Neljä energiankulutuksen lajia – dieetit vaikuttavat kaikkiin

Tämä on ”säästöliekki” revisited. Energiankulutuksen väheneminen dieetin aikana on paljon monimutkaisempi juttu kuin aiemmin olin ajatellut.

Laihduttaminen vaikuttaa kaikkiin neljään energiankulutuksen lajiin, ei siis pelkästään lepoenergiankulutukseen (1,2). Säästöliekin tasossa on huomattavia yksilöllisiä eroja. Nämä erot selittävät, miksi kilojen karistaminen on toisilla sitkeämmässä kuin muilla.

Ennen kuin lähdemme tarkastelemaan laihduttamisen aikaisia muutoksia, lyhyt energiankulutuksen lajien esittely.

Lepoenergiankulutus

Lepoenergiankulutus mitataan rauhallisesti maatessa aamulla, ennen mitään syömistä.  Sen englanninkielinen vastine on basal metabolic rate. Lepoenergiankulutus koostuu elimistön perustoiminnoista, joita on paljon.

Kuvassa näkyy miten elinten lepoaktiivisuudessa on suuria eroja. Aivot, maksa, sydän ja munuaiset – yhteispaino vajaat neljä kiloa – kuluttavat yhdessä yli kaksi kertaa enemmän kuin lähes kolmekymmentä kiloa painava lihasmassa. Rasvakudos tulee toimeen hyvin vähällä energialla.

Lepoenergiankulutuksen määrittäminen on yksinkertaista epäsuoralla kalorimetrialla. ”Epäsuora” tarkoittaa, että energiankulutus lasketaan hapenkulutuksen ja hiilidioksidin tuoton perusteella. Vuoteella lepäävän henkilön päähän asetetaan iso läpinäkyvä huppu, jonka avulla laite mittaa näiden kaasujen muutoksia.

Nykyisessä istumavoittoisessa elämänrytmissä lepokulutuksen osuus vuorokauden kokonaisenergiankulutuksesta keskimäärin 60 % (1,2).

Ruokakulutus

Pureskelu, mahalaukun vatkausliikkeet, suolen peristaltiikka sen kuljettaessa ravintoa eteenpäin ja ruoansulatusentsyymien tuottaminen vaativat energiaa. Sitä tarvitaan myös ravintoaineiden siirtämiseen ohutsuolesta verenkiertoon ja niiden käsittelyyn maksassa ja muissa elimissä. Näistä koostuu ruokakulutus, englanniksi thermic effect of food.

Ruokakulutus on keskimäärin 10 % kokonaiskulutuksesta.

Liikehdintä

Käytän tässä jutussa sanaa liikehdintä tarkoittamaan englanninkielistä termiä spontaneous physical activty (3). Ilmiöstä käytetään myös nimitystä NEAT, non exercise activity thermogenesis.

Se on lihasten käyttöä, jolla ei ole mitään tietoista päämäärää tai tarkoitusta. Liikehdintä tarkoittaa asennon vaihtelemista istuessa, elehtimistä keskustelun aikana jne. Joku istuu kuin viilipytty, toinen vaihtaa asentoaan tiuhaan ja saattaa vatkata jalkojaan lattialla. Intensiivisesti ajatellessaan joku istuu paikallaan katse suunnattuna yläviistoon, toinen kulkee otsa rypyssä edestakaisin huoneessaan.

Liikehdintä on ei-tahdonlaista toimintaa, joka määräytyy biologisista syistä. Yksilölliset erot liikehdinnässä johtuvat geeneistä. Omaan liikehdintäänsä voi tietoisesti vaikuttaa vain vähän.

Liikehdintä on hyvin kevyttä lihastyötä, mutta koska se vaikuttaa koko valveillaolon ajan, noin kymmenen prosenttia kokonaiskulutuksesta menee liikehdinnän piikkiin (1). Yksilöllinen vaihtelu on suuri. Eräässä kokeessa liikehdinnän kulutus vuorokaudessa vaihteli 100 – 680 kilokalorin välillä (4).

Liikunta ja muu lihasten käyttö

Tutkijat määrittelevät physical activity käsitteeseen kaiken lihastyön, jolla on jokin tietoinen tarkoitus. Kun nousemme sohvalta käymään jääkaapilla tai juoksemme maratonin ja kaikki siltä väliltä on fyysistä aktiivisuutta.

Koska ”fyysinen aktiivisuus” on kahden vierasperäisen sanan muodostama hankala termi, käytän tässä kirjoituksessa sanaa liikunta tarkoittamaan samaa. Se sisältää siis myös puiden hakkuun, kasvimaan perkauksen, punttien nostelun ja muun lihastyön, joissa käytetään lihaksia mutta työskennellään paikallaan.

Liikunnan osuus kokonaiskulutuksesta on nykyajan ihmisellä keskimäärin noin 30 %. Keskiarvon taakse kätkeytyy runsaasti vaihtelua. Paljon liikkuvilla sen osuus voi olla yli 50 %, sohvaperunoilla 10 – 20 % (1,2).

Lepo- ja ruokakulutus vähenevät laihduttaessa

Tiukalla dieetillä elimistö pyrkii säästämään energiankulutuksessa, jolloin lepokulutus pienenee. Myös ruokakulutus vähenee, koska elimistö käsittelee vähemmän ruokaa. Nämä ilmiöt on tunnettu jo hyvin pitkään. Vähemmälle huomiolle on jäänyt, että sekä lepokulutuksen että ruokakulutuksen vähenemässä on suuria yksilöllisiä eroja.

Otan tähän esimerkkinä Yhdysvalloissa tehdyn tutkimuksen, johon osallistui 12 reilusti lihavaa henkilöä (5). Alussa heille tehtiin perusteellisiä energiankulutuksen mittauksia normaalin ravinnonsaannin, täydellisen paaston ja reilun ylisyönnin päivinä.

Vuorokauden täyden paaston aikana lepokulutus väheni keskimäärin 218 kcal eli 9,4 %. Kulutuksen vähenemä vaihteli paljon eri yksilöillä: alin mitattu vähenemä oli 5 % ja ylin 12 %

Päivänä, jolloin koehenkilöt söivät kaksi kertaa tavallista enemmän, heidän ruokakulutuksensa nousi keskimäärin 7,6 %. Yksilölliset erot olivat vielä suuremmat kuin säästöliekissä, 0 – 17 %.

Tutkimukseen osallistujat jaettiin kahteen ryhmään sen perusteella, paljonko energiankulutus aleni paaston aikana ja nousi ylisyödessä (kuva). Thrifty eli ”säästäjät” -ryhmässä paaston aikana energian kulutus laski tavallista enemmän ja ylisyönnin aikana nousi vähemmän. Spendthrift (”tuhlaajat”) -ryhmässä muutokset olivat päinvastaisia: vähäisempi säästöliekki ja suurempi lisäys ylisyödessä.

Käytetyt termit ”tuhlaajat” ja ”säästäjät” ovat liian radikaaleja kuvaamaan tilannetta. Paastonajan kulutuksen vähenemä ilmaantui kaikille, ei paastossa kenelläkään mitään tuhlaamista todettu. Oikeasti ryhmät olivat ”enemmän säästävät” ja ”vähemmän säästävät”.

Tutkimukseen osallistuneet henkilöt laihduttivat tiukalla dieetillä kuusi viikkoa. Paino putosi miehillä keskimäärin 9,5 kiloa ja naisilla 7,3 kiloa, mutta tulos vaihteli paljon eri yksilöillä. ”Vähemmän säästävillä” laihtumistulos oli parempi kuin ”enemmän säästävillä”.

Myös liikehdintä ja liikunta vähenevät

Ihmisen energian kulutuksen muutoksia voidaan tarkemmin tutkia aineenvaihduntakammiossa (metabolic chamber), joissa oleskelevien henkilöiden hapenkukutusta ja hiilidioksidin tuottoa mitataan jatkuvasti. Näissä kokeissa on hämmästyttävästi todettu, että lepo- ja ruokakulutuksen vähentyminen selittää korkeintaan puolet dieetin aiheuttamasta kokonaisenergiankulutuksen pienenemisestä (1,2,6). Tämä merkitsee, että dieetti vähentää myös liikehdinnän  ja liikunnan kulutusta.

Tutkimuskammioon sijoitetut liiketutkat ovat paljastaneet, että laihduttajat liikehtivät selvästi vähemmän dieetin aikana (1). Nykyisten aktiivisuusmittareiden avulla on todettu, että myös liikuntaan liittyvä kulutus vähenee. Eräässä tutkimuksessa (7) ylipainoisten henkilöiden päivittäisen liikunnan energiankulutus oli ennen laihduttamista keskimäärin 945 kcal päivässä. Kahdeksan viikon tiukan dieetin lopussa se oli 30 % pienempi (730 kcal).

Liikunnan kulutuksen väheneminen dieetin aikana voidaan selittää lihastyön tehokkuuden lisääntymisellä. Eräässä kokeessa 10 % painon pudotus lisäsi polkupyöräergometrin polkemisen tehokkuutta 26 % (8). Tehokkuuden kasvu todettiin etenkin rauhallisen ja kohtalaisen liikunnan aikana, intensiivisessä liikunnassa muutos oli vähäinen. Suurempi tehokkuus johtuu ainakin osittain siitä, että laihduttaneiden lihassolut käyttävät energiantuottoon suuremmassa määrin rasvahappoja kuin glukoosia (9).

Evoluution tekosia tämäkin

Luonnon tilassa eläneillä kaukaisilla esi-isillämme ja -äideillämme riittävä kaloreiden ja ravinnon saanti oli elämän ja kuoleman kysymys. Jokainen heistä joutui kokemaan niukan ravinnon aikoja. Niiden ylitse pärjäsivät ne, jotka vähentyneiden kaloreiden aikana onnistuivat alentamaan energian tarvettaan. Satojen tuhansien vuosien aikana hioutunut energian säästö auttoi ratkaisevasti ihmislajia selviämään.

Menneinä aikoina säästöliekki takasi menestymisen. Nykyisessä runsaassa ruokamaailmassa tästä ominaisuudesta on haittaa, koska se hidastaa laihtumista. Onneksi haitta ei ole kovin suuri, sillä säästöliekki ei estä kenenkään laihduttamista, se vaan hidastaa sitä.

Voiko laihtua ilman säästöliekkiä?

Säästöliekkitutkimuksissa on useimmiten käytetty radikaaleja laihdutusdieettejä, koska tällöin laihduttamiseen liittyvät energia-aineenvaihdunnan muutokset saadaan selvemmin esille. Usein laihdutuskeinona on ollut erittäin niukkaenergiainen dieetti eli VLCD (very low calorie diet), jossa energiansaanti on korkeintaan 800 kilokaloria päivässä, mikä on noin kolmasosa vuorokauden kulutuksesta.

Kulutus on vähentynyt myös lievemmillä dieeteillä, joissa kaloreiden saanti on ollut 25 – 35 % normaalia pienempi (10,11). Vähennys merkitsee noin 600 – 800 kilokalorin nipistystä normaaliruoasta.

Näillä dieeteillä luonnollisesti kaikki testihenkilöt ovat laihtuneet, koska säästöliekistä huolimatta energiansaanti jäi selvästi pienemmäksi kuin kulutus. Erot säästöliekin asteessa vaikuttavat laihtumisnopeuteen. ”Tehokkaammin energiaa  säästävillä” kilot putoavat hitaammin kuin ”vähemmän säästävillä”.

Voiko säästöliekin välttää, jos laihduttaa verkkaista tahtia?

Mieleeni on jäänyt kaksi miestä, jotka painonhallintaa käsittelevän luentoni jälkeen ovat tulleet kertomaan kokemuksistaan. Toinen kertoi laihtuneensa kymmenen kiloa lautasmallin avulla. Toisen paino oli pudonnut reilusti sen jälkeen, kun hän oli ryhtynyt käyttämään pienempiä annoksia. Säästöliekki lienee vähäinen näin rauhallisessa kaloreiden vähentämisessä. Kirjassani Vähennä kaloreita ilman dieettiä kerron enemmän keinoista, joilla paino voi alentua loivaan tahtiin.

Alemmassa painossa energiankulutus on pienempi

Vielä on syytä palauttaa mieleen, että alentuneessa painossa polttoaineen eli kaloreiden tarve on kaikilla pienempi lopun elämää. Tämä ei ole tiukan laihduttamisen aiheuttama säästöliekki vaan fysiikan lakien määräämä ilmiö. ”Pienempi kone” toimii vähemmällä energialla.

Alentuneen painon vaikututusta energian kulutukseen voi arvioida likimääräisellä muistisäännöllä: 15 kilon painon alenema vähentää vuorokauden kulutusta runsas 500 kcal. Siitä keskimäärin puolet menee lepo- ja ruokakulutuksen piikkiin – pienemmän kropan huoltamiseen riittää vähempi. Toinen puolikas johtuu siitä, että 15 kiloa kevyemmän kropan liikuttamiseen tarvitaan vähemmän energiaa (12).

Kirjallisuutta

1. Dulloo AG, Schutz Y. Adaptive thermogenesis in resistance to obesity therapies: Issues in quantifying thrifty energy expenditure phenotypes in humans. Curr Obes Rep 2015;4:230-40.
2. Westerterp KR. Control of energy expenditure in humans. Eur J Clin Nutr 2017;71:340-4.
3. Kotz CM, Perez-Leighton CE, Teske JA ym. Spontaneous physical activity defends against obesity. Curr Obes Rep 2017;6:362-70.
4. Ravussin E, Lillioja S, Anderson TE ym. Detreminants of 24-hour energy expenditure in man. J Clin Invest 1986;78:1568-78.
5. Reinhardt M, Thearle MS, Ibrahim M ym. A human thrifty fenotype associated with less weight loss during caloric restriction. Diabetes 2015;64:2859-67.
6. Leibel RL, Rosenbaum M, Hirsch J. Changes in energy expenditure resulting from altered body weight. New Engl J Med 1995;332:621-8.
7. Camps SGJA, Verhoef SPM, Westerterp KR. Weight loss-induced reduction in physical activity revovers during weight maintenance. Am J Clin Nutr 2013;98:917-23.
8. Rosenbaum M, Vandenborne Km Goldsmith R ym. Effects of experimental weight perturbation on skeletal muscle work efficiency in human subjects. AmJ Physiol Regul Integr Comp Physiol 2003;285:R183-92
9. Goldsmith R, Joanisse DR, Gallagher D. Effects of experimental weight perturbation on skeletal muscle work efficiency, fuel utilization, and biochemistry in human subjects. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2010 Jan; 298(1): R79–R88.
10. Heilbronn LK, de Jonge L, Frisard MIF. Effect of 6-month calorie resrtriction on biomarkers of longevity, metabolic adaptation, and oxidative stress in overweight individuals. JAMA 2006;295:1539-48.
11. Müller MJ, Bosy-Westphal A. Adaptive thermogenesis with weight loss in humans. Obesity 2013;21:218-28.
12. Weigle DS, Brunzell JD. Assessment of energy exenditure in ambulatory reduced-obese subjecs by the techniques of stabilization and exogenous weight replacement. Int J Obes 1990;14 Suppl : 69-77.