Cílem studie je zjistit rozdíly v dietou indukované termogenezi (DIT) mezi dvěma nápoji o různém složení: s převahou bílkovin a s převahou sacharidů (maltodextrinu).
Jednoduché slepé studie se zúčastnilo pět mužů ve věku 26 ± 3,7 let (BMI 24,6 ± 1,7). Každý z účastníků absolvoval dvě měření rozdělená do dvou dnů. V rámci jednoho měření byl nejprve stanoven klidový energetický výdej (REE), následně aplikován testovací pokrm a monitorován REE v postprandiálním období. Ke stanovení REE a energetického výdeje v postprandiálním období byla použita standardní metoda nepřímé kalorimetrie. Energetická densita obou testovacích jídel byla stanovena podle množství beztukové hmoty (7 kcal/kg/ beztukové hmoty). Měření probíhalo v délce 180 min po příjmu testovacího jídla. Ke zjištění významnosti byl použit neparametrický Wilcoxonův párový test a p ≤ 0,05 představovalo hladinu významnosti.
U obou testovacích jídel došlo k okamžitému a trvajícímu zvýšení energetického výdeje nad REE. Celková hodnota DIT u vysokoproteinového (HP) a vysokosacharidového (HC) nápoje v průběhu hodnocené periody dosáhla 51,8 ± 17,2 kcal/180 min a 32,13 ± 13,4 kcal/180 min (p = 0,14). Nebyly zaznamenány statisticky významné rozdíly v postprandiálním energetickém výdeji mezi HP (0,29 ± 0,10 kcal.min-1) a HC (0,18 ± 0,07 kcal.min-1) (p = 0,14). Zvýšený energetický výdej byl pozorován i po uplynutí 3 hodin. Zjištěná DIT u HP byla vyšší (8,7 ± 2,9 %) ve srovnání s HC (5,4 ± 2,3 %) (p=0,14).
Složení stravy hraje zásadní roli v metabolických procesech. Zjistili jsme, že navýšení energetického výdeje nad klidové hodnoty je po příjmu bílkovin a maltodextrinu srovnatelné.
Energetický výdej člověka lze zjednodušeně rozdělit do 3 základních komponent: basální energetický výdej, energetický výdej při pohybové aktivitě a termický vliv stravy. Termický vliv stravy nebo také dietou indukovaná termogeneze (DIT) reprezentuje navýšení energetického výdeje nad klidové (bazální) hodnoty související s trávením, vstřebáváním, skladováním a úvodními kroky metabolismu živin. Energie spojená s asimilací živin u smíšené stravy při vyrovnané energetické bilanci představuje 5–15 % z celkového denního energetického výdeje (Westerterp, 2004). Zvýšení energetického výdeje je úměrné energetické densitě a složení stravy. Bílkoviny stimulují termogenezi výrazněji než sacharidy nebo tuk (Stipanuk, 2006). Acheson a kol. (2011) uvádí, že vliv na energetický metabolismus u mladých mužů s normální hmotností má také původ bílkovin a různé druhy bílkovin. Podobně také Blaak a Saris (1996) zjistili odlišnou odezvu v postprandiální termogenezi po příjmu různých typů sacharidů.
V současné době patří sportovní nápoje a náhražky potravin ve formě prášků rozpustných ve vodě ke standardní formě suplementace u sportujících jedinců. Neméně významnou roli hrají náhražky stravy u osob redukujících hmotnost (Scott a Devore, 2004). Jsou využívány rozdílné zdroje bílkovin i sacharidů. Byla popsána rozdílná odezva metabolismu a termický vliv po příjmu sacharózy a maltodextrinu (Prat-Larquemin a kol., 2000).
Vztah mezi bílkovinami a maltodextrinem a jejich vzájemná komparace dosud studována nebyla. Rovněž interindividuální charakteristiky jako jsou tělesná zdatnost a složení těla a jejich vliv na DIT zůstávají neobjasněny.
Cílem studie je zjistit rozdíly v postprandiální odpovědi mezi dvěma nápoji o různém složení: s převahou bílkovin a s převahou sacharidů (maltodextrinu). Podle aktuálního stavu poznatků předpokládáme, že termický vliv po příjmu bílkovin bude signifikantně vyšší ve srovnání s termickým vlivem po příjmu maltodextrinu.
Metodika
Výzkumný soubor
Výzkumný soubor tvořilo 5 studentů (muži) z Fakulty sportovních studií Masarykovy univerzity (věk, 26 ± 3,7, výška, 182,5 ± 4,5 cm, tělesná hmotnost, 82,1± 8,9 kg). Účastníci studie byli nekuřáci, neužívali žádnou medikaci, která by mohla výsledek ovlivnit a měli stabilní tělesnou hmotnost v posledních šesti měsících. Dále se jedinci věnovali pravidelné pohybové aktivitě posledních 12 měsíců v rozsahu více jak 6 hod/týden. V tabulce 15 je bližší charakteristika výzkumného vzorku. Data jsou uvedena jako průměr se směrodatnou odchylkou (± SD).
Tabulka 15 Charakteristika výzkumného vzorku (± SD)
|
Charakteristiky |
Soubor (n=5) |
|
Věk (roky) |
26,3 ± 3,7 |
|
Tělesná hmotnost (kg) |
82, ± 8,9 |
|
Tělesná výška (cm) |
182,5 ± 4,5 |
|
Index tělesné hmotnosti (kg/m2) |
24,6 ± 1,7 |
|
Podíl tukové hmoty (%) |
9,4 ± 0,9 |
|
Beztuková hmota (kg) |
73,2 ± 8,9 |
|
Klidový metabolismus1 (kJ/day) |
9519,6 ± 781,4 |
Poznámka: 1 klidový metabolismus – uvedená hodnota představuje průměrnou hodnotu ze dvou měření.
Obr. 7 Analyzátor složení těla InBody 230
Laboratorní protokol
Výzkum probíhal na Fakultě sportovních studií. Všichni zúčastnění absolvovali dvě návštěvy (laboratorní měření) s odstupem min. 1 týden. Do laboratoře dorazili městskou dopravou, popřípadě autem. Všichni byli instruování k dodržení režimu 24 hod před měřením (bez náročné pohybové aktivity, bez konzumace alkoholu a kofeinových nápojů, poslední jídlo 12 hod před měřením). Pro úplnost si jedinci 3 dny před měřením zaznamenávali jídelníček pro následnou kontrolu a zpřesnění naměřených údajů. Energetický výdej byl stanoven standardní metodou nepřímé kalorimetrie s využitím komplexní kardiopulmonární metabolické jednotky Cortex MetaLyzer 3B (obr. 8).
Obr. 8 Kardiopulmonární metabolická jednotka Cortex MetaLyzer 3B (analyzátor)
Měření probíhala dopoledne, se zahájením v 7:00 hod. Podmínky měření byly u obou testovacích jídel identické. Po 15 min v klidovém režimu bylo zahájeno zaznamenávání klidového energetického výdeje. Záznam byl ukončen po dosažení setrvalého stavu. Setrvalý stav byl definován podle spotřeby a produkce dýchacích plynů a vzájemného respiračního poměru (RER) následovně: V’CO2 ≤ 10 %, V’O2 ≤ 10 %, RER ≤ 5 % (Reeves et al., 2004). Uvedené hodnoty musel jedinec splňovat po dobu minimálně 5 min. Pokud se tak nestalo, měření klidového energetického výdeje bylo ukončeno po 15 minutách a hodnoty setrvalého stavu vyhledány manuálně.
Po stanovení REE byl podán testovací pokrm s energetickou densitou vymezenou podle beztukové hmotnosti (7 kcal/kg/beztukové hmoty). Čas určený na konzumaci nápoje byl stanoven na 10 min. Tabulka 16 prezentuje vlastnosti zvolených testovacích pokrmů.
Tabulka 16 Charakteristika testovacích pokrmů (ve 100 g / sypké směsi)
|
Testovací pokrm1 |
Energetická hodnota (kj / kcal) |
Bílkoviny (g) |
Sacharidy (g) |
Tuk (g) |
Vláknina |
|
HP |
362 / 1534 |
85 (mléčná bílkovina: syrovátka-lactalbuminy / lactoglobuliny, sušený vaječný bílek) |
1,5 (aspartam, asesulfam-K) |
1,5 |
1 (guarová guma) |
|
HC |
400 / 1680 |
0 |
100 (maltodextrin) |
0 |
Poznámka: 1 HP = hyperbílkovinný nápoj; HC = hypersacharidový.
Následovalo šest půlhodinových bloků, během kterých byl opět nepřímou kalorimetrií zaznamenáván klidový metabolismus v období po příjmu testovacího pokrmu. Pouze závěrečných 10 min z každého půlhodinového bloku bylo monitorováno a data zaznamenávána. Během měření leželi jedinci v klidu, nehybně a bez slovní komunikace na lůžku. Po zbytek času byli v klidu, mohli komunikovat, číst si, poslouchat hudbu. Měření probíhalo za shodných teplotních podmínek.
Nebyl hodnocen odpad dusíku. Energetický výdej a respirační kvocient byl kalkulován ze spotřeby O2 a produkce CO2 podle Weirovy formule (Weir, 1949). Kardiopulmonální metabolická jednotka Cortex MetaLyzer 3B monitorovala ventilaci dech po dech (průměrný počet analyzovaných nádechů byl 11). Jedinci měli masku individuální velikosti (47 nebo 49 ml) (obr. 9). Data byla zaznamenávána softwarem MetaSoft .
Obr. 9 Maska s fixačním páskem na hlavu
Tělesné složení bylo hodnoceno bioelektrickou impedanční analýzou s využitím přístroje InBody 230 (obr. 7). Složení těla bylo měřeno před zahájením laboratorního měření.
Statistika
Hodnoty jsou prezentovány jako průměr a směrodatná odchylka (± SD). Statisticky významné změny v postprandiálním období po příjmu testovacího pokrmu byly zjišťovány neparametrickou statistikou. Metabolická odpověď a srovnání testovacích pokrmů bylo vyjádřeno průměrnou hodnotou a použit Wilcoxonův párový test. Hladina významnosti byla stanovena pro hodnoty p≤0,05. Variační rozpětí (CV) klidového metabolismu bylo měřeno jako,
kde s je standardní odchylka vzorku a je průměrná hodnota vzorku.
Výsledky
U obou testovacích jídel došlo k okamžitému a trvajícímu zvýšení energetického výdeje nad REE. Celková hodnota DIT u vysokoproteinového (HP) a vysokosacharidového (HC) nápoje v průběhu hodnocené periody dosáhla 51,8 ± 17,2 kcal/180 min a 32,13 ± 13,4 kcal/180 min (p = 0,14). Nebyly zaznamenány statisticky významné rozdíly v postprandiálním energetickém výdeji mezi HP (0,29 ± 0,10 kcal.min-1) a HC (0,18 ± 0,07 kcal.min-1) (p = 0,14) (tabulka 17). Zvýšený energetický výdej byl pozorován po uplynutí 3 hodin u obou testovacích pokrmů. Zjištěná procentuelní DIT byla vyšší u HP (8,7 ± 2,9 %) ve srovnání s HC (5,4 ± 2,3 %) (p = 0,14).
Tabulka 17 Výsledné hodnoty termického vlivu stravy u obou testovacích pokrmů
|
Proměnná |
Bílkoviny |
Sacharidy (maltodextrin) |
p |
|
RMR (kcal/min) |
1,55 ± 0,15 |
1,59 ± 0,11 |
0,46 |
|
D DIT (kcal/min) |
0,29 ± 0,10 |
0,18 ± 0,07 |
0,14 |
|
D DITadj (kcal.kg FFM-1.60min-1) |
0,24 ± 0,08 |
0,15 ± 0,05 |
0,14 |
|
SDIT (kcal/180 min) |
51,8 ± 17,21 |
32,13 ± 13,38 |
0,14 |
|
DIT (%) |
8,74 ± 2,90 |
5,42 ± 2,26 |
0,14 |
Poznámka: Získané hodnoty v tabulce jsou vyjádřeny jako průměr a směrodatná odchylka (± SD). Použité zkratky: RMR = průměrný klidový metabolismus; DIT = dietou indukovaná termogeneze; D DIT = (30–180 min) – RMR; DIT total = ([30-180 min] - RMR) ] ´ 180 min; DIT (%) = SDIT /přijatá energie (převzato z Poehlman a kol., 1988).
Diskuse
Dosud nebyla publikována žádná práce srovnávající efekt maltodextrinu a bílkovin na postprandiální termogenezi. V příbuzné studii Scott a Devore (2005) zjistili, že vysokoproteinový rozpustný nápoj vyvolá signifikantně vyšší termickou odpověď v období 3 hod po přijetí ve srovnání s vysokosacharidovým rozpustným nápojem. Obecně platné a publikované hodnoty termického vlivu stravy jsou odlišné pro bílkoviny (20–30 %), tuky (0–3 %) a sacharidy (5–10 %) (Westerterp, 2004). Naše výsledky ovšem nepotvrdily dominantní roli bílkovin. Zjištěný termický vliv vysokobílkovinného nápoje dosáhl 8,7 % vs. 5,4 % u vysokosacharidového nápoje. Vliv maltodextrinu nebyl doposud dobře popsán. Navíc jsme nenašli práci věnovanou vlivu maltodextrinu na klidový metabolismus.
Compher a kol. (2006) ve svém obsáhlém zkoumání zaměřeném na hodnocení klidového metabolismu uvádí, že většina studií termického vlivu stravy se provádí po dobu 6 hodin po přijetí testovacího pokrmu. Kratší doba měření zcela nepokryje kompletní asimilaci živin. My jsme na základě obdobných studií, zaměřených na dobu trvání termického vlivu, stanovili 180 min dobu měření. Rovněž jsme vzali ohled na nižší energetickou hodnotu testovacích pokrmů (512 ± 62,5 kcal). Zvolená energetická hodnota testovacích pokrmů korespondovala s podobnými studiemi termického vlivu (Denzer a Young, 2003; Poehlman a kol., 1988).
Přesto zůstal energetický výdej po uplynutí tří hodin nad úrovní klidového energetického výdeje u obou testovacích pokrmů. To znamená, že termický vliv stravy přetrvával i po tomto úseku. Graf 1 ukazuje křivku postrandiálního energetického výdeje a klesající trend u obou pokrmů. Můžeme odhadnout, že přibližně 90 % z celkového termického vlivu vysokobílkovinného pokrmu bylo zachyceno za 3 hod. Neúplnou asimilací živin můžeme vysvětlit nižší změřený termický vliv vysokobílkovinného jídla (8,7 %) proti obecně platným hodnotám. Snažili jsme se také eliminovat další z faktorů negativně ovlivňujících výsledek (neklid jedinců na lůžku, zbytečné pohyby atd.) (Poehlman a kol., 1988).
Poživatelnost a chutnost nápoje mohou být další z faktorů determinujících výsledek. Většina jedinců dobře tolerovala bílkovinný nápoj, na rozdíl od maltodextrinu. Maltodextrin (ologosacharid s nesladkou chutí) podle LeBlanca a Labrie (1997) může mít nižší termický efekt než obdobné množství sacharidů se sladkou chutí. Podobné závěry uvádí Wallis a kol. (2005), který podával maltodextrin během zátěže a sledoval energetickou odezvu.
Chyby spojené s metodou nepřímé kalorimetrie a měřením postprandiálního energetického výdeje mohou být v některých případech vysvětleny technickou závadou vedení inspirovaného vzduchu do analyzátoru, nesprávnou kalibrací přístroje, kolísajícími hladinami frakce O2 v inspirovaném vzduchu, nebo acidobazickou nerovnováhou organismu. Snažili jsme se vyvarovat všech možných negativních jevů s vlivem na klidový energetický výdej. Průměrná intraindividuální variabilita klidového metabolismu byla 2,12 ± 2,28 %. Průměrná interindividuální variabilita klidového metabolismu byla vyšší a dosáhla 7,9 %. Změřená inter- a intraindividuální variabilita spadá do obecně akceptovaných limitů popsaných Baderem a kol. (2005). Oba výsledky tedy svědčí o vyšší reliabilitě změřených dat a přesnosti měření.
Limitujícím faktorem studie byl rozměr výzkumného souboru. Přesto, že jsme zjistili rozdíly v termickém vlivu testovacích pokrmů, malý počet probandů může mít vliv na interpretaci dat. Zjištěné nesignifikantní rozdíly jsou v rozporu s naší vstupní hypotézou. V současné fázi výzkumu nemůžeme posoudit, do jaké míry ovlivňují termický vliv stravy tělesné složení a úroveň trénovanosti. Rozšiřující výzkum je nezbytný k validaci výsledků.
Shrnutí
Složení stravy hraje zásadní roli v metabolických procesech. Výsledky studie naznačily, že navýšení energetického výdeje nad klidové hodnoty je po příjmu bílkovin a maltodextrinu srovnatelné. Rovněž se ukázalo, že délka měření hraje významnou roli v metodice nepřímé kalorimetrie. Fáze výzkumu neumožňuje přesnější interpretaci získaných dat. Zjištěný rozdíl v termickém vlivu testovacích pokrmů má minimální praktickou aplikovatelnost. Přesto naše výsledky charakterizují odezvu příjmu maltodextrinu ve srovnání s příjmem bílkovin v klidu.
Graf 1 Srovnání termického vlivu stravy testovacích pokrmů po dobu 180 min.
