برداشت کی دوڑ کے لیے کیٹوجینک ڈائیٹ: فیٹ آکسیڈیشن اور رننگ اکانومی

کیٹوجینک ڈائیٹ کو اپنانے سے ورزش کے دوران چربی جلانے (فیٹ آکسیڈیشن) کی شرح میں نمایاں اضافہ ہوتا ہے، جو زیادہ کاربوہائیڈریٹ والی غذا کے مقابلے میں چربی جلانے کی انتہائی صلاحیت کو دوگنا سے بھی زیادہ کر دیتی ہے [5, 14, 18, P1]۔ کم شدت والی الٹرا انڈورنس دوڑ کے لیے—جو عام طور پر زیادہ سے زیادہ آکسیجن کی کھپت (VO2max) کے 60% سے نیچے کی جاتی ہے—ورزش کی کارکردگی (efficiency) عمومی طور پر برقرار رہتی ہے [9]۔ تاہم، چونکہ کاربوہائیڈریٹ کے مقابلے میں پیدا ہونے والے اڈینوسین ٹرائی فاسفیٹ (ATP) کے فی مول کے لیے چربی کو زیادہ آکسیجن درکار ہوتی ہے، اس لیے بنیادی طور پر چربی پر انحصار کرنا معتدل سے تیز شدت (>70% VO2max) پر جسمانی حرکت کے لیے آکسیجن کی مجموعی لاگت کو بڑھا دیتا ہے، جس سے رننگ اکانومی متاثر ہوتی ہے اور تیز رفتار دوڑنے کی ضرورت کے وقت کارکردگی میں بہتری نہیں آ پاتی [9, 12, 16, P2, P3]۔

چربی کے آکسیکرن کی شرح میں تبدیلیاں

روایتی ہائی کاربوہائیڈریٹ، لو فیٹ (HCLF) غذا کے تحت، چربی جلانے کی زیادہ سے زیادہ شرح (FATMAX) عام طور پر 48% سے 65% VO2max کی شدت پر 0.3 سے 0.6 گرام فی منٹ تک پہنچتی ہے، جبکہ تقریباً 85% VO2max سے زیادہ کی شدت پر چربی کا استعمال نہ ہونے کے برابر ہو جاتا ہے [5]۔

لو کاربوہائیڈریٹ، ہائی فیٹ (LCHF) یا کیٹوجینک غذا کو اپنانا اس میٹابولک پروفائل کو تبدیل کر دیتا ہے۔ تقابلی اور تجرباتی اعداد و شمار ظاہر کرتے ہیں کہ کیٹو ایڈاپٹڈ انڈورنس ایتھلیٹس غیر ایڈاپٹڈ کھلاڑیوں کے مقابلے میں 2.3 گنا زیادہ زیادہ سے زیادہ فیٹ آکسیڈیشن کی صلاحیت حاصل کرتے ہیں، جس میں FATMAX کی شرح 1.5 گرام فی منٹ سے تجاوز کر کے 1.9 گرام فی منٹ تک پہنچ جاتی ہے [5, 14, 18, P1]۔ مزید برآں، کیٹو ایڈاپٹیشن کاربوہائیڈریٹ کراس اوور پوائنٹ کو—یعنی وہ شدت جہاں کاربوہائیڈریٹ بنیادی ایندھن بن جاتے ہیں—80% VO2max سے اوپر منتقل کر دیتی ہے [5]۔ زیادہ شدت والی رننگ کے وقفوں کے دوران (86.4% VO2max پر 6 × 800 میٹر)، کیٹو ایڈاپٹڈ رنرز فیٹ آکسیڈیشن کی اوسط شرح 1.58 گرام فی منٹ برقرار رکھتے ہیں، جبکہ تقریباً 30% ایتھلیٹس میں یہ شرح 1.85 گرام فی منٹ سے بھی تجاوز کر جاتی ہے [5]۔ اگرچہ کاربوہائیڈریٹ کی پابندی کے 5 دنوں کے اندر چربی کا جلنا تیزی سے بڑھتا ہے، لیکن چربی کے استعمال کی یہ بلند شرح اس وقت بھی برقرار رہتی ہے اگر ورزش سے ٹھیک پہلے کاربوہائیڈریٹ استعمال کیے جائیں [18]۔

ایندھن کے استعمال سے ہٹ کر، یہ غذائی تبدیلیاں میٹابولک اشاریوں پر بھی اثر انداز ہوتی ہیں: درمیانی عمر کے مسابقتی ایتھلیٹس میں، HCLF غذا کے دوران دیکھے جانے والے پری ذیابیطس گلائسیمک پروفائلز LCHF غذا اپنانے کے بعد بحال ہو گئے [5]۔ تاہم، الگ تھلگ سکیلیٹل مسل مائٹوکونڈریا کے اندر کیٹون باڈیز (بیٹا ہائیڈروکسی بیوٹائریٹ اور ایسیٹوایسیٹیٹ) کا براہ راست آکسیکرن بہت کم رہتا ہے، جس کا مطلب ہے کہ پورے جسم میں چربی کے جلنے کا بڑھا ہوا عمل تقریباً مکمل طور پر فیٹی ایسڈ میٹابولزم کے ذریعے چلتا ہے [13]۔

رننگ اکانومی اور فیٹ میٹابولزم میں آکسیجن کی لاگت

ورزش کی اکانومی (Exercise economy) سے مراد دوڑنے کی ایک مخصوص رفتار یا پاور آؤٹ پٹ کو برقرار رکھنے کے لیے استعمال ہونے والی آکسیجن کی مقدار ہے۔ اکانومی پر کیٹو ایڈاپٹیشن کا اثر ورزش کی شدت پر بہت زیادہ منحصر ہے [9, P3]۔

کم شدت پر (<60% VO2max)، جیسا کہ طویل فاصلے کی الٹرا میراتھن میں عام طور پر مستقل رفتار رکھی جاتی ہے، کیٹوجینک غذا کے بعد ورزش کی مجموعی کارکردگی برقرار رہتی ہے [9]۔ تاہم، 70% VO2max سے زیادہ کی شدت پر، آکسیجن کی کھپت میں اضافے کی وجہ سے کارکردگی متاثر ہو جاتی ہے، جس کی وضاحت صرف ریسپائریٹری ایکسچینج ریشو (RER) یا توانائی کے کل اخراج میں تبدیلیوں سے نہیں کی جا سکتی [9]۔

زیادہ شدت پر اکانومی کا یہ نقصان بنیادی بائیو کیمسٹری پر مبنی ہے:

• فاسفیٹ/آکسیجن (P/O) کا تناسب: آکسیجن کے فی ایٹم ATP کی پیداوار گلوکوز کے لیے 2.58 ہے، جبکہ فیٹی ایسڈز کے لیے تقریباً 2.33 اور کیٹون باڈیز کے لیے 2.50 ہے [12]۔
• آکسیجن کے فی لیٹر توانائی: کاربوہائیڈریٹ کا آکسیکرن چربی کے آکسیکرن کے مقابلے میں استعمال ہونے والی آکسیجن کے فی لیٹر 5.5% سے ~8% زیادہ توانائی فراہم کرتا ہے [16]۔

چونکہ فیٹی ایسڈز کو جلانے کے لیے برابر مقدار میں ATP پیدا کرنے کی خاطر زیادہ آکسیجن درکار ہوتی ہے، اس لیے کسی مخصوص سب میکسیمل رفتار سے دوڑنے کے لیے آکسیجن کی زیادہ کھپت درکار ہوتی ہے [12, 16]۔ ایلیٹ ریس واکرز میں، کیٹوجینک غذا (<50 گرام فی دن کاربوہائیڈریٹ، چربی سے حاصل ہونے والی 78% توانائی) کے استعمال نے ~80% VO2peak پر پورے جسم کے فیٹ آکسیڈیشن کو بڑھا کر 1.57 گرام فی منٹ تک پہنچا دیا، لیکن اس نے جسمانی حرکت کے لیے آکسیجن کی لاگت کو بھی بڑھا دیا، جس سے 10 کلومیٹر ریس کی کارکردگی میں وہ بہتری زائل ہو گئی جو ہائی کاربوہائیڈریٹ اور کاربوہائیڈریٹ پیریڈائزڈ گروپس میں دیکھی گئی تھی [9, 16, P2]۔ اسی طرح، تفریحی طور پر دوڑنے والے رنرز میں مسلسل LCHF غذا نے کاربوہائیڈریٹ کے آکسیکرن کو کم کیا اور لییکٹیٹ تھریشولڈ پر فیٹ آکسیڈیشن کو بڑھایا، لیکن اس تھریشولڈ پر رننگ اکانومی صرف ان ایتھلیٹس میں بہتر ہوئی جنہوں نے پیریڈائزڈ کاربوہائیڈریٹ پروٹوکول پر عمل کیا تھا [10]۔

سیلولر اور مائٹوکونڈریل میکانزم

چربی کے آکسیکرن کی طرف خلیاتی تبدیلی سکیلیٹل مسلز کے اندر اینزائمز کے ضابطے سے چلتی ہے۔ لو کاربوہائیڈریٹ والی غذائیں پیروکسیسوم پرولیفریٹر ایکٹیویٹڈ ریسیپٹر ڈیلٹا (PPARδ) کو بڑھاتی ہیں، جو پائروویٹ ڈی ہائیڈروجنیز کائنیز 4 (PDK4) کے اخراج میں اضافہ کرتا ہے [11, 19, 20]۔ PDK4 پائروویٹ ڈی ہائیڈروجنیز کمپلیکس (PDC) کے E1 کیٹلیٹک سب یونٹ کو فاسفوریلیٹ کرتا ہے، جس سے پائروویٹ ڈی ہائیڈروجنیز (PDH) غیر فعال ہو جاتا ہے اور گلائکولائٹک اختتامی مصنوعات کو مائٹوکونڈریا میں داخل ہونے سے روکتا ہے [11, 19, 20, 21]۔ یہ فاسفوریلیشن مائٹوکونڈریا میں ATP/ADP، NADH/NAD+، اور acetyl-CoA/free CoA کے بڑھے ہوئے تناسب سے مزید متحرک ہوتی ہے [20]۔ انسانی سکیلیٹل مسلز میں، ہائی فیٹ اور لو کاربوہائیڈریٹ خوراک کے 3 سے 6 دنوں کے اندر PDK کی سرگرمی تین سے پانچ گنا بڑھ جاتی ہے، جس سے کل اینزائم کی مقدار یا بیٹا ہائیڈروکسی ایسائل-CoA ڈی ہائیڈروجنیز (β-HAD) کی سرگرمی میں تبدیلی کے بغیر فعال PDH میں 70% سے زیادہ کمی واقع ہوتی ہے [21]۔

مائٹوکونڈریا کی ساخت اور صحت کے لحاظ سے، طویل مدتی کیٹوجینک غذا کو NLRP3 انفلاماسوم کے کم اخراج، آئسوپروسٹین کی کم پیداوار، اور سٹریٹ سنتھیز کی بڑھی ہوئی سرگرمی سے منسلک کیا گیا ہے [14]۔ غیر تربیت یافتہ یا عمر رسیدہ افراد میں، کیٹوجینک مداخلتیں مائٹوکونڈریل ATP کی پیداوار، ATP:O2 کے تناسب، اور عمر کے دورانیے کے اشاریوں کو بہتر بناتی ہیں [11, 13]۔ تاہم، اچھی طرح سے تربیت یافتہ اور ایلیٹ انڈورنس ایتھلیٹس میں—جن کا بنیادی مائٹوکونڈریل ماس اور آکسیڈیٹیو اینزائم کی سرگرمی پہلے ہی انتہائی ترقی یافتہ ہوتی ہے—کیٹوجینک غذا مائٹوکونڈریل صلاحیت یا مجموعی ایروبک پاور (VO2max) میں کوئی اضافی اضافہ فراہم نہیں کرتی [11, 13, 18]۔

الٹرا انڈورنس کارکردگی کے نتائج

چونکہ الٹرا انڈورنس دوڑ (مثلاً 100 کلومیٹر یا 100 میل کے مقابلے) اکثر کم سب میکسیمل شدت پر ہوتی ہے جہاں صرف آکسیجن کی فراہمی ہی واحد محدود کرنے والا عنصر نہیں ہوتی، اس لیے کیٹو ایڈاپٹیشن اکانومی کو شدید نقصان پہنچائے بغیر مستحکم، چربی سے چلنے والی توانائی کی فراہمی مہیا کرتی ہے [9, 18]۔ انڈورنس ٹرینڈ مرد ایتھلیٹس کے 12 ہفتوں کے ایک مطالعے میں، جنہوں نے 100 کلومیٹر کا ٹائم ٹرائل مکمل کیا، کیٹوجینک غذا نے فیٹ آکسیڈیشن کی شرح کو کافی حد تک بڑھا دیا لیکن ہائی کاربوہائیڈریٹ غذا کے مقابلے میں مجموعی ٹائم ٹرائل کی کارکردگی میں کوئی نمایاں فرق پیدا نہیں کیا [18]۔

تاہم، ممکنہ سمجھوتے بدستور موجود ہیں۔ الٹرا انڈورنس کے حالات میں بھی، کیٹو ایڈاپٹڈ ایلیٹ ایتھلیٹس نے طویل سب میکسیمل سیشنز (19–25 کلومیٹر) کے بعد ورزش کے بعد سوزش کے اشاریوں، جیسے کہ انٹرلیوکن-6 (IL-6)، میں اضافہ دکھایا ہے [14]۔ مزید برآں، کیٹوجینک غذا کے میٹابولک ردعمل میں صنف کے لحاظ سے فرق ہو سکتا ہے: جبکہ مرد ایتھلیٹس 80% VO2max تک فیٹ آکسیڈیشن میں نمایاں اضافہ ظاہر کرتے ہیں، لیکن بتدریج بڑھتی ہوئی ورزش کے دوران خواتین ایتھلیٹس میں یہ تبدیلیاں مستقل طور پر نہیں دیکھی گئی ہیں [9]۔