จังหวะกินโปรตีนช่วงลีน: การแบ่งมื้ออาหารสำคัญหรือไม่?

ข้อสมมติฐานทางทฤษฎีสำหรับการกระจายโปรตีน

การปรับองค์ประกอบของร่างกายให้เหมาะสมที่สุดระหว่างที่ร่างกายขาดดุลพลังงาน จำเป็นต้องลดการสูญเสียกล้ามเนื้อลายไปพร้อมๆ กับเพิ่มการออกซิเดชันของเนื้อเยื่อไขมันให้ได้มากที่สุด ในสภาวะที่ได้รับพลังงานต่ำ อัตราพื้นฐานของการสังเคราะห์โปรตีนของกล้ามเนื้อ (MPS) จะลดลง ตัวอย่างเช่น การจำกัดพลังงานระยะสั้น (30 kcal/กก. มวลไร้ไขมัน/วัน) จะลดการสังเคราะห์โปรตีนไมโอไฟบริลลาร์หลังการดูดซึมลงประมาณ 27% ในผู้ใหญ่ที่ผ่านการฝึกแรงต้าน [10]

เนื่องจากการกระตุ้น MPS แสดงกราฟการตอบสนองต่อขนาดยาแบบอิ่มตัวได้ต่อการรับประทานหนึ่งมื้อ [1] โมเดลทางทฤษฎีมาตรฐานจึงตั้งสมมติฐานว่า การกระจายโปรตีนรวมในแต่ละวันอย่างสม่ำเสมอในหลายๆ มื้อย่อย (ทุก 3 ถึง 4 ชั่วโมง) ควรจะช่วยเพิ่มอัตราการสังเคราะห์สะสมตลอด 24 ชั่วโมง (FSR) ให้ได้สูงสุด [8, 13] ภายใต้โมเดลการเว้นช่วงเวลานี้ การบริโภคโปรตีนแบบแบ่งเป็นมื้อๆ ที่ชัดเจนเชื่อว่าจะช่วยก้าวข้ามขีดจำกัดของระยะเวลาการส่งสัญญาณอะนาบอลิกหลังมื้ออาหารที่มีอยู่เพียง 2 ถึง 3 ชั่วโมง และช่วงดื้อต่อการกระตุ้นของกล้ามเนื้อ ("muscle-full" refractory period) ได้ [8] ในทางกลับกัน รูปแบบการบริโภคที่ไม่สมดุล—ซึ่งมีลักษณะคือได้รับโปรตีนในปริมาณน้อยในมื้อแรกๆ และได้รับปริมาณมากเกินสัดส่วนเพียงมื้อเดียวในมื้อเย็น—ถูกตั้งสมมติฐานว่าจะทำให้กรดอะมิโนส่วนเกินสูญเปล่าผ่านกระบวนการออกซิเดชัน ในขณะเดียวกันก็ไม่สามารถกระตุ้น MPS ในโอกาสการกินมื้อก่อนหน้าได้ [1, 8]

อย่างไรก็ตาม ปฏิกิริยาระหว่างการขาดดุลพลังงาน การออกกำลังกายแบบมีแรงต้าน และการกระจายตัวของโปรตีนในแต่ละมื้อ นำเสนอภาพทางสรีรวิทยาที่ซับซ้อนกว่าที่จลนศาสตร์ของตัวตรวจวัดแบบเฉียบพลันในภาวะสมดุลพลังงานได้บ่งชี้ไว้ [9, P1]

ขีดเริ่มเปลี่ยนของปริมาณต่อมื้อและการส่งสัญญาณอะนาบอลิก

ในผู้ใหญ่วัยหนุ่มสาวที่มีสมดุลพลังงาน MPS หลังออกกำลังกายจะได้รับการกระตุ้นสูงสุดด้วยโปรตีนมื้อเดียวในปริมาณประมาณ 0.25 ถึง 0.30 กรัม/กก. หรือโปรตีนสมบูรณ์คุณภาพสูงที่อุดมด้วยลิวซีน 20 ถึง 25 กรัม [9, 11, 13] ในทางตรงกันข้าม ผู้สูงอายุจะแสดงภาวะดื้อต่อการสร้างกล้ามเนื้อ (anabolic resistance) ซึ่งต้องการโปรตีนต่อมื้อที่มีลิวซีนอย่างน้อย 2.8 กรัม (โปรตีนประมาณ 30 ถึง 40 กรัม หรือ >0.40 กรัม/กก.) เพื่อกระตุ้นฟอสโฟรีเลชันของ mTORC1 และ eukaryotic initiation factor (eIF4) และสร้างการตอบสนองในการสังเคราะห์ที่เทียบเท่ากัน [4, 8, 9]

ในสภาวะแคทาบอลิก เช่น การลดน้ำหนักหรือหลังการอดอาหารข้ามคืน องค์ประกอบของมื้ออาหารจะมีความสำคัญเป็นพิเศษ [8] การรวมการออกกำลังกายแบบมีแรงต้านเฉียบพลันเข้ากับการรับประทานเวย์โปรตีนหลังออกกำลังกาย (15 กรัม ถึง 30 กรัม) จะช่วยฟื้นฟูอัตราการสังเคราะห์ที่ลดลงระหว่างการขาดดุลพลังงาน โดยเพิ่ม myofibrillar MPS ขึ้น 16% ถึง 34% เหนือระดับสมดุลพลังงานขณะพัก และกระตุ้นให้เกิดการเพิ่มขึ้นของ p70 S6K (Thr 389) ฟอสโฟรีเลชัน 2 ถึง 7 เท่า [10]

อย่างไรก็ตาม จุดอิ่มตัวที่แน่นอนของกล้ามเนื้อลายในระหว่างการขาดดุลพลังงานยังคงมีความแตกต่างในรายละเอียด [9] ภายใต้ภาวะขาดดุลพลังงานอย่างรุนแรง (การจำกัดแคลอรี 40% ถึง 54%; −1766 ถึง −3313 kcal/วัน) ปริมาณโปรตีนแบบเดิมที่ 20 ถึง 25 กรัมของเวย์โปรตีนจะไม่สามารถกระตุ้นวิถีการส่งสัญญาณอะนาบอลิกได้อย่างมีประสิทธิภาพ หรือไม่สามารถรักษามวลร่างกายส่วนที่ไร้ไขมันไว้ได้ เนื่องจากกรดอะมิโนที่ถูกดูดซึมจะถูกเปลี่ยนทิศทางไปสู่การหมุนเวียนโปรตีนทั่วร่างกาย กระบวนการสร้างกลูโคส (gluconeogenesis) และวิถีการเกิดออกซิเดชันเพื่อให้พลังงาน [9] นอกจากนี้ เซสชันการฝึกแรงต้านแบบทั่วร่างกาย (whole-body) ที่ใช้มวลกล้ามเนื้อทำงานจำนวนมากจะช่วยยกระดับขีดจำกัดความอิ่มตัวต่อมื้อให้สูงขึ้น: การบริโภคเวย์โปรตีน 40 กรัมช่วยกระตุ้น MPS ได้มากกว่า 20 กรัมอย่างมีนัยสำคัญหลังจากการฝึกทั่วร่างกาย โดยไม่ขึ้นกับว่านักกีฬาจะมีมวลร่างกายส่วนที่ไร้ไขมันสูง (≥70 กก.) หรือต่ำ (≤65 กก.) [11]

หลักฐานระยะยาว: การกระจายแบบสม่ำเสมอเทียบกับแบบไม่สมดุล

แม้จะมีเหตุผลเชิงกลไกสำหรับการกระจายโปรตีนที่สมดุล แต่การศึกษาแทรกแซงระยะยาวที่ประเมินการรักษามวลกล้ามเนื้อระหว่างการจำกัดพลังงานแสดงให้เห็นว่า จังหวะเวลาระหว่างวันไม่ได้เปลี่ยนแปลงผลลัพธ์ขององค์ประกอบร่างกายอย่างมีความหมาย เมื่อมีการควบคุมปริมาณโปรตีนรวมในแต่ละวันและการฝึกแรงต้าน [3, 6, P1, P2]

ในการทดลองแบบสุ่มและมีกลุ่มควบคุมเป็นเวลา 16 สัปดาห์ (NCT02066948) ในผู้ใหญ่น้ำหนักเกินที่ทำการฝึกแรงต้านอย่างมีโครงสร้าง (3 วัน/สัปดาห์) ร่วมกับการจำกัดพลังงาน 750 kcal/วัน และบริโภคโปรตีน 90 กรัม/วัน (~1.0 กรัม/กก./วัน) นักวิจัยได้เปรียบเทียบตารางการกระจายโปรตีนสองรูปแบบโดยตรง [3, 6]:

• การกระจายแบบสม่ำเสมอ (Even Distribution): อาหารเช้า 30 กรัม, อาหารกลางวัน 30 กรัม, อาหารเย็น 30 กรัม ($n=21$)
• การกระจายแบบไม่สมดุล (Skewed Distribution): อาหารเช้า 10 กรัม, อาหารกลางวัน 20 กรัม, อาหารเย็น 60 กรัม ($n=20$)

เมื่อสิ้นสุด 16 สัปดาห์ ทั้งสองกลุ่มลดมวลกายรวม ($-7.9\pm 0.6$ กก.) และมวลไขมันทั่วร่างกาย ($-6.9\pm 0.5$ กก.) ได้เท่ากัน [3, 6] การสูญเสียมวลไร้ไขมันทั่วร่างกายก็เท่ากันระหว่างทั้งสองกลุ่ม ($-1.0\pm 0.2$ กก.) [3, 6] การถ่ายภาพรังสีของกล้ามเนื้อเฉพาะส่วนโดยตรงเผยให้เห็นว่า พื้นที่หน้าตัดของกล้ามเนื้อต้นขาส่วนกลางยังคงถูกรักษาไว้ได้ ($0\pm 1{\text{ cm}}^2$) และพื้นที่กล้ามเนื้อน่องส่วนกลางมีการเปลี่ยนแปลงอย่างเท่าเทียมกัน ($-3\pm 1{\text{ cm}}^2$) ในทั้งสองรูปแบบ [3, 6]

การค้นพบเหล่านี้สอดคล้องกับการศึกษาโดยใช้ตัวตรวจวัดในประชากรสูงอายุที่ตรวจสอบรูปแบบการกระจายตัวในแต่ละวัน ในการทดลองแบบสุ่มและมีกลุ่มควบคุม (NCT03870425) ในผู้สูงอายุ การกระจายโปรตีน 3 มื้อแบบสม่ำเสมอเทียบกับแบบไม่สมดุล ไม่ก่อให้เกิดความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในอัตราการสังเคราะห์โปรตีนของกล้ามเนื้อใน 24 ชั่วโมง (FSR: $2.16\pm 0.13\%/\text{day}$ สำหรับแบบสม่ำเสมอ เทียบกับ $2.23\pm 0.09\%/\text{day}$ สำหรับแบบไม่สมดุล, $p=0.647$) หรือการรวมตัวของตัวตรวจวัดเข้าสู่เนื้อเยื่อกล้ามเนื้อ ($p=0.306$) [4] แม้ว่าข้อมูลระยะสั้นบางส่วนจาก Mamerow et al. จะสังเกตเห็นอัตราการสังเคราะห์ที่สูงกว่าเมื่อกระจายโปรตีนแบบสม่ำเสมอ แต่การศึกษาทางเมแทบอลิซึมหลายชิ้นโดย Kim et al. ไม่พบความแตกต่างในจลนศาสตร์ของโปรตีนในรอบ 24 ชั่วโมงระหว่างการจัดสรรแบบสม่ำเสมอและแบบไม่สมดุล [4]

บทบาทของปริมาณรวมต่อวันและขีดเริ่มเปลี่ยนของมื้ออาหาร

เหตุใดการกระจายตัวระหว่างวันจึงไม่สร้างผลลัพธ์ที่แตกต่างกันตลอดระยะเวลาการควบคุมอาหารที่ยาวนาน? ปัจจัยกำหนดหลักในการรักษามวลไร้ไขมันคือการได้รับปริมาณโปรตีนรวมต่อวันอย่างเพียงพอ ร่วมกับการกระตุ้นด้วยการฝึกแรงต้านที่เพียงพอ [1, 10, P1, P2]

เมื่อปริมาณที่ได้รับรวมต่อวันอยู่ในช่วงปานกลางทั่วไป (0.8 ถึง 1.3 กรัม/กก./วัน) การบริโภคอาหารอย่างน้อยหนึ่งมื้อต่อวันที่เกินเกณฑ์ขีดเริ่มเปลี่ยนของการสร้างกล้ามเนื้อ (anabolic threshold) ก็เพียงพอที่จะกระตุ้น MPS และสนับสนุนสุขภาพของกล้ามเนื้อลายได้ โดยไม่ขึ้นกับว่าโปรตีนที่เหลือจะถูกกระจายอย่างไรตลอดทั้งวัน [1] ในความเป็นจริง การบังคับใช้การกระจายตัวที่สมดุลอย่างเคร่งครัดในสภาวะที่ได้รับโปรตีนรวมต่อวันต่ำหรืออยู่ในระดับก้ำกึ่ง (<0.80 กรัม/กก./วัน) อาจทำให้ปริมาณโปรตีนต่อมื้อเจือจางลงมากจนไม่มีมื้อใดเลยที่ถึงระดับลิวซีนขั้นต่ำที่จำเป็นในการกระตุ้นการส่งสัญญาณ mTORC1 [1, 8] ภายใต้สภาวะดังกล่าว รูปแบบที่ไม่สมดุลซึ่งมีโปรตีนปริมาณมากอย่างน้อยหนึ่งมื้อ อาจมีประโยชน์ทางสรีรวิทยามากกว่าการกินหลายมื้อที่ได้รับโปรตีนต่ำกว่าเกณฑ์ [1]

นอกเหนือจากการกระตุ้น MPS แล้ว มื้อโปรตีนขนาดใหญ่ที่เกินเกณฑ์ความอิ่มตัวของการสังเคราะห์ยังคงส่งผลต้านการสลายตัว (anticatabolic) ทั่วร่างกายต่อไป โดยกรดอะมิโนส่วนเกินจะไปยับยั้งการสลายโปรตีนทั่วร่างกาย ซึ่งส่งผลต่อสมดุลโปรตีนสุทธิทั่วร่างกายที่เป็นบวกตลอด 24 ชั่วโมง [1]

คำแนะนำเชิงปฏิบัติสำหรับนักกีฬา

สำหรับนักกีฬาและผู้ที่ฝึกแรงต้านที่อยู่ในช่วงจำกัดพลังงาน ปริมาณโปรตีนรวมในแต่ละวันและความเพียงพอสัมบูรณ์ของแต่ละมื้อมีความสำคัญมากกว่าการกำหนดช่วงเวลาการกระจายตัวอย่างเคร่งครัด [1, 13, P1, P2]:

1. กำหนดปริมาณรวมต่อวันให้เพียงพอ: รักษาปริมาณการบริโภครวมต่อวันให้อยู่ที่ 1.4 ถึง 2.0 กรัม/กก./วัน ระหว่างการจำกัดพลังงานระดับมาตรฐานเพื่อรักษามวลไร้ไขมัน [13, P1] การบริโภคที่เกิน 3.0 กรัม/กก./วัน อาจให้ประโยชน์เพิ่มเติมสำหรับการลดมวลไขมันและความอิ่มในผู้ที่มีรูปร่างลีนและผ่านการฝึกแรงต้านที่อยู่ระหว่างการจำกัดพลังงานอย่างเข้มงวด [13]
2. ตั้งเป้าหมายขีดเริ่มเปลี่ยนของลิวซีนต่อมื้อ: ตรวจสอบให้แน่ใจว่ามื้อหลักให้โปรตีน 0.25 ถึง 0.40 กรัม/กก. (หรือโปรตีนสมบูรณ์คุณภาพสูง 20 ถึง 40 กรัม) ซึ่งมีลิวซีน 700 ถึง 3000 มก. [4, 13] เมื่อมีการฝึกแรงต้านแบบทั่วร่างกาย การรับประทานเวย์โปรตีนในปริมาณสูงสุดถึง 40 กรัมจะช่วยเพิ่มการตอบสนองในการสังเคราะห์แบบเฉียบพลันได้สูงสุด [11]
3. ใช้ประโยชน์จากการกำหนดเวลามื้ออาหารอย่างมีกลยุทธ์: แม้ว่าความถี่ของมื้ออาหารจะสามารถปรับให้เข้ากับตารางเวลาและความชอบด้านความอิ่มของแต่ละบุคคลได้ แต่การกระจายโปรตีนใน 3 ถึง 4 มื้อโดยเว้นระยะห่างกัน 3 ถึง 4 ชั่วโมง ยังคงเป็นแนวทางปฏิบัติที่มีประสิทธิภาพในการบรรลุเป้าหมายรายวันโดยไม่ต้องบริโภคโปรตีนปริมาณมากเกินไปในมื้อเดียว [13, P3]
4. พิจารณาการรับประทานก่อนนอน: การรับประทานโปรตีนที่ย่อยช้า 30 ถึง 40 กรัม (เช่น เคซีน) ก่อนนอน จะช่วยเพิ่ม MPS ข้ามคืนและอัตราการเผาผลาญโดยไม่ขัดขวางการสลายไขมัน (lipolysis) [13]
5. สร้างสมดุลการแลกเปลี่ยนสารอาหารหลัก: ในบริบทของกีฬาความทนทาน (endurance) การกระจายโปรตีนไม่ควรไปแทนที่การเติมเต็มคาร์โบไฮเดรตที่จำเป็น การบริโภคโปรตีนที่มากเกินไป (เช่น 3.3 กรัม/กก./วัน) โดยแลกกับปริมาณคาร์โบไฮเดรตที่มีอยู่อาจส่งผลเสียต่อสมรรถภาพในการทดสอบเวลา (time-trial) ความเข้มข้นสูงได้ [13]