สมดุลพลังงานและการควบคุมน้ำหนักตัว
สมดุลพลังงานคือความสัมพันธ์ระหว่างพลังงานที่บุคคลได้รับจากอาหารและเครื่องดื่ม กับพลังงานที่ใช้ไปผ่านการเผาผลาญและการทำกิจกรรมทางกายภาพ เมื่อเวลาผ่านไป ความสมดุลระหว่างการรับเข้าและการใช้พลังงานจะเป็นตัวกำหนดว่าแหล่งสะสมพลังงานในร่างกาย ซึ่งส่วนใหญ่คือมวลไขมัน จะเพิ่มขึ้น ลดลง หรือคงที่ ทำให้สาขาความรู้นี้เป็นรากฐานทางสรีรวิทยาสำหรับการทำความเข้าใจน้ำหนักตัวและการควบคุมน้ำหนัก
Definition
สมดุลพลังงานและการควบคุมน้ำหนักตัวคือการศึกษาว่าการรับพลังงานและการใช้พลังงานมีความสอดคล้องกันอย่างไรเมื่อเวลาผ่านไป และระบบทางสรีรวิทยาตรวจจับและรักษาสถานะพลังงานของร่างกายอย่างไร โดยความไม่สมดุลจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในน้ำหนักตัวและองค์ประกอบของร่างกาย
Scope
สาขาความรู้นี้จะนำผู้อ่านไปสู่ส่วนประกอบของการใช้พลังงานของมนุษย์ ผลกระทบทางความร้อนจากการรับประทานอาหาร ระบบโฮมีโอสเตซิสและระบบประสาทและต่อมไร้ท่อที่รักษาน้ำหนักตัว และการเปลี่ยนแปลงทางเมตาบอลิซึมที่เกิดขึ้นหลังจากการจำกัดพลังงานโดยเจตนา โดยนำเสนอสิ่งเหล่านี้ในฐานะสรีรวิทยาอ้างอิงและหัวข้อวิทยาศาสตร์โภชนาการ รวบรวมหัวข้อรายละเอียดสี่หัวข้อ แทนที่จะให้คำแนะนำการจัดการน้ำหนักเฉพาะบุคคล
Sub-topics
Core questions
- องค์ประกอบของการใช้พลังงานทั้งหมดต่อวันมีอะไรบ้าง และวัดได้อย่างไร?
- ร่างกายรับรู้แหล่งสะสมพลังงานและส่งสัญญาณไปยังสมองได้อย่างไร?
- ทำไมร่างกายจึงมักจะรักษาน้ำหนักที่กำหนดไว้ และกลไกใดที่ต้านทานทั้งการเพิ่มน้ำหนักและการลดน้ำหนัก?
- การเปลี่ยนแปลงทางเมตาบอลิซึมใดบ้างที่เกิดขึ้นพร้อมกับการจำกัดแคลอรี่และการลดน้ำหนักอย่างต่อเนื่อง?
Key concepts
- การรับพลังงานและการใช้พลังงาน
- การใช้พลังงานทั้งหมดต่อวัน
- อัตราการเผาผลาญพื้นฐานและขณะพัก
- ผลกระทบทางความร้อนของอาหาร
- การสร้างความร้อนแบบปรับตัว
- ภาวะธำรงดุลพลังงานและสัญญาณไขมันในร่างกาย
- การปรับตัวทางเมตาบอลิซึมต่อการลดน้ำหนัก
Key theories
- แบบจำลองจุดตั้งค่า / จุดคงที่ของน้ำหนักตัว
- น้ำหนักตัวถูกควบคุมอย่างแข็งขันมากกว่าที่จะถูกกำหนดอย่างเฉื่อยชา: สัญญาณป้อนกลับที่สัมพันธ์กับปริมาณไขมันในร่างกายจะส่งผลต่อวงจรส่วนกลางเพื่อรักษาระดับน้ำหนักที่กำหนดไว้ เพื่อให้การเบี่ยงเบนกระตุ้นให้เกิดการเปลี่ยนแปลงชดเชยในการรับพลังงานและการใช้พลังงาน แบบจำลองจุดคงที่เน้นว่าระดับที่ถูกรักษานั้นถูกกำหนดโดยสภาพแวดล้อมและชีววิทยา
Mechanisms
การใช้พลังงานทั้งหมดต่อวันคือผลรวมของการเผาผลาญพื้นฐาน/ขณะพัก ผลกระทบทางความร้อนของอาหาร และพลังงานที่ใช้ไปกับกิจกรรมทางกายภาพ แหล่งสะสมพลังงานจะถูกส่งสัญญาณไปยังสมองโดยฮอร์โมน เช่น เลปตินและอินซูลิน ซึ่งความเข้มข้นของฮอร์โมนเหล่านี้จะบ่งชี้ถึงปริมาณไขมันในร่างกาย วงจรไฮโปทาลามัสจะรวมสัญญาณเหล่านี้เข้ากับข้อมูลความอิ่มระยะสั้นเพื่อปรับการรับประทานอาหารและการใช้พลังงาน (Schwartz, 2000) เมื่อน้ำหนักลดลง การใช้พลังงานจะลดลงมากกว่าที่คาดการณ์จากการสูญเสียเนื้อเยื่อเพียงอย่างเดียว ซึ่งเป็นการตอบสนองเชิงชดเชยที่เรียกว่าการสร้างความร้อนแบบปรับตัว (adaptive thermogenesis) ซึ่งทำให้ระบบมีแนวโน้มที่จะกลับมามีน้ำหนักเท่าเดิม (Leibel, 1995; Rosenbaum, 2010)
Clinical relevance
ความเข้าใจเรื่องสมดุลพลังงานเป็นพื้นฐานในการตีความการเปลี่ยนแปลงน้ำหนัก ภาวะทุพโภชนาการ และโรคอ้วนในสาขาวิทยาศาสตร์สุขภาพ และอธิบายว่าทำไมการลดน้ำหนักอย่างยั่งยืนจึงเป็นเรื่องยากทางสรีรวิทยา เนื้อหาในที่นี้เป็นข้อมูลอ้างอิงเชิงพรรณนาเกี่ยวกับสรีรวิทยาพลังงานปกติและที่เปลี่ยนแปลงไป และไม่ใช่แนวทางปฏิบัติสำหรับการวินิจฉัยหรือการจัดการน้ำหนักของบุคคลใดๆ
Epidemiology
การใช้พลังงานรายวันแตกต่างกันไปตลอดช่วงชีวิต โดยเพิ่มขึ้นในวัยเด็กตอนต้น คงที่ค่อนข้างมากตลอดวัยผู้ใหญ่เมื่อปรับตามขนาดร่างกาย และลดลงในวัยสูงอายุ (Pontzer, 2021) การติดตามผลระยะยาวของผู้ที่ลดน้ำหนักลงอย่างมากแสดงให้เห็นว่าการใช้พลังงานที่ลดลงสามารถคงอยู่ได้นานหลายปี (Fothergill, 2016) ซึ่งเป็นการสังเกตในระดับประชากรที่เกี่ยวข้องกับอัตราการกลับมามีน้ำหนักเท่าเดิมที่สูงหลังจากการควบคุมอาหาร
History
การศึกษาเชิงปริมาณของการเผาผลาญพลังงานของมนุษย์เติบโตมาจากการวัดปริมาณความร้อนในศตวรรษที่ 19 และต้นศตวรรษที่ 20 ซึ่งยืนยันว่าการรับพลังงานและการใช้พลังงานเป็นไปตามกฎการอนุรักษ์พลังงาน ตลอดศตวรรษที่ 20 การวัดปริมาณความร้อนทางอ้อม และต่อมาการใช้น้ำติดฉลากสองชั้น (doubly-labelled water) ทำให้สามารถวัดการใช้พลังงานในผู้ที่ใช้ชีวิตประจำวันได้ ในขณะที่การโคลนเลปตินในปี 1994 และงานวิจัยเกี่ยวกับวงจรไฮโปทาลามัสในภายหลังได้เปลี่ยนมุมมองของน้ำหนักตัวให้เป็นปริมาณที่ถูกควบคุมจากส่วนกลางและส่งสัญญาณด้วยฮอร์โมน แทนที่จะเป็นเพียงบันทึกแคลอรี่แบบเฉื่อยชา
Key figures
- Rudolph Leibel
- Michael Rosenbaum
- Michael W. Schwartz
- Kevin D. Hall
- Herman Pontzer
Related topics
Seminal works
- leibel-1995
- schwartz-2000
- rosenbaum-2010
Frequently asked questions
- การอยู่ในภาวะสมดุลพลังงานหมายความว่าอย่างไร?
- บุคคลจะอยู่ในภาวะสมดุลพลังงานเมื่อพลังงานที่ได้รับจากอาหารและเครื่องดื่มเท่ากับพลังงานที่ใช้ไปผ่านการเผาผลาญและกิจกรรม ทำให้แหล่งสะสมพลังงานในร่างกายคงที่โดยประมาณเมื่อเวลาผ่านไป การมีพลังงานส่วนเกินอย่างต่อเนื่องส่วนใหญ่จะถูกเก็บสะสมเป็นไขมัน และการขาดพลังงานอย่างต่อเนื่องจะดึงพลังงานจากแหล่งสะสมเหล่านั้นมาใช้
- หากสมดุลพลังงานเป็นเพียงแคลอรี่ที่รับเข้าเทียบกับแคลอรี่ที่ใช้ไป ทำไมการเปลี่ยนน้ำหนักจึงเป็นเรื่องยาก?
- เนื่องจากทั้งสองด้านของสมการถูกควบคุม การรับพลังงานและการใช้พลังงานไม่ใช่ตัวเลขที่ตายตัว แต่ถูกปรับโดยการป้อนกลับของฮอร์โมนและระบบประสาทที่รักษาสถานะพลังงานที่มีอยู่ ดังนั้นร่างกายจึงชดเชยการเปลี่ยนแปลงโดยเจตนาในการรับประทานอาหารหรือกิจกรรมบางส่วน