Cân bằng năng lượng và điều hòa cân nặng

Cân bằng năng lượng là mối quan hệ giữa năng lượng mà một người hấp thụ từ thức ăn và đồ uống với năng lượng mà họ tiêu hao thông qua quá trình trao đổi chất và hoạt động thể chất. Theo thời gian, sự cân bằng giữa lượng hấp thụ và lượng tiêu hao quyết định liệu lượng dự trữ năng lượng của cơ thể, chủ yếu là khối lượng mỡ, tăng, giảm hay duy trì ổn định, biến lĩnh vực này thành nền tảng sinh lý để hiểu về cân nặng và sự điều hòa của nó.

Definition

Cân bằng năng lượng và điều hòa cân nặng là nghiên cứu về cách lượng năng lượng hấp thụ và lượng năng lượng tiêu hao được cân bằng theo thời gian và cách các hệ thống sinh lý cảm nhận và bảo vệ lượng dự trữ năng lượng của cơ thể, với sự mất cân bằng tạo ra những thay đổi về cân nặng và thành phần cơ thể.

Scope

Lĩnh vực này định hướng người đọc đến các thành phần của sự tiêu hao năng lượng ở người, hiệu ứng nhiệt của việc ăn uống, các hệ thống nội môi và nội tiết thần kinh bảo vệ cân nặng, và những thay đổi trao đổi chất sau khi hạn chế năng lượng một cách có chủ ý. Nó đóng khung những điều này như các chủ đề sinh lý học tham khảo và khoa học dinh dưỡng, tập hợp bốn chủ đề chi tiết thay vì đưa ra lời khuyên quản lý cân nặng cá nhân hóa.

Sub-topics

• Tốc độ chuyển hóa cơ bản và tổng năng lượng tiêu hao hàng ngày
• Sinh nhiệt do chế độ ăn và Sinh nhiệt thích nghi
• Cân bằng nội môi và điều hòa năng lượng
• Thích nghi chuyển hóa với hạn chế calo

Core questions

• Các thành phần của tổng năng lượng tiêu hao hàng ngày là gì và chúng được đo lường như thế nào?
• Cơ thể cảm nhận lượng dự trữ năng lượng của mình như thế nào và báo hiệu chúng đến não?
• Tại sao cơ thể có xu hướng duy trì một cân nặng nhất định, và những cơ chế nào chống lại cả việc tăng cân và giảm cân?
• Những thay đổi trao đổi chất nào đi kèm với việc hạn chế calo và giảm cân bền vững?

Key concepts

• Lượng năng lượng hấp thụ và tiêu hao năng lượng
• Tổng năng lượng tiêu hao hàng ngày
• Tỷ lệ trao đổi chất cơ bản và nghỉ ngơi
• Hiệu ứng nhiệt của thức ăn
• Sinh nhiệt thích nghi
• Cân bằng nội môi năng lượng và tín hiệu mỡ
• Thích nghi trao đổi chất với việc giảm cân

Key theories

Các mô hình điểm đặt / điểm ổn định của cân nặng cơ thể

Cân nặng cơ thể được điều hòa tích cực chứ không phải được xác định một cách thụ động: các tín hiệu phản hồi tỷ lệ với lượng mỡ dự trữ tác động lên các mạch trung tâm để bảo vệ một phạm vi cân nặng, do đó các sai lệch sẽ gây ra những thay đổi bù trừ trong lượng hấp thụ và tiêu hao. Các biến thể điểm ổn định nhấn mạnh rằng mức độ được bảo vệ được định hình bởi môi trường cũng như sinh học.

Mechanisms

Tổng năng lượng tiêu hao hàng ngày là tổng của quá trình trao đổi chất cơ bản/nghỉ ngơi, hiệu ứng nhiệt của thức ăn và chi phí năng lượng cho hoạt động thể chất. Các kho dự trữ năng lượng được báo hiệu đến não bằng các hormone như leptin và insulin, nồng độ của chúng theo dõi lượng mỡ; các mạch dưới đồi tích hợp các tín hiệu này với các tín hiệu no ngắn hạn để điều chỉnh lượng thức ăn hấp thụ và năng lượng tiêu hao (Schwartz, 2000). Khi cân nặng giảm, lượng tiêu hao giảm nhiều hơn so với dự đoán chỉ từ việc mất mô, một phản ứng bù trừ được gọi là sinh nhiệt thích nghi, làm cho hệ thống có xu hướng lấy lại cân nặng đã mất (Leibel, 1995; Rosenbaum, 2010).

Clinical relevance

Hiểu biết về cân bằng năng lượng là nền tảng cho cách thay đổi cân nặng, suy dinh dưỡng và béo phì được diễn giải trong khoa học sức khỏe, và nó giải thích tại sao việc giảm cân bền vững lại khó khăn về mặt sinh lý. Tài liệu ở đây là nội dung tham khảo mô tả về sinh lý năng lượng bình thường và bị thay đổi và không phải là một phác đồ để chẩn đoán hoặc quản lý cân nặng của bất kỳ cá nhân nào.

Epidemiology

Tổng năng lượng tiêu hao hàng ngày thay đổi trong suốt cuộc đời, tăng lên ở thời thơ ấu, duy trì tương đối ổn định trong phần lớn tuổi trưởng thành khi được điều chỉnh theo kích thước cơ thể, và giảm ở tuổi già (Pontzer, 2021). Theo dõi dài hạn những người sau khi giảm cân nhiều cho thấy sự tiêu hao năng lượng giảm có thể kéo dài trong nhiều năm (Fothergill, 2016), một quan sát ở cấp độ dân số có liên quan đến tỷ lệ tăng cân trở lại cao sau khi ăn kiêng.

History

Nghiên cứu định lượng về chuyển hóa năng lượng ở người phát triển từ phương pháp đo nhiệt lượng vào thế kỷ XIX và đầu thế kỷ XX, đã thiết lập rằng lượng năng lượng hấp thụ và tiêu hao tuân theo định luật bảo toàn năng lượng. Trong suốt thế kỷ XX, phương pháp đo nhiệt lượng gián tiếp và sau đó là nước được đánh dấu kép đã giúp đo lường được sự tiêu hao ở những người sống tự do, trong khi việc nhân bản leptin vào năm 1994 và các công trình tiếp theo về các mạch dưới đồi đã định hình lại cân nặng cơ thể như một đại lượng được điều hòa trung tâm, được báo hiệu bằng hormone chứ không phải là một sổ cái thụ động về calo.

Key figures

• Rudolph Leibel
• Michael Rosenbaum
• Michael W. Schwartz
• Kevin D. Hall
• Herman Pontzer

Seminal works

• leibel-1995
• schwartz-2000
• rosenbaum-2010

Frequently asked questions

Cân bằng năng lượng có nghĩa là gì?

Một người ở trạng thái cân bằng năng lượng khi năng lượng họ hấp thụ từ thức ăn và đồ uống bằng với năng lượng họ tiêu hao thông qua quá trình trao đổi chất và hoạt động, do đó lượng dự trữ năng lượng của cơ thể duy trì tương đối ổn định theo thời gian. Một lượng dư thừa kéo dài được lưu trữ chủ yếu dưới dạng mỡ, và một lượng thiếu hụt kéo dài sẽ sử dụng các kho dự trữ đó.

Nếu cân bằng năng lượng chỉ là lượng calo nạp vào so với lượng calo tiêu hao, tại sao việc thay đổi cân nặng lại khó khăn?

Bởi vì cả hai vế của phương trình đều được điều hòa. Lượng hấp thụ và tiêu hao không phải là những con số cố định mà được điều chỉnh bởi phản hồi nội tiết tố và thần kinh để bảo vệ các kho dự trữ năng lượng hiện có, do đó cơ thể một phần bù đắp cho những thay đổi có chủ ý trong việc ăn uống hoặc hoạt động.