งานที่ใช้แรงกายส่งผลต่อการสูญเสียกล้ามเนื้อและการฟื้นฟูช่วงลีนไขมันอย่างไร

กิจกรรมทางกายจากการทำงาน (OPA) ในระดับสูงสร้างสภาวะทางสรีรวิทยาที่แตกต่างอย่างชัดเจนในช่วงที่จำกัดพลังงาน (Calorie deficit) เมื่อเทียบกับผู้ที่ทำงานแบบนั่งโต๊ะ แม้ว่าการออกแรงกล้ามเนื้อความหนักต่ำเป็นประจำจะช่วยส่งสัญญาณเฉพาะที่เพื่อชะลอการสูญเสียกล้ามเนื้อในรยางค์ที่ใช้งาน [1], [9] แต่ความเหนื่อยล้าสะสมจากการทำงานอย่างต่อเนื่องจะขัดขวางการฟื้นฟูของระบบประสาทอัตโนมัติทั่วร่างกาย [11], เพิ่มระดับฮอร์โมนที่ส่งผลสลายกล้ามเนื้อ [1], [9] และเร่งการออกซิเดชันของกรดอะมิโนจากอาหาร [18], [22] หากไม่มีการปรับโภชนาการและปริมาณการฝึกอย่างเหมาะสม การทำงานที่ต้องใช้แรงกายหนักระหว่างที่ร่างกายขาดแคลนพลังงานจะกลายเป็นการเพิ่มความเครียดในกระบวนการสลายสารอาหาร (Catabolic stress) โดยรวม แทนที่จะให้ผลลัพธ์เหมือนการออกกำลังกายอย่างเป็นระบบ

การรักษามวลกล้ามเนื้อ: การใช้งานเฉพาะส่วนกับภาวะขาดดุลพลังงานทั่วร่างกาย

ในระหว่างการจำกัดพลังงาน ร่างกายมนุษย์จะลดอัตราการสังเคราะห์โปรตีนของกล้ามเนื้อ (MPS) ขณะพักลงตามธรรมชาติ มีการแสดงให้เห็นว่าการขาดดุลพลังงานระดับปานกลางเป็นเวลา 10 วัน (ได้รับพลังงาน ~80% ของความต้องการ) ทำให้อัตราการสังเคราะห์กล้ามเนื้อ (Mixed muscle fractional synthetic rate) ลดลงประมาณ 19% และลดการส่งสัญญาณในวิถีการสร้างกล้ามเนื้อ รวมถึงการเกิดฟอสโฟรีเลชันของ Akt และ 4E-BP1 [21] ในการลดน้ำหนักด้วยการคุมอาหารเพียงอย่างเดียว มวลเนื้อเยื่อไร้ไขมันที่สูญเสียไปคิดเป็นเฉลี่ย 24% ของน้ำหนักตัวทั้งหมดที่ลดลง เมื่อเทียบกับประมาณ 11% เมื่อคุมอาหารควบคู่กับการออกกำลังกาย [7] ในกรณีที่รุนแรง การลดลงของการยับยั้งการสลายโปรตีนที่ตอบสนองต่ออินซูลินผ่านวิถี insulin-IGF-1-PI3K อาจส่งผลให้มวลที่ลดลงทั้งหมดเป็นมวลเนื้อเยื่อไร้ไขมันมากถึง 43% แม้จะได้รับโปรตีนสูงและฝึกแรงต้านก็ตาม [7] เมื่อเปรียบเทียบกัน การลดน้ำหนักจากการใช้ยารักษาโรคอ้วนสามารถทำให้มวลไร้ไขมันลดลง 20% ถึง 50% ของน้ำหนักที่ลดลงทั้งหมด (~6 กก. ในช่วง 12–18 เดือน) [2]

การเคลื่อนไหวร่างกายจะสร้างสิ่งเร้าเชิงกลที่ช่วยต้านทานกระบวนการสลายกล้ามเนื้อนี้ได้บางส่วน ในโมเดลการศึกษาของมนุษย์ที่มีการขาดดุลพลังงานอย่างรุนแรงในระยะสั้นร่วมกับการเคลื่อนไหวร่างกายในปริมาณมาก (เช่น การเดิน 35 กม. ต่อวันและการปั่นจักรยานมือ) รยางค์ที่มีการใช้งานจริงจะสูญเสียมวลไร้ไขมัน (FFM) น้อยกว่ารยางค์กลุ่มควบคุมที่ไม่ได้ออกแรงอย่างมีนัยสำคัญ (ขาสูญเสียน้อยกว่า 57% และแขนข้างที่ออกกำลังกายสูญเสียน้อยกว่า 29%) [1], [9] สิ่งนี้แสดงให้เห็นว่าการหดตัวของกล้ามเนื้อเป็นประจำจะช่วยสร้างสิ่งเร้าเฉพาะที่เพื่อป้องกันการฝ่อของกล้ามเนื้อ [1], [9]

อย่างไรก็ตาม การออกแรงจากการทำงานที่มีความหนักต่ำเพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอต่อการรักษาประสิทธิภาพของกล้ามเนื้อ แม้ว่าทั้งการฝึกแบบคาร์ดิโอและการฝึกแรงต้านจะช่วยชะลอการสูญเสียกล้ามเนื้อระหว่างการลดน้ำหนักได้ แต่การฝึกแรงต้านมีความพิเศษในการช่วยรักษาหรือเพิ่มความแข็งแรงของกล้ามเนื้อ ในขณะที่โปรตีนจากอาหารหรือกิจกรรมทั่วไปเพียงอย่างเดียวจะช่วยรักษามวลไร้ไขมันไว้ได้แต่ไม่ได้เพิ่มการสร้างแรง [8] ในนักกีฬาที่ผ่านการฝึกแรงต้าน การรักษาปริมาณการฝึกต่อสัปดาห์ให้อยู่ในระดับสูง (≥10 เซตต่อกลุ่มกล้ามเนื้อ) ร่วมกับการเพิ่มน้ำหนักอย่างต่อเนื่อง (Progressive overload) จะช่วยป้องกันการสูญเสียมวลไร้ไขมันที่มักเกิดขึ้นเมื่อใช้โปรแกรมที่ลดปริมาณการฝึกลงในช่วงจำกัดพลังงาน [7]

การฟื้นฟูของระบบร่างกายและปฏิทรรศน์ของกิจกรรมทางกาย

แม้ว่ากิจกรรมทางกายในเวลาว่าง (LTPA) จะส่งเสริมการฟื้นฟูระบบหัวใจและหลอดเลือด รวมถึงระบบเผาผลาญ แต่กิจกรรมทางกายจากการทำงานในระดับสูงกลับส่งผลเสียต่อการฟื้นฟูทั่วร่างกาย ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่เรียกว่า ปฏิทรรศน์ของกิจกรรมทางกาย (Physical activity paradox) [10]

กลไกพื้นฐานของปฏิทรรศน์นี้ประกอบด้วย 4 วิถีหลัก ได้แก่ ความตึงเครียดของระบบหัวใจและหลอดเลือดแบบเฉียบพลันจากกิจกรรมที่ยาวนานโดยมีการพักระหว่างวันน้อย, การปรับตัวของหลอดเลือด เช่น ภาวะหลอดเลือดแดงแข็งตัวและความไวของบารอรีเฟลกซ์ลดลง, การอักเสบในระบบร่างกายที่เพิ่มขึ้น และการเพิ่มขึ้นของความเครียดทางกายภาพจากความฟิตของระบบหัวใจและหลอดเลือดที่ต่ำหรือความเครียดทางจิตสังคม [10] ข้อมูลจากการวิเคราะห์อภิมานแสดงให้เห็นว่า OPA ในระดับสูงเทียบกับระดับต่ำ สัมพันธ์กับความเสี่ยงต่อการเสียชีวิตจากทุกสาเหตุที่สูงขึ้น 18% ในผู้ชาย (เพิ่มเป็น 25% หลังจากปรับค่าตามกิจกรรมในเวลาว่างแล้ว) [10] และอาชีพที่ต้องยืนเป็นเวลานานมีความเสี่ยงต่อโรคหัวใจสูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับงานที่นั่งทำ [10] ในภาคแรงงานที่ใช้กำลังกาย เช่น งานก่อสร้าง งานทำความสะอาด และงานการผลิต ความเสี่ยงต่อระบบหัวใจและหลอดเลือดจะสูงขึ้นโดยเฉพาะในผู้ที่มีระดับความฟิตต่ำหรือมีความเครียดของระบบหัวใจและหลอดเลือดอยู่ก่อนแล้ว [12]

เมื่อรวมกับการจำกัดพลังงาน ความเครียดจากการทำงานนี้จะเปลี่ยนสมดุลของระบบประสาทอัตโนมัติและภาระการปรับตัวของร่างกาย (Allostatic load):

• การควบคุมของระบบประสาทอัตโนมัติ: OPA ระดับสูงจะลดค่าความแปรปรวนของอัตราการเต้นของหัวใจ (HRV) ในช่วงกลางคืน (เช่น rMSSD และ high-frequency power) และเพิ่มอัตราการเต้นของหัวใจขณะนอนหลับ ซึ่งลดประโยชน์ด้านการฟื้นฟูร่างกายที่มักจะได้จากการออกกำลังกายในเวลาว่าง [11] การรวม OPA ระดับสูงเข้ากับการออกกำลังกายในเวลาว่างระดับสูงอาจทำให้ระบบประสาทอัตโนมัติทำงานหนักเกินไป [11], [14]
• ความเครียดทางสรีรวิทยา: OPA ที่หนักมีความสัมพันธ์เชิงบวกกับภาระการปรับตัวของร่างกายที่สูงขึ้น (คะแนนรวมของตัวบ่งชี้ทางชีวภาพด้านหัวใจและหลอดเลือด เมแทบอลิซึม และภูมิคุ้มกัน) ในคนทำงานหญิงวัยหนุ่มสาว ในขณะที่การออกกำลังกายหนักในเวลาว่างจะช่วยลดภาระการปรับตัวนี้ [13]
• รีเฟลกซ์ของระบบหัวใจและหลอดเลือด: การจำกัดพลังงานจะลดการตอบสนองความดันเลือดต่อการออกกำลังกายแบบเกร็งค้าง (Static exercise) โดยลดการทำงานของประสาทซิมพาเทติกที่ไปเลี้ยงกล้ามเนื้อและการเพิ่มขึ้นของความดันโลหิต ในขณะที่ยังคงรักษาการทำงานของเมแทโบรีเฟลกซ์ไว้ [15] พร้อมทั้งเปลี่ยนแปลงการตอบสนองของอัตราการเต้นของหัวใจและความดันโลหิตระหว่างความเครียดจากอุณหภูมิและการนอนพักบนเตียง [15]
• ความเครียดของระบบต่อมไร้ท่อ: การลดลงของมวลไร้ไขมันในช่วงที่ขาดดุลพลังงานอย่างรุนแรงมีความสัมพันธ์เชิงเส้นกับการเพิ่มขึ้นของอัตราส่วนคอร์ติซอลต่อฟรีเทสโทสเตอโรน และการลดลงของกรดอะมิโนจำเป็นรวมถึงกรดอะมิโนโซ่กิ่ง (BCAA) ในกระแสเลือด (r = -0.54 ถึง -0.71) [1], [9] การเปลี่ยนแปลงของคอร์ติซอลในซีรัมยังสัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงของมวลไร้ไขมันระหว่างการจำกัดพลังงานอย่างเข้มงวดร่วมกับการฝึกที่มีความถี่สูง [5]

ความต้องการทางโภชนาการ: โปรตีนและการไหลเวียนของพลังงาน

ในผู้ที่เคลื่อนไหวน้อย คำแนะนำทางโภชนาการมาตรฐาน (เช่น ปริมาณที่ควรได้รับต่อวันหรือ RDA ที่ 0.8 กรัม/กก./วัน หรือคำแนะนำของ WHO ที่ 0.83 กรัม/กก./วัน) มีเป้าหมายเพื่อป้องกันการขาดไนโตรเจนเท่านั้น [4] ในทางตรงกันข้าม กลุ่มคนที่เคลื่อนไหวร่างกายมากต้องการโปรตีน 1.2–2.0 กรัม/กก./วัน (หรือ 1.4–2.0 กรัม/กก./วัน) เพื่อสนับสนุนการซ่อมแซมและสร้างกล้ามเนื้อใหม่ รวมถึงชดเชยผลกระทบจากการสลายตัวเมื่อร่างกายอยู่ในภาวะสมดุลพลังงานติดลบ [4]

ภายใต้ภาวะขาดดุลพลังงานอย่างรุนแรงหรือมีความต้องการใช้แรงกายสูง กลยุทธ์การรับประทานโปรตีนแบบปกติทั่วไป (เช่น ปริมาณ 20–25 กรัมต่อมื้อ) มักไม่เพียงพอที่จะกระตุ้นสัญญาณการสังเคราะห์โปรตีนของกล้ามเนื้อหรือป้องกันการสูญเสียมวลไร้ไขมัน [18], [22] ในสภาวะที่ร่างกายพร่องพลังงานเช่นนี้ กรดอะมิโนที่ได้รับเข้าไปจะถูกเปลี่ยนเส้นทางไปใช้ในการออกซิเดชันเพื่อเป็นพลังงานแก่ร่างกายโดยรวมและกระบวนการเมแทบอลิซึมที่จำเป็นเป็นหลัก แทนที่จะนำไปใช้สร้างกล้ามเนื้อลาย [18], [22] ในทางตรงกันข้าม การได้รับโปรตีนในปริมาณที่สูงขึ้น (เช่น 2.4 กรัม/กก./วัน เทียบกับ 1.2 กรัม/กก./วัน ระหว่างการขาดดุลพลังงาน ~40% ร่วมกับการฝึกที่หนัก) ช่วยให้สามารถรักษามวลไร้ไขมันหรือเพิ่มขึ้นได้มากกว่า และลดไขมันได้มากกว่า [5] โดยลิวซีนมีบทบาทสำคัญในการกำกับดูแลผ่านการกระตุ้น mTORC1 และลดการทำงานของเอนไซม์ไลเกสที่สลายกล้ามเนื้ออย่าง MAFbx/atrogin-1 และ MuRF-1 ในขณะที่กรดอะมิโนโซ่กิ่งทำหน้าที่เป็นเชื้อเพลิงที่สามารถนำไปออกซิไดซ์ได้ในกล้ามเนื้อลายระหว่างการจำกัดพลังงาน [20]

คนทำงานที่ต้องใช้แรงยังมีอัตราการใช้พลังงานรวมต่อวัน (TDEE) ที่สูงกว่า ทำให้เข้าสู่ภาวะ "การไหลเวียนของพลังงานสูง" (High energy flux หรืออัตราการรับเข้าและเผาผลาญพลังงานสูง) เมื่อเทียบกับผู้ที่ทำงานนั่งโต๊ะ [23], [24] การไหลเวียนพลังงานที่สูงนี้จะเพิ่มอัตราการเผาผลาญขณะพักและปรับปรุงการควบคุมความอยากอาหาร โดยเพิ่มความรู้สึกอิ่มตลอดทั้งวันและลดความหิวในช่วงเย็นเมื่อเทียบกับภาวะนั่งนิ่งที่มีการไหลเวียนพลังงานต่ำ [23], [24] อย่างไรก็ตาม หากโปรตีนและคาร์โบไฮเดรตรวมจากอาหารไม่เพียงพอ อัตราการไหลเวียนพลังงานที่สูงนี้จะยิ่งกระตุ้นการสลายกล้ามเนื้อให้รุนแรงขึ้น ดังที่พบว่าการได้รับโปรตีนเพียงอย่างเดียวไม่สามารถเทียบเท่ากับการได้รับคาร์โบไฮเดรตในการรักษาพละกำลังและสมดุลฮอร์โมนระหว่างการขาดดุลพลังงานที่หนักหน่วงได้ [1], [9] นอกจากนี้ การนอนหลับไม่เพียงพอยังลดวิถีการสังเคราะห์โปรตีนของกล้ามเนื้อและเพิ่มวิถีการสลายตัว ซึ่งตอกย้ำถึงความจำเป็นในการรับประทานโปรตีนก่อนนอนเพื่อคงการสังเคราะห์โปรตีนของกล้ามเนื้อตลอดคืน [19]