Huomionarvoinen kalori
Tekijä Carole A. Conn, Ph.D., R.D. & Len Kravitz, Ph.D.
Esittely
Energia edustaa kykyä tehdä työtä. Pilates-tunnin, aerobic-harjoituksen, kestävyysharjoittelun tai joogatunnin suorittaminen ovat esimerkkejä toiminnoista, joissa elintarvikkeet muunnetaan kemialliseksi energiaksi lihassoluissa ja sitten mekaaniseksi energiaksi fyysistä harjoitusta varten. Yhdysvalloissa yleisimmin käytetty termi energian ilmaisemiseen on kalori.
Kalorien määrä on lueteltu minkä tahansa valitsemasi energiapatukan etiketissä. Parsakaalissa on kaloreita, vaikka sen etiketissä ei olekaan kerrottu niiden määrää. Jossain vaiheessa useimmat ihmiset oppivat, että elimistö käyttää kaloreita energiaksi ja että jos syö liikaa, lihoo ja jos ei syö yhtään, kuolee lopulta nälkään. Mutta oletko koskaan miettinyt, mikä kalori on, miten se on päätynyt ruokaan ja miten kehosi käyttää sen? Tässä artikkelissa tarkastellaan näitä huomattavan kalorin näkökohtia.
Mikä on kalori?
Kalori on energian mitta. Se määritellään lämpöenergiaksi, joka tarvitaan nostamaan yhden gramman veden lämpötilaa yhdellä celsiusasteella. Se määritellään myös 4,184 jouleksi, jossa yksi joule on lämpöenergia, joka vapautuu, kun ampeeri virtaa yhden ohmin vastuksen läpi yhden sekunnin ajan (Stedmans). Fyysiseen toimintaan käytetty energia ja elintarvikkeisiin varastoitunut energia ilmoitetaan kilokaloreina (lämpöenergia, joka tarvitaan nostamaan yhden kilogramman veden lämpötilaa yhdellä celsiusasteella). Usein kilokaloreihin viitataan nimellä kcals tai suurina kaloreina tai kaloreina, joissa iso C tarkoittaa kilokaloreita. Koska kalori on kuitenkin niin pieni energiayksikkö, käytetään tieteellisessä kirjallisuudessa lähinnä sanaa kalori määrittelemään pientä kaloria. Useimmiten pienellä c-kirjaimella kirjoitettu kalori viittaa itse asiassa ruoan antamiin ja liikunnan aikana käytettyihin kilokaloreihin. Tässä artikkelissa noudatamme yleistä tapaa ja käytämme kaloria viittaamaan kilokaloreihin.
Miksi elintarvikkeissa on kaloreita?
Ruoissa on kaloreita, koska elintarvikkeet ovat peräisin joko kasveista tai kasveja syöneistä eläimistä. Itse asiassa kasvit luovat elintarvikkeissa ne primaarimolekyylit, jotka sisältävät kaloreina mitatun energian (Taiz ja Zeiger). Vihreät kasvit luovat näitä molekyylejä hiilidioksidista ja vedestä keräämällä energiaa auringosta prosessissa, jota kutsutaan fotosynteesiksi. Vihreä kasvipigmentti klorofylli imee auringon säteilyenergiaa, joka sitten muunnetaan kemialliseksi energiaksi sidoksissa, jotka yhdistävät hiilidioksidin (CO2) hiilen veteen (H2O), jolloin syntyy hiilihydraatteja, (CH2O)n tai hiilihydraatteja ja vapautuu happea (O2) ilmakehään. Kasvit voivat luoda hiilihydraateista muita molekyylejä, jotka sisältävät sidottua energiaa; näitä ovat rasvat ja proteiinit. Ihminen voi syntetisoida hiilihydraateista useimpia rasvahappoja, rasvoja, ei-välttämättömiä aminohappoja ja proteiineja aivan kuten kasvitkin. Kaikkien kalorien ensisijainen lähde ovat kuitenkin hiilihydraatit, jotka kasvit luovat hiilidioksidista ja vedestä vangitsemalla auringon energiaa.
Miksi elintarvikkeissa on erilaisia kalorimääriä?
Ravintoaineita on elintarvikkeissa kuusi luokkaa: hiilihydraatit, rasvat, proteiinit, vitamiinit, kivennäisaineet ja vesi. Vain hiilihydraatit, rasvat ja proteiinit voivat tuottaa energiaa. Koska näitä kolmea luokkaa kulutetaan suuria määriä eli 50-500 grammaa päivässä, niitä kutsutaan makroravintoaineiksi. Sen sijaan vitamiinien ja kivennäisaineiden mikroravintoaineita on nautittava hyvin pieniä määriä, 1-100 milligrammaa päivässä. Vitamiinit, kivennäisaineet ja vesi eivät tuota kaloreita, mutta ne ovat välttämättömiä, jotta pystymme käyttämään makroravintoaineisiin varastoituneet kalorit.
Useimmat elintarvikkeet ovat sekoituksia joistakin tai kaikista kuudesta ravintoaineiden luokasta, ja eri elintarvikkeet sisältävät eri määriä kutakin luokkaa. Esimerkiksi voi sisältää paljon rasvaa, vähän proteiinia, vitamiineja, kivennäisaineita ja vettä, mutta hyvin vähän hiilihydraattia. Liha sisältää paljon proteiinia ja vettä, jonkin verran rasvaa, vitamiineja ja kivennäisaineita sekä vähän tai ei lainkaan hiilihydraatteja, kun taas täysjyväleipä sisältää paljon hiilihydraatteja, vähän proteiinia ja rasvaa, monia vitamiineja ja kivennäisaineita, mutta ei paljon vettä. Osasyynä siihen, että elintarvikkeilla on erilaiset kalorimäärät, on siis se, että tavallinen annos kutakin elintarviketta sisältää eri määrän energiaa antavia ravintoaineita kolmesta eri luokasta: hiilihydraatteja, proteiineja ja rasvoja.
Toinen syy siihen, että elintarvikkeilla on erilaiset kalorimäärät, on se, että energiaa antavista ravintoaineista saadaan eri määrä energiaa grammaa kohti. Rasvat tuottavat eniten energiaa, 9 kaloria grammassa. Hiilihydraatit ja proteiinit tuottavat kumpikin 4 kaloria grammaa kohden käytettäväksi elimistössä energiana. Tiedämme tämän W. O. Atwaterin ja hänen kollegoidensa 1800-luvun lopulla tekemän huolellisen työn ansiosta. Nämä tutkijat olivat edelläkävijöitä elintarvikkeiden ravintoaineluokkien analysoinnissa ja kunkin makroravintoluokan erilaisessa kyvyssä tuottaa energiaa (Merrill ja Watt, 1973). Heidän työnsä perusteella tiedämme, että maapähkinävoista, joiden rasvapitoisuus on korkeampi, tulee enemmän kaloreita kuin hyytelöstä, joka sisältää enemmän hiilihydraatteja, P B:ssä ja J:ssä.
Miten ruoan sisältämät kalorit tulevat elimistön käyttöön?
Ruokien hiilihydraatteihin, rasvoihin ja proteiineihin varastoitunut energia tulee elimistön käyttöön, kun makroravintoaineiden kemiallisiin sidoksiin varastoitunut energia on muuttunut korkeaenergisiksi fosfaattisidoksiksi, jotka ovat käyttökelpoisia elimistön lukemattomissa aineenvaihduntaprosesseissa (Groff ja Gropper). Päämolekyyli, joka kuljettaa näitä korkeaenergisiä sidoksia, on adenosiinitrifosfaatti (ATP). Ruoan muuntaminen suussa ATP:ksi lihaksessa edellyttää ruoansulatusta, imeytymistä ja metabolista kataboliaa (suurten molekyylien kemiallista hajoamista pienemmiksi molekyyleiksi). Ruoansulatus johtaa hiilihydraattien hajoamiseen yksinkertaisiksi sokereiksi, joita kutsutaan glukoosiksi (pääasiassa), fruktoosiksi ja galaktoosiksi. Ravinnon proteiinit hajotetaan aminohapoiksi ja ravintorasvat rasvahapoiksi ja glyseroliksi. Nämä pienet molekyylit imeytyvät suolistoa reunustaviin soluihin, kulkeutuvat verenkiertoon ja kiertävät sitten veressä, kunnes ne pääsevät muun elimistön soluihin. ATP:n muodostuminen glukoosin, rasvahappojen ja aminohappojen metabolisesta kataboliasta tapahtuu jokaisessa solussa. ATP koostuu korkea-energisistä sidoksista, jotka entsyymien avulla pilkottuina vapauttavat energiaa, jota lihakset voivat käyttää liikkeisiin, maksa proteiinisynteesiin, aivot hermoston välittämiseen ja kaikki energiaa tarvitsevat kehon aineenvaihduntajärjestelmät. On siis tärkeää korostaa, että ravintoa hajotettaessa vapautuvaa energiaa ei käytetä suoraan liikuntaan, vaan ATP:n valmistukseen. ATP:tä kutsutaan usein korkea-energiseksi yhdisteeksi, joka varastoituu pieninä määrinä kudoksiin. PC eli fosfokreatiini, toinen korkeaenerginen yhdiste, varastoituu myös kudoksiin vähäisiä määriä. On kuitenkin merkityksellistä huomata, että PC:n hajoamista ei käytetä energianlähteenä vaan ATP:n nopeaan täydentämiseen.
Miten energiajärjestelmät toimivat elimistössä kalorien polttamiseksi?
Vaikka saatat ajatella kalorien energiantarvetta vain liikunnan kannalta, on tärkeää ymmärtää, että jokainen liike, jonka teet jokapäiväisessä elämässäsi, vaatii ATP:n hajoamista. Siksi elämän ylläpitämiseksi ATP:tä käytetään ja uusitaan jatkuvasti. Koska ATP:n ja PC:n varastoidun ATP:n ja PC:n määrä on niin rajallinen, että se riittää ehkä vain 30 sekunniksi, elimistö on riippuvainen varastoituneista hiilihydraateista, rasvoista ja joskus proteiineista, jotka toimivat ATP:n synteesin varmuusvarastoina. Tämä kyky varastoida näitä elintarvikkeita energiantuotantoa varten mahdollistaa lukuisten fyysisten aktiviteettien, kuten 10 kilometrin juoksun ja maratonin, menestyksekkään suorittamisen.
Korkea-energinen ja nopeasti energiaa tuottava ATP-PC-järjestelmä (josta käytetään nimitystä fosfageenijärjestelmä) tarjoaa hyvin lyhytaikaisen energiavaraston käytettäväksi fyysisissä aktiviteeteissa, kuten kestävyysharjoittelusarjassa tai sprinttien suorittamisessa. Jatkuva lihaskuntoharjoittelu edellyttää glykolyyttisen ja aerobisen energiajärjestelmän käyttöä.
Glykolyyttinen järjestelmä tuottaa energiaa glukoosin (jota on veressä) ja glykogeenin (maksaan ja lihaksiin varastoituneet glukoosimolekyylit) osittaisesta hajoamisesta. Aktiivisten lihasten käyttämä glukoosi hajotetaan epätäydellisesti pyruvaatiksi entsyymivälitteisten vaiheiden sarjassa, jota kutsutaan glykolyysiksi. Glykolyysi tapahtuu solunsisäisessä nesteessä eli sytoplasmassa. Glykolyysistä käytetään joskus nimitystä anaerobinen glykolyysi, koska tämä prosessi tapahtuu ilman happea missään aineenvaihduntavaiheessa. Jokaista aineenvaihduntavaihetta varten tarvitaan kuitenkin erikoistuneita entsyymejä, jotka nopeuttavat reaktioita. Toiminnot, jotka kestävät 30 sekunnista 3 minuuttiin, kuten 400 ja 800 metrin juoksu, riippuvat suuresti glykolyysistä. Yhteenvetona voidaan todeta, että glykolyysi käyttää ainoastaan glukoosin muodossa olevia hiilihydraatteja ATP:n tuottamiseen, mikä tapahtuu ilman hapen läsnäoloa.
Aerobinen aineenvaihdunta on elimistön kolmas ja pitkäikäisin energiajärjestelmä. Sitä kutsutaan mitokondriohengitykseksi, koska tämän järjestelmän reaktiot tapahtuvat solujen erikoistuneissa organelleissa, joita kutsutaan mitokondrioiksi. Termiä hengitys käytetään, koska hiilihydraattien hajoamistuotteet voidaan nyt hapen läsnä ollessa hajottaa kokonaan hiilidioksidiksi (CO2), vedeksi (H2O) ja energiaksi ATP-synteesiä varten. Mitokondrioita on runsaasti eri puolilla lihassoluja, ja ne toimittavat ATP:tä aktiivisesti toimiville lihaksille. Kaikki vähintään kolme minuuttia kestävät fyysiset aktiviteetit ovat ensisijaisesti riippuvaisia mitokondrioiden hengityksestä ATP:n synteesiä varten.
Keskustelussa on tähän asti keskitytty hiilihydraattien hajottamiseen elimistössä ATP:n tuottamiseksi hapen puuttuessa tai läsnä ollessa. Rasvoja, jotka myös vapauttavat ATP:tä, voidaan kuitenkin hajottaa vain hapen läsnä ollessa. Ravinnon rasvojen triglyseridien rasvahapot voidaan pilkkoa kahden hiilen yhdisteiksi, jolloin ne voidaan valmistella pääsemään mitokondriohengityksen energiajärjestelmään. Proteiineilla on hyvin vähäinen rooli ATP:n tuotannossa levossa, ja ne voivat tuottaa vain 10 % kehon energiantarpeesta liikunnan aikana.
Mikä säätelee kehon ATP:n tuotantoa kalorien polton aikana?
Vaikka on olennaista korostaa, että kehon kolme energiajärjestelmää ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa samanaikaisesti ATP:n tuottamiseksi, niiden suhteelliset roolit riippuvat 1) liikunnan kestosta; lyhyestä, kuten sprintit, ja pitkäkestoisesta, kuten yli 10 minuuttia kestävästä liikunnasta, 2) liikunnan intensiteetistä, 3) henkilön kuntoilun tasosta ja kehon koostumuksesta ja 4) henkilön ruokavaliosta. Mikä kehottaa soluja käyttämään enemmän fosfageenijärjestelmää vai siirtymään rasvan ja hiilihydraattien pääasialliseen käyttöön mitokondriohengitysjärjestelmässä? Toisin sanoen, miten solut ohjaavat ja säätelevät sitä, mitkä makroravintoaineet tyydyttävät harjoituksen kaloritarpeen?
Tähän monimutkaiseen mutta kiehtovaan kysymykseen vastataan kahdella metodilla, jotka koskevat aineenvaihdunnan säätelyä harjoituksen aikana. Toinen menetelmä toimii solujen sisällä ja toinen solun ulkopuolella. Molemmat säätelyjärjestelmät aktivoituvat tai estyvät tiettyjen säätelyhormonien vaikutuksesta. Solunsisäinen säätely riippuu keskeisistä entsyymeistä, jotka tarkkailevat ATP:n ja ADP:n (adenosiinidifosfaatti) ja muiden molekyylien tasoja ja estävät tai aktivoivat ATP:n tuotantoa kehon energiantarpeen tyydyttämiseksi sen mukaan, kuinka paljon näitä molekyylejä on läsnä (tai puuttuu). Solunsisäinen säätely on nopeasti reagoivaa ja siten tiiviisti sidoksissa fosfageenijärjestelmään ja glykolyysiin. Toinen tärkeä säätelyjärjestelmä on hormonien aikaansaama solunulkoinen säätely. Hormonit, kuten adrenaliini ja glukagoni, voivat aktivoida entsyymejä, jos lihassolu on alentuneessa energiatilassa, jotta se hajottaisi enemmän glykogeenia glykolyysiä varten. Myös pitkäkestoisen liikunnan aikana adrenaliini ja muut hormonit voivat aktivoida hormoniherkkää lipaasia ja lipoproteiinilipaasia aloittamaan varastoitujen triglyseridien hajottamisen aineenvaihduntaa varten mitokondriohengityksessä.
Voivatko ravintolisät tehostaa kalorienpolttoa?
Ephedra
Monia ravintolisävalmisteita myydään lupauksella, että ne tehostavat kalorienpolttoa ja aiheuttavat laihtumista ilman tarvetta muutoksiin ruokavaliossa ja aktiivisuudessa. Tärkein ainesosa näissä lisäravinteissa, joiden mainostetaan polttavan kaloreita, on efedra tai sen synteettinen vastine, efedriini. Ephedra on nimi alkaloidiaineille, joita esiintyy Ephedra sinica -kasvin ja useiden muiden ephedralajien uutteessa (Betz 1997; Nat Med -tietokanta, s. 400). Alkaloidit ovat kasvien valmistamia typpeä sisältäviä molekyylejä, joilla on merkittäviä vaikutuksia elimistössä; esimerkiksi morfiini on alkaloidi. Efedra tunnetaan myös nimellä Ma Huang tai kiinalainen efedra, ja tämä nimitys löytyy usein lisäravinteen etiketistä, joka antaa viitteitä tuotteen sisältämistä efedriinialkaloideista. Toinen pakkausmerkinnöistä löytyvä ephedra-alkaloideja sisältävä yrtti on Sida cordifoila. Vaikka Ma Huang on merkitty luonnolliseksi, se ei tarkoita, että se on turvallinen. Sillä on samat vaikutukset kuin synteettisellä efedriinillä, jota löytyy reseptivapaista dekongestanttilääkkeistä. Kansanlääketieteessä efedraa käytettiin lyhytaikaisesti nenän vilustumiseen ja astmaan, ja 1900-luvun alussa amerikkalaiset lääkärit määräsivät sitä keskushermostoa stimuloivana aineena (Foster & Tyler, 1999). Uudempi ajatus on käyttää efedraa useita kertoja päivässä useiden viikkojen ajan painonpudotuksen edistämiseksi. Tämä uudempi käyttö juontaa juurensa vuoteen 1972, jolloin tanskalainen yleislääkäri huomasi tahatonta painonpudotusta astmapotilaillaan, jotka käyttivät efedriiniä osana lääkitystään (Greenway, 2001).
Ephedra/kofeiini
Ephedra ravintolisissä, joiden väitetään lisäävän energiaa ja parantavan painonpudotusta, stimuloi sympaattista hermostoa. Yhdessä toisen sympaattisen stimulaattorin, kofeiinin, kanssa efedriinin on osoitettu lisäävän hapenkulutusta ja siten kalorien palamista ihmisillä (Greenway 2000). Useat tutkimukset ovat osoittaneet, että efedriinin ja kofeiinin yhdistelmä tehostaa tehokkaasti painonpudotusta (Boozer, 2002; Greenway, 2001). Synteettistä kofeiinia tai useita erilaisia kofeiinia sisältäviä yrttejä voidaan sisällyttää erilaisiin laihdutusvalmisteisiin. Nimiä yrttejä, joita kannattaa etsiä etiketistä, ovat guarana (Paullinia cupana tai brasilialainen kaakao tai Zoom), kolapähkinä (Cola acuminata, Cola nitida tai Bissey Nut tai Cola Seed; vältä sekaannusta gotu colaan, joka ei sisällä kofeiinia), vihreä tee (Camilla sinensis), Yerba maté (Ilex paraguariensis, maté tai Paraguay Tea tai St. Bartholemews Tea (Nat Med -tietokanta). Kaikki nämä yrtit sisältävät kofeiinia, joka tehostaa Ma Huangin efedra-alkaloidien vaikutusta.
Efedriinin ja kofeiinin yhdistelmän turvallisuus on kyseenalaistettu, olipa kyseessä sitten synteettinen efedriini ja kofeiini tai kasviuutteista löytyvät luonnontuotteet. Vaikka useissa painonpudotukseen tähtäävissä kliinisissä tutkimuksissa on raportoitu vain vähän haittavaikutuksia (Greenway, 2001), ephedran käyttöön on liitetty riittävästi vakavia sydän- ja verisuoni- ja hermosto-ongelmia (kuten levottomuutta, huimausta, unettomuutta, päänsärkyä, heikkoutta, hikoilua, sydämentykytystä, vapinaa) ja kuolemantapauksia, jotka antavat aihetta huoleen (Palevitz, 2002; Haller & Benowitz, 2000). Yhdysvaltain terveysvirasto on hiljattain kehottanut arvioimaan efedraa sisältäviä tuotteita ja suositellut mahdollisimman vahvaa pakollista varoitusmerkintää suojellakseen yleisöä, joka voi ostaa näitä tuotteita vapaasti markkinoilta. Kansainvälinen olympiakomitea, National Football League ja National Collegiate Athletic Association ovat kieltäneet efedriinin käytön, ja Ma Huangia tai kiinalaista efedraa sisältävän tuotteen nauttiminen johtaa todennäköisesti siihen, että urheilijan testi on positiivinen. Health Canada on pyytänyt pysäyttämään sellaisten tuotteiden myynnin, jotka sisältävät yli 8 mg efedriiniä annosta kohti (verkkosivusto). Ei ole kuitenkaan helppoa tietää, kuinka paljon aktiivista efedriiniä ravintolisässä todellisuudessa on. Ravintolisien ephedriiniä koskevien pakkausmerkintöjen on todettu poikkeavan huomattavasti todellisesta sisällöstä. Eräässä tutkimuksessa puolessa 20:stä mitatusta lisäravinteesta pitoisuus poikkesi yli 20 prosenttia pakkausmerkinnöistä. Joissakin testatuissa tuotteissa ei ollut lainkaan efedriiniä. Toisissa tutkimuksissa saman tuotteen erien välinen vaihtelu oli jopa 1000 prosenttia (Gurley, 2000). Näistä vaikeuksista huolimatta jotkut väittävät, että liikalihavuuteen liittyvät riskit ovat suuremmat kuin näiden stimuloivien aineiden, joiden on osoitettu tehostavan kalorienpolttoa ja painonpudotusta, käyttöön liittyvät riskit (Greenway, 2001). Näin ollen efedriiniä/kofeiinia sisältävien ravintolisien turvallisuus on hyvin kiistanalainen (Palevitz, 2002).
Ephedra/kofeiini/aspiriini
Aspiriini on toinen aine, jota usein lisätään kalorienpolttoon myytäviin ravintolisiin. Kehonrakentajat ovat käyttäneet efedriini/kofeiini/aspiriinipinoa synteettisten yhdisteiden kanssa laihduttaessaan kilpailuja varten. Aspiriini estää prostaglandiinin muodostumisen, molekyylin, joka normaalisti muodostuu estämään liikaa noradrenaliinin vapautumista vasteena kaikkeen, mikä stimuloi noradrenaliinin vapautumista. Siksi sekä efedriinin että kofeiinin vaikutukset kestävät pidempään, kun niihin lisätään aspiriinia (Dulloo, 1993). Aspiriinin aktiivinen molekyyli on peräisin molekyylistä, joka on alun perin eristetty pajunkuoresta (useita Salix-lajeja). Siksi mikä tahansa yrtti, joka sisältää luonnollisia aspiriinin kaltaisia molekyylejä, voi pahentaa yrtti Ma Huangin ja minkä tahansa kofeiinia sisältävän yrtin, kuten guaranan, colan tai teen vaikutuksia. Etsi näitä aspiriinia muistuttavia yrttejä etiketistä: paju, valkopaju, haapankuori, mustakoiso, poppeli, makea koivu, talvivihreä (Natural Med -tietokanta).
Synefriini
Luultavasti efedraa ympäröivän kielteisen julkisuuden vuoksi jotkin uudemmat laihdutus- tai kaloripolttoainelisät sisältävät synefriiniä, ja ne väittävät, etteivät ne ole hermostoa stimuloivia. Synefriini muistuttaa efedriiniä, mutta sen vaikutuksista ihmisiin on julkaistu vain vähän tietoja. Se on peräisin Sevillan appelsiinista tai katkerasta appelsiinista (Citrus aurantium), ja erään tuoreen tutkimuksen mukaan sillä näyttäisi olevan vähäisiä vaikutuksia terveisiin aikuisiin (Penzak, 2001). Kuitenkin henkilöitä, joilla on kohonnut verenpaine tai nopea sydämen syke, ja henkilöitä, jotka käyttävät dekongestantteja sisältäviä flunssatabletteja, varoitetaan tällä hetkellä välttämään karvaan appelsiinin käyttöä.
Konjugoitu linolihappo
Konjugoitu linolihappo on erilainen painonpudotukseen myytävä lisäravinne. Tätä monityydyttymätöntä rasvahappoa esiintyy luonnostaan naudanlihassa ja naudanrasvassa, joten monet amerikkalaiset syövät sitä nyt vähemmän kuin aiemmin. Sitä on useita eri muotoja, ja on olemassa huomattavaa näyttöä siitä, että tietyt sen muodot voivat vähentää merkittävästi kehon rasvaa eläimillä (Evans, 2002). Ihmisistä saadut tiedot ovat kuitenkin ristiriitaisia, eikä vaikutusmekanismia eläimissä ole vielä selvitetty. Tässä vaiheessa ei siis tiedetä, edistääkö konjugoitu linolihappo tehostettua kalorienpolttoa.
Kalorienpolttoa edistävien ravintolisien nykytilanne
Mitään kalorienpolttoa edistävistä ravintolisistä, joita myydään, ei voida tällä hetkellä suositella terveellisen ruumiinpainon ylläpitämiseen, joko siksi, että niiden tehoa ihmisillä ei ole vielä osoitettu, tai siksi, että sydän- tai hermosto-ongelmien riskit saattavat olla suuremmat kuin hyödyt. Tämä pätee erityisesti siksi, että jo nyt tiedetään, että on olemassa parempi tapa parantaa kykyä polttaa kaloreita vahingoittamatta terveyttä. Säännöllinen liikunta itse asiassa edistää monia tunnettuja terveyshyötyjä (kuten matalampi verenpaine, parempi verensokerin hallinta, pienempi sydänsairauksien riski, painonpudotuksen ylläpitäminen) yhdessä sen kanssa, että se auttaa sinua polttamaan kaloreita paremmin.
Miten aerobinen liikunta tehostaa kalorienpolttoa?
Ymmärretään varsin hyvin, että minkä tahansa aerobisen liikuntasuorituksen kesto ja voimakkuus vaikuttavat suoraan elimistön kyseisessä liikuntasuorituksessa polttamien kalorien määrään. Tässä jaksossa käsitellään useita lihaksen aineenvaihdunnallisia mukautuksia, jotka tehostavat kalorienpolttoa säännöllisessä aerobisessa liikunnassa.
Aerobinen toiminta perustuu pääasiassa hitaasti nykiviin lihaksiin. Vastauksena aerobiseen harjoitteluun tutkimukset ovat osoittaneet, että hitaasti nykivien kuitujen koko kasvaa 7-22 prosenttia (Wilmore ja Costill, 1999). Kapillaarit ovat verisuonia, jotka muodostavat monimutkaisia verkostoja lihaskudoksen sisällä hapen, hiilidioksidin, veden ja muiden solutuotteiden vaihtoa varten. Kestävyysharjoittelun on osoitettu lisäävän lihassäikeitä ympäröivien kapillaarien määrää 5 prosentista 15 prosenttiin. Lihakseen tuleva happi sitoutuu myoglobiiniin, joka on hemoglobiinin kaltainen molekyyli. Myoglobiini kuljettaa hapen solussa mitokondrioihin mitokondriohengitystä varten. Aerobisen harjoittelun on osoitettu lisäävän myoglobiinipitoisuutta 75-80 prosenttia (Wilmore ja Costill, 1999). Myös mitokondrioiden koko (35 %), lukumäärä (15 %) ja tehokkuus kasvavat säännöllisen kestävyysharjoittelun seurauksena (Wilmore ja Costill, 1999). Lopuksi aerobinen liikunta lisää ravinteiden hajotusreaktioita helpottavien mitokondrioiden hapetusentsyymien tehokkuutta. Tutkimukset ovat osoittaneet, että vapaiden rasvahappojen hapettuminen on 30 prosenttia suurempaa sykliharjoittelevilla miehillä kuin ennen harjoittelua (Wilmore ja Costill, 1999). Kaikki nämä aineenvaihdunnalliset muutokset edistävät huomattavasti kehon parantunutta kykyä polttaa kaloreita tehokkaammin aerobisen harjoittelun aikana.
Miten kestävyysharjoittelu tehostaa kalorienpolttoa?
Kokonaiskehon kalorinkulutuksen suurin komponentti on lepoaineenvaihdunnan (RMR) ylläpitämiseen tarvittava energia. RMR edustaa kaloreita, jotka elimistö tarvitsee levossa kaikkien elintärkeiden prosessien ja järjestelmien, kuten hermoston, sydän- ja verenkiertoelimistön, hengityselimistön, ruoansulatuskanavan ja hormonitoiminnan, tasapainon ylläpitämiseen. RMR:ään vaikuttavat monet tekijät, kuten ikä, sukupuoli, kilpirauhasen toiminta, lääkkeet ja ruokavalio. Lihaskudos on yksi metabolisesti aktiivisimmista kudoksista, jotka vaikuttavat RMR:ään. Campbellin ja kollegoiden (1994) hyvin suunnitellussa ja mielekkäässä tutkimuksessa iäkkäillä (56-80-vuotiailla) miehillä ja naisilla RMR kasvoi 7 % 12 viikon kestävyysharjoittelun jälkeen. Tarkat mekanismit, jotka vaikuttavat RMR:n lisääntymiseen, ovat monimutkaisia, mutta niihin voivat kuulua proteiinien vaihtuvuuden lisääntyminen, erilaisten entsymaattisten reaktioiden lisääntynyt aktiivisuus, glykogeenivarastojen täydentyminen, lihaskudoksen korjautuminen ja aineenvaihduntahormonien lisääntynyt konsentraatio (Campbell ym.).
Mitkä ovat parhaita harjoitteita kalorien polttamiseksi?
Edellisestä keskustelusta käy selväksi, että sekä kardiovaskulaariset että kestävyysharjoittelu-ohjelmat ovat välttämättömiä kalorien kulutuksen optimoimiseksi. Neuvo oppilaita valitsemaan aerobista harjoittelua varten aerobinen harjoittelumuoto, joka käyttää kehon suuria lihaksia jatkuvalla, rytmikkäällä tavalla ja jota heidän on suhteellisen helppo ylläpitää eri harjoitusintensiteeteillä. Valitse harjoitteluun sitoutumista varten sellainen harjoittelumuoto (tai mieluiten -muodot), joka tyydyttää asiakkaidesi henkilökohtaisia kiinnostuksen kohteita, mutta ota samalla aina huomioon mahdolliset loukkaantumisriskit, jotka johtuvat esimerkiksi liikakäytön aiheuttamista ongelmista.
Tärkeä tapa optimoida energiankulutusta aerobisessa harjoittelussa on harjoituksen intensiteetin vaihtelu erilaisilla intervalliharjoittelumalleilla (ks. sivupalkki 1 Intervalliharjoittelusta). Sellaisten harjoitusmuotojen käyttäminen, joita voidaan helposti säätää tai porrastaa sydän- ja hengityselimistön ylikuormittamiseksi, on varsin hyödyllistä. Esimerkiksi juoksumattokävelystä voidaan tehdä paljon haastavampaa nostamalla juoksumatolla olevaa astetta. Pyöräilyn intensiteettiä voidaan tehostaa yksinkertaisesti lisäämällä poljinvastusta. Elliptistä ristikkäisharjoittelua voidaan porrastaa lisäämällä nopeutta, astetta ja/tai vastusta.
Kestävyysharjoittelun osalta ei tällä hetkellä tiedetä, minkälainen kestävyysharjoitteluohjelma on paras kalorinkulutuksen optimoimiseksi, mutta viimeaikaiset tutkimukset jaksotetuilla ohjelmilla ovat kuitenkin osoittaneet erittäin suotuisia tuloksia (Marx ym., 2001). Lukijaa kehotetaan lukemaan IDEA Personal Trainer -lehden marras-/joulukuun 2002 numero, jossa tarkastellaan laajasti nykyaikaista jaksotettua harjoitteluohjelmaa.
Loppuajatuksia
Optimaalinen tapa tehostaa kalorienpolttoa on säännöllinen käyttö oikein suunnitelluilla ja määrätyillä sydän- ja verenkiertoelimistön ja vastuksen harjoitteluohjelmilla. Toivottavasti tämä artikkeli on auttanut sinua arvostamaan ja ymmärtämään paremmin näiden ohjelmien kehittämiseen liittyviä tärkeitä käsitteitä sekä ymmärtämään nykyisiä kiistoja, jotka koskevat kaloreita polttavien lisäravinteiden käyttöä ja huomionarvoisen kalorin elintarvikepohjaista alkuperää.
Betz J.M., Gay M.L., Mossoba M.M., Adams S., & Portz B.S. Ma Huangia sisältävissä ravintolisissä esiintyvien efedriinityyppisten alkaloidien kiraalinen kaasukromatografinen määritys. Journal of the Association of the Analytical Communities International, 80(2):303-315, 1997.
Boozer C.N., Daly P.A., Homel P., Solomon J.L., Blanchard D., Nasser J.A., Strauss R., & Meredith T. Kasviperäinen efedra/kofeiini painonpudotukseen: 6 kuukauden satunnaistettu turvallisuus- ja tehokkuustutkimus. International Journal of Obesity Related Metabolic Disorders, 26(5):593-604, 2002.
Campbell, W.W., Crim, M. C., Young, V.R. & Evans, W.J. Increased energy requirements and changes in body composition with resistance training in older adults. American Journal of Clinical Nutrition, 60:167-175, 1994.
Dulloo A.G. Efedriini, ksantiinit ja prostaglandiini-inhibiittorit: vaikutukset ja vuorovaikutukset termogeneesin stimuloinnissa. International Journal of Obesity Related Metabolic Disorders, 17:S35-40, 1993.
Evans M., Brown J., & McIntosh M. Konjugoidun linolihapon (CLA) isomeerikohtaiset vaikutukset rasvoittumiseen ja rasva-aineenvaihduntaan. Journal of Nutritional Biochemisty, 13:508-516, 2002.
Foster S. & Tyler V.E. Tylers Honest Herbal, 4th ed. Haworth Herbal Press, New York, 1999.
Greenway F.L. Farmaseuttisen ja kasviperäisen kofeiinin ja efedriinin farmaseuttisen ja kasviperäisen kofeiinin ja efedriinin laihdutuskäytön turvallisuus ja tehokkuus. Obesity Review, 2(3):199-211, 2001.
Greenway F.L., Raum W.J., & DeLany J.P. The effect of an herbal dietary supplement containing ephedrine and caffeine on oxygen consumption in humans. Journal of Alternative Complementary Medicine, 6(6):553-5, 2000.
Groff J.L. & Gropper S.S. Advanced Nutrition and Human Metabolism. Wadsworth/Thomson Learning, Belmont, CA, 2000.
Gurley B.J., Gardner S.F., & Hubbard M.A. Content versus label claims in ephedra-containing dietary supplements. American Journal of Health Systems Pharmacology, 57:963-969, 2000.
Haller, C.S. & Benowitz, N.L. Ephedra-alkaloideja sisältäviin ravintolisiin liittyvät haitalliset sydän- ja verisuoni- ja keskushermostotapahtumat. New England Journal of Medicine, 343:1833-1838, 2000.
Marx, J.O., Ratamess, N.A., Nindl, B.C., Gotshalk, L.A., Volek, J.S., Dohi, K., Bush, J.A., Gomez, A.L., Mazzetti, S.A., Fleck, S.J. Hakkinen, K., Newton, R.U. & Kraemer, W.J. Low-volume circuit versus high-volume periodized resistance training in women. Medicine & Science Sports & Exercise. 33 (4):635-643, 2001.
Merrill A.L. & Watt B.K. Elintarvikkeiden energia-arvo…perusta ja johtaminen. Agriculture Handbook No. 74, U.S. Government Printing Office, Washington DC, 1973.
Natural Medicines Comprehensive Database, 3rd Ed. Jellin J.M., editor. Therapeutic Research Faculty, Stockton, CA. 2000.
Palevitz B.A. Harmittomia energizereitä vai vaarallisia lääkkeitä? The Scientist,
16(24): 18-20, 2002.
Penzak S.R., Jann M.W., Cold J.A., Hon Y.Y., Hon Y.Y., Desai H.D., & Gurley B.J. Sevillan (hapan)appelsiinimehu: synefriinipitoisuus ja kardiovaskulaariset vaikutukset normotensiivisillä aikuisilla. Journal of Clinical Pharmacology, 41:1059-63, 2001.
Stedmans Concise Medical Dictionary for the Health Professions. Neljäs painos. Dirckx, J.H., toimittaja. Lippincott, Williams ja Wilkinson. Baltimore, MD. 2001.
Taiz L. & Zeiger E. Plant Physiology, 2nd ed. Sinauer Associates, Inc. Sunderland, MA. 1998.
Tonkonogi M., Krook A., Walsh B., & Sahlin K. Kestävyysharjoittelu lisää luustolihaksen mitokondrioiden stimulaatiota ihmisillä esteröimättömien rasvahappojen vaikutuksesta: uncoupling-proteiinin välittämä vaikutus? Biochemistry Journal 351: 805-810, 2000.
Tonkonogi M. & Sahlin K. Physical exercsie and mitochondrial function in human skeletal muscle. Exercise and Sport Science Reviews 30:129-137, 2002.
Wilmore, J.H. & Costill, D.L. Physiology of Sport and Exercise (2nd Edition). Champaign, IL: Human Kinetics, 1999.
.