ระดับไขมันที่ต่ำมากในนักกีฬา: ผลต่อฮอร์โมนและสมรรถภาพ

การลดระดับไขมันในร่างกายลงจนถึงระดับต่ำมากหรือระดับไขมันจำเป็น (essential body fat)—ซึ่งโดยทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 4–6% ในเพศชาย และ 10–13% ในเพศหญิง—เป็นเรื่องที่พบได้บ่อยในหมู่นักกีฬาประเภทเพาะกาย กีฬาต่อสู้ และกีฬาที่ต้องต้านแรงโน้มถ่วง [4] แม้ว่าการลดมวลไขมันส่วนเกินที่ไม่จำเป็นจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของอัตราส่วนพละกำลังต่อน้ำหนักตัว (power-to-mass ratio) ประสิทธิภาพการทำงานของระบบหัวใจและหลอดเลือดร่วมกับระบบทางเดินหายใจ ตลอดจนกลศาสตร์ของข้อต่อ [12, 14] แต่การจำกัดพลังงานที่รุนแรงหรือยาวนานต่อเนื่องจะก่อให้เกิดความเครียดทางสรีรวิทยาอย่างมีนัยสำคัญ ภาวะไขมันในร่างกายต่ำมากที่เกิดจากภาวะความพร้อมใช้งานของพลังงานต่ำ (low energy availability: LEA) จะกระตุ้นให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างรุนแรงต่อระบบส่งสัญญาณของต่อมไร้ท่อ การควบคุมอัตราการเผาผลาญ และสมรรถภาพของระบบประสาทและกล้ามเนื้อ [4, 19]

ความพร้อมใช้งานของพลังงานและสมุฏฐานวิทยาของ RED-S

ความพร้อมใช้งานของพลังงาน (Energy availability: EA) สะท้อนถึงพลังงานจากอาหารที่คงเหลือสำหรับกระบวนการทางสรีรวิทยาพื้นฐาน หลังจากหักลบพลังงานที่ใช้ในการออกกำลังกายออกไปแล้ว โดยคำนวณได้ดังนี้:

$$\text{EA}=\frac{\text{Energy Intake (kcal)}-\text{Exercise Energy Expenditure (kcal)}}{\text{Fat-Free Mass (kg)}}$$

การทำงานทางสรีรวิทยาที่เหมาะสมที่สุดในผู้ใหญ่ที่มีสุขภาพดีต้องการค่า EA อยู่ที่ประมาณ 45 kcal/kg FFM/วัน [19] เมื่อมีการจำกัดปริมาณอาหารเพื่อให้ได้ระดับความลีนขั้นสุด นักกีฬามักจะมีค่า EA ลดลงต่ำกว่าเกณฑ์ทางคลินิกของภาวะ LEA ซึ่งกำหนดไว้ที่ <30 kcal/kg FFM/วัน สำหรับเพศหญิง และ <25 kcal/kg FFM/วัน สำหรับเพศชาย [19] ในนักศึกษานักกีฬา การมีน้ำหนักตัวต่ำกว่าเกณฑ์น้ำหนักตัวในอุดมคติอย่างมีนัยสำคัญถือเป็นปัจจัยทำนายที่แข็งแกร่งของความเสี่ยงที่เพิ่มขึ้นต่อกลุ่มอาการขาดพลังงานสัมพัทธ์ในนักกีฬา (Relative Energy Deficiency in Sport: RED-S) แม้จะทำการปรับตัวแปรร้อยละของไขมันในร่างกายแล้วก็ตาม [24]

ภายใต้ภาวะ LEA เรื้อรัง ร่างกายจะจัดสรรพลังงานออกจากระบบสืบพันธุ์ การเจริญเติบโต การควบคุมอุณหภูมิร่างกาย และการผลัดเปลี่ยนสร้างเซลล์เนื้อเยื่อ เพื่อสงวนพลังงานไว้สำหรับกระบวนการระดับเซลล์ที่จำเป็นต่อชีวิต [19, 23] ในกีฬาต่อสู้ที่มีการแบ่งพิกัดน้ำหนัก การลดน้ำหนักอย่างรวดเร็ว (rapid weight loss: RWL) และการจำกัดพลังงานเรื้อรังทำให้ค่า EA ลดลงอย่างรุนแรง ตัวอย่างเช่น ในแคมป์ฝึกซ้อมกีฬาต่อสู้ระยะเวลา 5 สัปดาห์ พบว่าค่า EA ลดลงจาก 42 kcal/kg FFM/วัน เหลือเพียง 22 kcal/kg FFM/วัน ในช่วงสัปดาห์ก่อนการแข่งขัน ซึ่งกระตุ้นให้เกิดความเครียดต่อระบบต่อมไร้ท่อและระบบเมแทบอลิซึมทั่วทั้งร่างกาย [16, 17]

ความแปรปรวนของระบบต่อมไร้ท่อที่ระดับไขมันในร่างกายต่ำมาก

การจำกัดพลังงานอย่างรุนแรงและการลดลงของแหล่งสะสมไขมันส่งผลรบกวนแกนฮอร์โมนหลายระบบ [4, 23]:

• แกนไฮโปทาลามัส-ต่อมใต้สมอง-ต่อมเพศ (HPG Axis): จังหวะการหลั่งฮอร์โมน Gonadotropin-releasing hormone (GnRH) ที่ลดลงส่งผลให้การหลั่ง Luteinizing hormone (LH) และ Follicle-stimulating hormone (FSH) ลดลงตามไปด้วย [23] ในเพศชาย การเตรียมตัวแข่งขันนำไปสู่การลดลงอย่างมีนัยสำคัญของฮอร์โมนเทสโทสเตอโรนทั้งชนิดรวม (total) และชนิดอิสระ (free testosterone) ร่วมกับการเพิ่มขึ้นของ Sex hormone-binding globulin (SHBG) [3] รายงานกรณีศึกษาของนักกีฬาเพาะกายชายแบบธรรมชาติ (natural bodybuilder) ที่ลดไขมันจนถึงระดับพร้อมแข่งขันพบว่า ค่า total testosterone ลดลงจนถึงระดับต่ำทางคลินิกที่ 7.2–9.1 nmol/L [1] ส่วนในเพศหญิง การกดการทำงานของแกน HPG จะแสดงออกในรูปของภาวะขาดประจำเดือนจากความผิดปกติของไฮโปทาลามัส (functional hypothalamic amenorrhea: FHA) และภาวะไม่ตกไข่ [19, 23]
• การทำงานของต่อมไทรอยด์และการควบคุมอุณหภูมิร่างกาย: ฮอร์โมนไทรอยด์ในรูปออกฤทธิ์ ได้แก่ Free triiodothyronine (free T3) และ Free T4 ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ [4, 5] มีการบันทึกว่า Free T3 ลดลงสู่ระดับที่ถูกกดทางคลินิก (2.7 pmol/L) ณ จุดที่มีความลีนสูงสุด ซึ่งสัมพันธ์โดยตรงกับการลดลงของอุณหภูมิแกนกลางร่างกายที่วัดทางช่องปาก (r = 0.674) และอัตราการเต้นของหัวใจขณะพัก (r = 0.560) [1]
• แกนโซมาโทโทรปิกและอะนาบอลิก: ระดับ Insulin-like growth factor 1 (IGF-1) ในกระแสเลือด, โปรตีนจับ IGFBP-3 และระดับอินซูลินขณะพักลดลงอย่างเห็นได้ชัดในช่วงที่มีการจำกัดแคลอรีอย่างหนัก โดยการลดลงของ IGF-1 มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับการสลายมวลร่างกายไร้ไขมัน (FFM) [3]
• เปปไทด์ควบคุมความเครียดและความอิ่ม: ภาวะไขมันในร่างกายต่ำมากทำให้ระดับคอร์ติซอลและเกรลินในระบบไหลเวียนโลหิตสูงขึ้น ในขณะที่เลปตินลดลงเนื่องจากการสูญเสียเนื้อเยื่อไขมัน ส่งผลให้อารมณ์แปรปรวน อาการล้า และการสูญเสียการควบคุมความอยากอาหารรุนแรงยิ่งขึ้น [3, 4, 23]

การปรับตัวทางเมแทบอลิซึมและการใช้พลังงาน

เมื่อนักกีฬามีเปอร์เซ็นต์ไขมันในร่างกายลดลงสู่ระดับต่ำ อัตราการใช้พลังงานขณะพัก (resting energy expenditure: REE) จะลดลงมากกว่าที่คาดการณ์ไว้จากการลดลงของมวลร่างกายเพียงอย่างเดียว—ซึ่งปรากฏการณ์นี้เรียกว่า การปรับตัวของการสร้างความร้อน (adaptive thermogenesis) [1, 4]

ในช่วงเตรียมตัวแข่งขันของนักกีฬาเพาะกายธรรมชาติ ค่า REE ที่วัดได้สามารถลดลงได้มากกว่า 500 kcal/วัน (อัตราส่วน REE ~0.78) ควบคู่ไปกับการเปลี่ยนแปลงของอัตราส่วนการแลกเปลี่ยนก๊าซเพื่อการหายใจ (respiratory exchange ratio: RER) จาก 0.95 ลดลงเหลือ 0.85 [1] ในทำนองเดียวกัน การจำลองการลดน้ำหนักสำหรับแคมป์เก็บตัวของนักกีฬาต่อสู้หญิงส่งผลให้อัตราการเผาผลาญขณะพัก (resting metabolic rate: RMR) ลดลง 253 kcal/วัน พร้อมกับมีสัญญาณของภาวะความเครียดของไตและภาวะน้ำตาลในเลือดต่ำ [16, 22] ในกลุ่มผู้ที่มีอาการสามประการในนักกีฬาหญิง (female athlete triad) พบว่ามากกว่า 53% ของผู้เข้าร่วมที่มีภาวะ LEA มีภาวะ RMR ถูกกดการทำงาน [22]

ผลลัพธ์ต่อสมรรถภาพของระบบประสาทกล้ามเนื้อและระบบแอโรบิก

การลดมวลไขมันส่วนเกินที่ไม่จำเป็นช่วยสร้างความได้เปรียบเชิงกลอย่างชัดเจนในกิจกรรมกีฬาประเภทความทนทาน การวิ่งระยะสั้น และกิจกรรมที่ต้องรองรับน้ำหนักตัว โดยช่วยเพิ่มอัตราส่วนพละกำลังต่อน้ำหนักตัวและลดแรงต้านเชิงกลในการเคลื่อนไหวของข้อต่อ [12, 14, 15] ตัวอย่างเช่น นักกีฬา CrossFit ระดับอีลิทที่มีเปอร์เซ็นต์ไขมันในร่างกายต่ำกว่าจะแสดงค่า ${\text{VO}}_2\text{max}$ สัมพัทธ์ที่สูงกว่าและมีพละกำลังจากการทดสอบ Wingate แบบแอนแอโรบิกที่เหนือกว่า เมื่อเปรียบเทียบกับนักกีฬาอัลไพน์ที่มีปริมาณไขมันสูงกว่า [11]

อย่างไรก็ตาม เมื่อไขมันในร่างกายถูกลดทอนลงจนถึงระดับไขมันจำเป็นภายใต้การจำกัดแคลอรีอย่างรุนแรง สมรรถภาพของระบบประสาทและกล้ามเนื้อจะลดลง [1, 16]:

• ความแข็งแรงลดลง: ความแข็งแรงสัมบูรณ์ (absolute strength) ในท่าฝึกผสมหลัก (สควอท, เบนช์เพรส, เดดลิฟต์) ลดลงในช่วงการเตรียมตัวแข่งขัน [1, 3]
• การสูญเสียพละกำลังสูงสุด: นักกีฬาต่อสู้ที่มีการลดและเพิ่มน้ำหนักตัวแบบวนซ้ำ (weight-cycling) อาจเผชิญกับกำลังขับสูงสุด (maximal power output) ในการปั่นจักรยานที่ลดลงถึง 27% เมื่อกลยุทธ์การลดน้ำหนักอย่างรวดเร็วถูกนำมาใช้ร่วมกับการจำกัดพลังงานเรื้อรัง [16]
• ความล้าของระบบประสาทและกล้ามเนื้อ: การพร่องไกลโคเจน, การยับยั้งการสังเคราะห์โปรตีนของกล้ามเนื้อ และคะแนนความเหนื่อยล้าที่เพิ่มขึ้น ล้วนจำกัดการสร้างแรงและความจุในการทำงาน (work capacity) ภายใต้ภาวะขาดดุลแคลอรีอย่างรุนแรง [3, 16]

การรีฟีดอาหารและการฟื้นฟูทางสรีรวิทยา

การบรรเทาการสูญเสียมวลกล้ามเนื้อไร้ไขมันในระหว่างการลดไขมัน และการฟื้นฟูภาวะธำรงดุลทางสรีรวิทยาหลังช่วงขาดดุลพลังงาน จำเป็นต้องอาศัยกลยุทธ์ทางโภชนาการที่ตรงจุด [4, 8]

การทำรีฟีดแบบเป็นช่วงและการพักไดเอท (Diet Breaks)

การจัดโครงสร้างเพื่อเพิ่มปริมาณคาร์โบไฮเดรตชั่วคราวจะช่วยชะลอการลดลงของระบบเมแทบอลิซึมและระบบต่อมไร้ท่อในระหว่างการลดไขมัน [6, 8]:

• การรีฟีดคาร์โบไฮเดรต 2 วัน: การทำรีฟีดคาร์โบไฮเดรตติดต่อกัน 2 วันในระหว่างที่อยู่ในภาวะขาดดุลพลังงาน 25% ช่วยรักษามวล FFM ได้อย่างมีนัยสำคัญ (สูญเสีย 0.4 กก. เทียบกับสูญเสีย 1.3 กก. ในกลุ่มที่จำกัดพลังงานต่อเนื่อง) และบรรเทาการลดลงของ RMR (-38 kcal เทียบกับ -78 kcal) โดยไม่ส่งผลเสียต่อการลดไขมันโดยรวม [8]
• การพักไดเอท (Diet Breaks): การกำหนดช่วงพักไดเอท 1 สัปดาห์โดยรับประทานพลังงานที่ระดับรักษาน้ำหนัก (maintenance) ในระหว่างช่วงการจำกัดพลังงาน 8 สัปดาห์ ช่วยรักษาการควบคุมพฤติกรรมการกิน โดยป้องกันการเพิ่มขึ้นของคะแนนการสูญเสียการควบคุม (disinhibition) จากแบบสอบถามพฤติกรรมการกิน Three-Factor Eating Questionnaire เมื่อเทียบกับการจำกัดพลังงานต่อเนื่อง [7]

กรอบเวลาการฟื้นฟูหลังการจำกัดพลังงาน

การฟื้นฟูระดับฮอร์โมนและระบบเมแทบอลิซึมที่ถูกกดจำเป็นต้องอาศัยการกลับคืนสู่สมดุลพลังงานหรือภาวะพลังงานเกินอย่างต่อเนื่อง [4, 5] การติดตามระยะยาวในนักกีฬาเพาะกายธรรมชาติแสดงให้เห็นว่า มวลไขมัน (+3.4 กก.) และมวลไร้ไขมัน (+2.7 กก.) มีการฟื้นตัวกลับมาอย่างรวดเร็วภายใน 6 สัปดาห์แรกหลังการแข่งขัน [5]

เมื่อผ่านไป 12 ถึง 23 สัปดาห์หลังการแข่งขัน ฮอร์โมนไทรอยด์ (FT3, FT4), เทสโทสเตอโรน, คอร์ติซอล, อินซูลิน และ IGF-1 จะกลับคืนสู่ช่วงค่าอ้างอิงพื้นฐานตามปกติ [3, 5] การเพิ่มปริมาณพลังงานที่ได้รับหลังช่วงจำกัดพลังงานในระดับที่มากขึ้นจะช่วยเร่งการฟื้นตัวของอัตราการเผาผลาญขณะพักที่ปรับค่าแล้ว ($+2.4\text{ kcal}\cdot {\text{kg}}_{\text{FFM}}^{-1}\cdot {\text{day}}^{-1}$) ซึ่งตอกย้ำว่าการฟื้นฟูผลกระทบทางต่อมไร้ท่อและเมแทบอลิซึมจากภาวะไขมันในร่างกายต่ำมาก จำเป็นต้องได้รับการฟื้นฟูด้านแคลอรีและสารอาหารอย่างเพียงพอ [5, 22]