้นการระงับความอยากอาหารแบบเฉียบพลันผ่านสารเมแทบอไลต์เหมือนกับการฝึกที่ระดับความหนักสูงกว่า [2, 7]

บทบาทของความหนักในการออกกำลังกายและสารเมแทบอไลต์

การออกกำลังกายแบบแอโรบิกต่อเนื่องที่ความหนักตั้งแต่ 60% ของ VO2 peak ขึ้นไป จะทำให้เกิด "การระงับความอยากอาหารชั่วคราวจากการออกกำลังกาย" (exercise-induced appetite suppression) โดยการลดระดับ acylated ghrelin ในกระแสเลือดชั่วคราว และเพิ่ม PYY, GLP-1 รวมถึง pancreatic polypeptide (PP) [2]

งานวิจัยด้านเมทาโบโลมิกส์เมื่อไม่นานมานี้ระบุว่า N-lactoyl-phenylalanine (Lac-Phe) ซึ่งเป็นสารประกอบคอนจูเกตระหว่างแลกเตตกับกรดอะมิโนที่สร้างโดยเอนไซม์ carnosine dipeptidase 2 (CNDP2) เป็นสัญญาณสำคัญในกระแสเลือดของกระบวนการนี้ [2] Lac-Phe ออกฤทธิ์ที่ระบบประสาทส่วนกลางโดยการยับยั้งเซลล์ประสาท AgRP (agouti-related protein) ในไฮโปทาลามัสซึ่งทำหน้าที่กระตุ้นความอยากอาหาร โดยไม่ส่งผลกระทบต่อเซลล์ประสาท POMC [8] ระดับ Lac-Phe ในร่างกายจะเพิ่มสูงขึ้นอย่างมากหลังจากกิจกรรมที่หนักหน่วง (เพิ่มขึ้นประมาณ 8 เท่าหลังการปั่นจักรยานแบบสปรินต์ และประมาณ 2.6 เท่าหลังการฝึกด้วยแรงต้าน) แต่เพิ่มขึ้นเพียงประมาณ 1.6 เท่าหลังการปั่นจักรยานทางไกลด้วยความเร็วปานกลาง [7] ในกลุ่มนักไตรกีฬา ค่า Lac-Phe ในหลอดเลือดฝอยเพิ่มขึ้นจาก 31.5 nmol/L ที่จุดเริ่มต้น เป็น 101.0 nmol/L เมื่อถึงจุดหมดแรง [6] เนื่องจากการเดินไม่ได้สร้างกรดแลกเตตในเลือดปริมาณมาก กลไกช่วยควบคุมความอยากอาหารของการเดินจึงอาศัยการปรับสมดุลของระบบต่อมไร้ท่อในระยะยาวเป็นหลัก มากกว่าการพึ่งพาการพุ่งขึ้นของ Lac-Phe แบบเฉียบพลัน [1, 7]

การชดเชยของระบบเผาผลาญและขีดจำกัดการใช้พลังงาน

แม้ว่าการเดินนับก้าวในแต่ละวันจะช่วยรักษาระดับกิจกรรมทางกาย แต่พลังงานที่ถูกเผาผลาญผ่านการเคลื่อนไหวนั้นไม่ได้บวกเพิ่มเข้าไปในพลังงานที่ใช้ทั้งหมดต่อวัน (TDEE) แบบเป็นเส้นตรงเสมอไป โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อผู้ควบคุมอาหารกำลังอยู่ในช่วงขาดดุลพลังงาน [10, 12]

สถานะสมดุลพลังงานและแบบจำลองการใช้พลังงาน
─────────────────────────────────────────────────────────────
สมดุลคงที่ / ได้รับพลังงานเกิน  ──>  Additive Model (แบบจำลองการบวกเพิ่ม)
                                 (TDEE เพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรงตามจำนวนก้าว)

ขาดดุลพลังงาน                 ──>  Constrained Model (แบบจำลองการจำกัดพลังงาน)
(อยู่ในช่วงลดน้ำหนัก)              (TDEE คงที่; กระบวนการอื่นๆ ที่ไม่เกี่ยวกับการเคลื่อนไหวลดลง)
─────────────────────────────────────────────────────────────

แบบจำลองการใช้พลังงานแบบจำกัด (Constrained Energy Expenditure Model) แสดงให้เห็นว่า การใช้พลังงานรวมต่อวันจะเพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรงในระดับกิจกรรมทางกายที่ต่ำ แต่จะเริ่มโค้งงอและคงที่เมื่อระดับกิจกรรมสูงขึ้น [10, 12] Pontzer และคณะ แสดงให้เห็นผ่านการตรวจด้วยน้ำที่ติดฉลากไอโซโทปสองชนิด (doubly labeled water) ว่าชนเผ่าล่าสัตว์-หาของป่า Hadza ที่เดินวันละ 10–15 กิโลเมตร มีการใช้พลังงานระหว่าง 1,877 ถึง 2,649 กิโลแคลอรี/วัน ซึ่งเท่ากับพลังงานรวมต่อวันของกลุ่มควบคุมชาวตะวันตกที่ใช้ชีวิตแบบนั่งนิ่งเมื่อปรับเทียบกับมวลไร้ไขมันแล้ว [10] เมื่อกิจกรรมทางกายเกินเกณฑ์ระดับปานกลาง ร่างกายจะชดเชยด้วยการลดการทำงานของกระบวนการทางสรีรวิทยาพื้นฐานลง รวมถึงการทำงานของระบบภูมิคุ้มกัน ระบบสืบพันธุ์ และการทำงานของแกน HPA เพื่อตอบสนองต่อความเครียด [10]

สิ่งที่สำคัญอย่างยิ่งคือ สถานะสมดุลพลังงานเป็นตัวกำหนดการเปลี่ยนแปลงเพื่อชดเชยนี้ [12]:

• เมื่อพลังงานอยู่ในภาวะสมดุล: ข้อมูลจากผู้สูงอายุ 584 คนในการศึกษา iDATA พบว่า TDEE เพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรงตามกิจกรรมทางกายในกลุ่มประชากรทั่วไป โดยเพิ่มขึ้นจาก 2,354 กิโลแคลอรี/วัน ในกลุ่มที่มีกิจกรรมต่ำสุด ไปเป็น 2,693 กิโลแคลอรี/วัน ในกลุ่มที่มีกิจกรรมสูงสุด [12]
• เมื่อขาดดุลพลังงาน: บุคคลที่อยู่ในช่วงลดน้ำหนักอย่างต่อเนื่อง (>3% ในช่วง 6 เดือน) แสดงรูปแบบการใช้พลังงานแบบจำกัด (constrained model) โดยที่ TDEE คงที่ในทุกระดับกิจกรรม (เฉลี่ย 2,428 กิโลแคลอรี/วัน ในกลุ่มที่มีกิจกรรมต่ำสุด เทียบกับ 2,372 กิโลแคลอรี/วัน ในกลุ่มที่มีกิจกรรมสูงสุด) [12]

การปรับตัวของการเผาผลาญและจำนวนก้าวเดินต่อวัน

การจำกัดแคลอรีทำให้เกิดภาวะ adaptive thermogenesis ซึ่งเป็นการลดลงของอัตราการเผาผลาญพลังงานขณะพักที่มากกว่าการคาดการณ์จากการสูญเสียมวลไร้ไขมัน (1,100 กิโลแคลอรี/กก.) และมวลไขมัน (9,300 กิโลแคลอรี/กก.) [9, 15] ภายใต้สภาวะปกติ กระบวนการ oxidative phosphorylation ทำงานที่ประสิทธิภาพ ~40% สำหรับการสร้าง ATP โดยที่ ~60% จะกระจายออกไปเป็นความร้อนผ่านการรั่วของโปรตอนในไมโทคอนเดรีย แต่ในระหว่างการจำกัดพลังงาน ไมโทคอนเดรียจะทำงานอย่างมีประสิทธิภาพสูงขึ้นและอัตราการเผาผลาญจะลดลง [9, 16] การลดลงเพื่อปรับตัวนี้เกิดขึ้นในการศึกษาวิจัยเกี่ยวกับอัตราการเผาผลาญขณะพักมากกว่า 80% และสามารถปรากฏได้เร็วสุดภายในสัปดาห์แรกของการจำกัดแคลอรี [15]

เป้าหมายจำนวนก้าวเดินต่อวันมีปฏิสัมพันธ์กับสภาวะการเผาผลาญนี้ในรูปแบบที่แตกต่างกัน:

1. จำนวนก้าวเดินให้ผลตอบแทนลดลงเมื่อขาดดุลพลังงานมาก: ในการทดลองแบบสุ่มเพื่อประเมินปริมาณก้าวเดิน การเดิน 10,000 ก้าวที่ความเร็ว 100 ก้าว/นาที ช่วยลดระดับไตรกลีเซอไรด์หลังมื้ออาหารที่มีพลังงาน 960 กิโลแคลอรีได้ดีกว่าการเดิน 2,000 ก้าว [11] อย่างไรก็ตาม การเพิ่มจำนวนก้าวไปถึง 15,000 ก้าวทำให้กรดไขมันอิสระที่ไม่ถูกเอสเทอริฟายด์ (NEFA) ในกระแสเลือดเพิ่มขึ้น โดยไม่ได้ช่วยปรับปรุงภาวะไขมันในเลือดหลังอาหารได้ดีไปกว่าเดิม แม้ว่าจะสร้างการขาดดุลพลังงานเพิ่มขึ้นอีก 234 กิโลแคลอรีก็ตาม [11]
2. การเดินระดับปานกลางช่วยรักษาระดับการหมุนเวียนพลังงาน (Energy Flux): การสร้างสภาวะ "energy flux" ที่สูง ซึ่งเป็นการรักษาสมดุลระหว่างการรับเข้าและการใช้พลังงานให้อยู่ในระดับสูง แทนที่จะกดให้ต่ำลงอย่างรุนแรง ช่วยลดโอกาสการกลับมาเพิ่มขึ้นของน้ำหนัก [14] นักวิจัยเสนอแนะว่าควรตั้งเป้าหมายขอบเขตการเผาผลาญ (metabolic scope: TDEE/REE) ไว้ที่ 1.7–1.8 ในช่วงคงน้ำหนัก [14]
3. สัดส่วนอาหารช่วยปรับเปลี่ยนการใช้พลังงานพื้นฐาน: การรับประทานโปรตีนให้ได้ 25% ของพลังงานทั้งหมดในแต่ละวันได้รับการพิสูจน์แล้วว่าช่วยป้องกันการลดลงของอัตราการเผาผลาญขณะพักระหว่างการจำกัดพลังงานได้ [15] นอกจากนี้ การสลับช่วงจำกัดแคลอรี 2 สัปดาห์ กับช่วงรับประทานเท่าพลังงานที่ใช้ (maintenance) 2 สัปดาห์ ยังช่วยให้ลดไขมันได้มากกว่าการจำกัดแคลอรีต่อเนื่อง ซึ่งช่วยชะลอการปรับลดการเผาผลาญเรื้อรังได้ [15]

การตั้งเป้าหมายจำนวนก้าวเดินในระดับปานกลางถึงสูง (เช่น 5,000 ถึง 10,000 ก้าว/วัน) ช่วยส่งเสริมการเปลี่ยนแปลงที่ดีของฮอร์โมนความอิ่มโดยไม่กระตุ้นให้เกิดการกินชดเชย [1, 3, 11] อย่างไรก็ดี ความพยายามที่จะฝืนสร้างการขาดดุลพลังงานให้มากขึ้นเรื่อยๆ ด้วยการสะสมจำนวนก้าวที่สูงจนเกินไปในช่วงที่กำลังลดน้ำหนัก จะไปกระตุ้นกลไกการจำกัดพลังงาน ส่งผลให้อัตราการเผาผลาญพลังงานรวมต่อวันเริ่มคงที่และให้ผลตอบแทนต่อระบบเผาผลาญที่ลดลง [10, 12]