ד"ר סטיב פיני – דיאטה קטוגנית וביצועים גופניים

מאמר זה מוגש כשירות לציבור. הזכויות על התוכן שייכות לכותבי המאמר המקורי. את המאמר המקורי ניתן למצוא בכתובת הזאת.

תרגום: זהר אמין.

תקציר

ביצועים פיזיים לקויים הינם תוצאה נפוצה אך אינו מחויבת במציאות, של דיאטה דלת פחמימות. מחקרים על התרבות האינואיטית המסורתית מצביעים על כך שניתן לקיים אימוני סיבולת במקביל לתזונה קטוגנית. כל זאת לאחר זמן הסתגלות, התאמה של רמות נתרן ואשלגן, והגבלה של צריכת חלבון ל15-25% מסך האנרגיה היומית המושקעת.

מבוא

לדעתם של רוב הרופאים והתזונאים, הפחמימות חייבות להוות מרכיב עיקרי בצריכת האנרגיה היומית, וזאת על מנת לאפשר תנאים אופטימלייים לביצוע פעילות גופנית רציפה [1]. קונצנזוס זה מבוסס על רשימה של מחקרים שבוצעו ופורסמו במאה השנים האחרונות, המקשרים את מאגרי הגליקוגן בשרירים לפעילות גופנית בעצימות גבוהה. חיזוק נוסף לכך ניתן על ידי הניסיון הקליני של רופאים רבים, שהמטופלים שלהם ניזונים מדיאטות דלות פחמימה. לעתים קרובות מטופלים אלו מתלוננים על סחרחורת, חולשה ותשישות.

במהלך הזמן, הלך ונבנה קונצנזוס בצורך בפחמימות לפעילות גופנית עצימה, ואילו תרבויות הציד טהורות האחרונות בקרב ילידי צפון אמריקה הלכו ונתמעטו עקב השפעות תרבותיות אירופאיות. בין 1850 ל -1930, הצריכה השוטפת של פחמימות התפשטה צפונה מארצות הברית דרך מרכז קנדה, שם העמים הילידים צרכו עד אז את הפחמימות לכל היותר כרכיב תזונה עונתי. עם זאת, הקבוצה האחרונה שעוד שימרה את התזונה המסורתית הייתה של האינואיטים מהאזורים הקנדיים ואלסקה הארקטית. למרבה המזל, קבוצות אלו הספיקו לעבור תחת תצפיות מדעיות מודרניות עוד לפני שהשינוי התרבותי האירופי הספיק לחדור באופן משמעותי. הדיווחים של מדענים מוקדמים אלו מרמזים על כך שהאינואיטים חיו את חייהם ללא הפרעות או בעיות פיזיות כלשהן למרות שתזונתם הייתה למעשה ללא כל פחמימות כלל.

יהיה מעניין ומאתגר להבין כיצד ניתן להסביר את הפרספקטיבות המנוגדות הללו. מצד אחד ריבוי מחקרים קליניים המצביעים על העדפת פחמימות ומאידך תצפיות על חיי רווחה פיזיים בתרבויות מסורתיות ללא פחמימות כלל. מאמר זה יסקור את התצפיות בקרב האינואיטים של אותם מדענים מוקדמים , ויעקוב אחר המחלוקת שהם עוררו בקרב תזונאים במאה האחרונה. כמוכן, המאמר ינצל חלק מהלקחים שנשכחו מתרבות האינואיטים על מנת להסביר כיצד יכולים להישמר חיי רווחה וביצועים פיזיים בהעדר צריכת פחמימות משמעותית בתזונה.

מקורותיה של תפיסת "עליונות הפחמימות"

עד לפיתוחה של החקלאות במהלך אלפי השנים האחרונות, הייתה צריכת הפחמימות תלויה בזמינותן בטבע. חלק מהקבוצות התאימו עצמן לציד ודיג לשם קיומן, ובשל כך יכולות היו לעבור לאזורים קרים ולאחר מכן לאזורים הארקטיים. באזורים אלו הגישה לדגנים, אגוזים ופירות הינה מוגבלת והכתיבה תלות מתמשכת בשומן וחלבון כמקור עיקרי לאנרגיה בתזונה. עם התפתחותה של החקלאות פותחה גם היכולת לגדל ולאגור תבואה, שאפשרה לחברה לקבוע את מיקומה באזור אחד וכך גם לבנות בתי קבע, ולייצר פוטנציאל להתפתחותה של שפה כתובה (באותו הזמן היה קשה להעביר טבלות אבן ממחנה למחנה באמצעות מזחלות כלבים). החקלאות החלה במזרח התיכון ובאסיה כתרבויות המבוססות על חיטה ואורז, ולאורך חמשת אלפים השנים הבאות השתלטו גם על אירופה, אפריקה, ורחבי אמריקה.

חברות מבוססות חלקאות היו בעלות יתרונות ברורים על פני חברות הדיג והציד. התיישבות קבע (שאינה נוודית) וצפיפות אוכלוסין בחברה החקלאית היוו תשתית לתמיכה בסחר ותחבורה. בהתחשב בניצחון התרבות החקלאית על פני תרבות הציד (ובמשתמע, התחרות של התזונה שלהן), הייתה זו הנחה סבירה כי תזונה המבוססת על דגנים עדיפה על זו המבוססת בשר ודגים (שומן וחלבון).

עם התפתחות מדע התזונה בתחילת המאה ה20, נערכו מחקרים השוואתיים רבים על מנת להעריך את ההבדלים בין דיאטות שונות. למרות שהיו מספר חסידים של דיאטות דלות פחמימה (למשל, דיאטת בנטינג מהמאה ה19 לירידה במשקל ואיזון סוכרת), ההנחה הרווחת במחקרים אלה הייתה שהפחמימות הינן מרכיב חיוני לבריאות האדם ולתפקוד אופטימלי. אחד המחקרים הקלאסיים המאשרים השקפה זו, היה המחקר מ1939 של שני מדענים דניים, כריסטנסן והאנסן[2]  . הם ערכו מחקר משולב שנמשך שלושה שבועות. בכל שבוע בחנו את ההשפעה של כמות הפחמימות בתזונה – דלת פחמימות , מתונה בפחמימות, ומרובת פחמימות. בסופו של כל שבוע בוצעה הערכת זמן הסיבולת של הנבדקים עד להתשה באמצעות אופניים נייחים. זמן הסיבולת הממוצע על בדיאטת דלת הפחמימות היה 81 דקות, ואילו לאחר הדיאטה מרובת הפחמימות הנבדקים היו מסוגלים לרכב 206 דקות.

במהלך מלחמת העולם השנייה, בוצע מחקר אחר, שבחן את מעשיות צריכת פמיקן  (תערובת של בשר ושומן מיובשים) כמנת חירום קלת משקל לחיילים. הניסוי שבוצע על ידי  קרק [3] בחיילים, במהלך אימון חורף באזור הארקטי הקנדי, כלל החלפות תכופות בין מנות סטנדרטיות המכילות פחמימות לבין הפמיקן. מחקר זה נמשך רק 3 ימים, עקב כך שיותר ויותר חיילים לא הצליחו להשלים את המשימות שהוקצו להם, שכללו בין השאר משיכת מזחלות טעונות למרחק 25 קילומטר ליום בשלג עמוק.

עם ההתעוררות המחודשת של מדע הביו-רפואה בשנות ה -60' הגיעה גם  פיתוחה של ביופסיה תת עורית, המאפשרת הערכה של מאגרי האנרגיה ("הדלק") התוך-שריריים וחילוף החומרים. פיתוח זה הוביל לרעיון כי הגליקוגן בשריר הוא ה"דלק" שמגביל את הפעילות הגופנית בעצימות גבוהה[4], ובכך הוביל לאסטרטגיה התזונתית של העמסת פחמימות[5]. הקונצנזוס הברור שהתפתח ממחקר זה היה כי לשומן יש ערך מוגבל כדלק לפעילות גופנית מאומצת, וכי בני האדם לא יתפקדו כראוי ברמה הפיזית בדיאטה דלת פחמימות.

דרכו של הצייד – תצפיות מעשיות על דיאטות קטוגניות

למרות שתזונה עתירת פחמימות עשויה להיות יעילה יותר תחת ניסויים קצרי טווח של פעילות גופנית בעצימות גבוהה, יש רמזים רבים בספרות המפורסמת כי ההשפעות המתישות המיוחסות לדיאטה קטוגנית הינן מוגזמות. לא רק שיש ראיות דמוגרפיות כי אוכלוסיות שלמות של אנשים חיו במשך אלפי שנים כציידים, אלא גם קיימים דיווחים רבים על אירופאים שעברו לחיות בתוך חברות הציד הללו לכאורה ללא קשיים.

אחת הדוגמאות המתועדות המוקדמות ביותר של סיבולת גופנית תחת דיאטה קטוגנית היה במהלך משלחת חיפוש (1878-1880) של שוואטקה (Schwatka) , שתרה אחר משלחת אבודה של הצי המלכותי של פרנקלין. משלחת זו, שיצאה בחסות ניו יורק הראלד ו החברה הגיאוגרפית האמריקנית, החלה מסעה מהחוף המערבי של מפרץ הדסון באפריל 1879 עם 4 מערביים, 3 משפחות של אינואיטים, ו -3 מזחלות כלבים עמוסות. המשלחת, שמנתה 18 איש, החלה את מסעה עם אספקת מזון לחודש ימים (בעיקר שומן סוסי ים) ואספקה ​​עצומה של תחמושת לרובי הציד שלהם. במרץ 1880 חזרה המשלחת למפרץ הדסון, 18 חברי המשלחת המקורית בתוספת 44 כלביהם,  לאחר שצעדה 3000 קילומטרים על הקרח במישורים צחיחים ומושלגים. ברגע שתמה אספקת המזון הראשונית , המקור היחיד של המשלחת למזון היה ציד ודיג, היות ולא היו מקורות אספקה אחרים ​​לאורך המסלול.

ראש המשלחת , סגן פרדריק שוואטקה, היה בוגר שני בתי ספר לרפואה – ווסט פוינט ובלוויו. הסיכום שכתב על משלחתו פורסם כמאמר חדשות בניו יורק הראלד בסתיו 1880, אבל היומן שכתב אבד למשך 85 שנים עד גילויו ופרסומו על ידי האגודה להיסטוריה ימית של Mystic CT,  בשנת 1965[6]. במהלך 117 עמודים מרתקים מתאר שוואטקה, מנתח בצבא ארה"ב, כיצד שיתף פעולה עם הנחיות האינואיטים על מנת להשיג הישגים ​​יוצאי דופן של סיבולת פיזית.

במקום אחד , שוואטקה מספק תובנה מעניינת מהגמילה מפחמימות לאחר שזו כלתה מהאספקה ​​הראשונית שלהם.

"כשעברתי לראשונה ובאופן מלא לתזונה המבוססת רק על בשר איילים, זה היה  נראה לי לא מספיק על מנת להזין את המערכת כראוי,כמוכן, חשתי חולשה ועייפות במסעות המתישים. אולם, חולשה זו עברה תוך שניים או שלושה שבועות. "

תצפית זו, נכתבה מאה שנה לפני שמחבר חיבור זה התמודד ודן עם נושא "ההסתגלות הקיטוגנית", ורומזת כיצד ניתן לפתור את הדיכוטומיה בין ביצועים לקויים תחת דיאטות דלות פחמימה במעבדה ומצד שני היעדר ההשפעות המתישות שלה כאשר נבדקו בקרב אנשים שהסתגלו אליה. אחת ההוכחות לכך ששוואטקה לא נפגע על ידי ניסיונו הממושך באכילת בשר ושומן, מצויה ביומנו  – בתקופה שבין ה12-14 במרץ 1880, הלכו הוא ואינואיט נוסף את 65 הקילומטרים האחרונים של המסע בפחות מ 48 שעות על מנת להספיק להגיע בזמן למפגש מתוכנן עם ספינת ציד לווייתנים ולהשלים בכך את מסעם הביתה.

עשרים ושש שנים מאוחר יותר, נכנס אנתרופולוג מיומן מהרווארד בשם סטפאנסון (Vilhjalmur Stefansson) אל האזור הארקטי במטרה ללמוד את שפת האינואיטים ותרבותם. כמי שנולד בשנת 1879 במניטובה וגדל בצפון דקוטה, אין זה סביר כי סטפאנסון היה מודע למשלחת שוואטקה או השיטה של מסע על גבי מזחלות כלבים בעת שחיים על ציד. כאשר נפרד ממשלחתו ובכך גם ממקור אספקתו במהלך חורף 1906-7, סטפאנסון הצטרף לקבוצה של אינואיטים בחוף הארקטי הקנדי. ביוני 1907, עם הגעתה של תקופת האביב, הוא כבר הספיק לדבר בשפתם ולרכוש מיומנות של נסיעה במזחלות כלבים, כל זאת תוך התבססות על תזונת צייד.

במהלך העשור שלאחריו, סטפאנסון תייר רבות ביבשת הארקטית ובין האיים בצפון. במהלך תקופה זו, הוא היה מרוחק מהתיישבות אירופאית לתקופות של עד 18 חודשים בכל פעם, ובאזורים המרוחקים של הקוטב הצפוני הקנדי חי יחד עם קבוצות אינואיטים שעבורם הוא היה האירופאי הראשון עימם הם נפגשו.

סטפאנסון כתב בהרחבה על חוויות אלה הן בספרות המדעית והן בספרים לציבור הרחב [7]. אחד הנושאים העיקריים בכתיבתו היה ההסתגלות של תרבות האינואיטים לשרוד כקבוצות נוודים, בקוטב הצפוני, בהתבססם על דיאטה המורכבת אך ורק מתוצרי ציד ודיג. באותו פרק זמן, מדע התזונה פרח עם גילוי ואפיון הויטמינים (למשל, הויטמין הראשון המוגדר כימית היה תיאמין על ידי פאנק בשנת 1911). טענתו של סטפאנסון שאפשר לחיות ולתפקד היטב על מוצרים המתבססים על קבוצת מזון אחת בלבד עורר מחלוקת עצומה[8].

נתון לביקורת רבה ואף בוז, סטפאנסון הסכים לשחזר את דיאטת האינואיטים תחת תצפית מדעית. לכן, בשנת 1929 הוא ועמיתו, מחקירותיו באזור הארקטי, אכלו דיאטה המורכבת מבשר ושומן בלבד במשך 12 חודשים. ניסוי זה, בפיקוחו של ד"ר יוג'ין דובואה, נערך בבית החולים בלוויו בניו יורק. במשך 3 החודשים הראשונים, שני החוקרים היו תחת השגחה מתמדת על מנת להבטיח תאימות תזונתית. לאחר מכן, הותר להם יותר חופש תנועה, אך עם בדיקות תכופות על מנת לתעד שהם נשארו בקטוזיס (תחת משטר תזונה קטוגני). מחקר זה הופץ וצוטט רבות והדיווחים הראשונים פורסמו בכתב העת לכימיה ביולוגית בשנת 1930[9, 10], כפי שצוין על ידי דובואה[8], תוצאות המחקר היו בעצם "שליליות", היות ושני נושאי המחקר שרדו את 12 החודשים במצב בריאותי טוב, לכאורה. לא היו כל סימנים של צפדינה (כפי שהיה צפוי להתרחש בתוך 3 החודשים הראשונים) או מחלות חסר אחרות.

מעניין לראות מהתצפיות שפורסמו ממחקר בלוויו שסטפאנסון אכל יחסית במתינות חלבון (15-20%), ורוב האנרגיה שלו מהתזונה הגיעה משומן, בין 80-85% [9]. זה היה, ועדיין נשאר, במחלוקת עם התפיסה הפופולרית שהאינואיטים אכל דיאטת חלבון גבוהה, ואילו במציאות זה נראה שהייתה דיאטת שומן גבוהה עם צריכה מתונה של חלבון. בכתביו, סטפאנסון מציין כי האינואיטים הקפידו להגביל את צריכת הבשר הרזה. בשר רזה עודף ניתן לכלבים שלהם, ואילו הנתחים השמנים ניתנו למאכל אדם[11].

סטפאנסון היווה גורם שיצר קיטוב בתחום התזונה, והסנגוריה שלימד על צריכת פמיקן (בשר מיובש עם שומן) כמנת חירום לחיילים במלחמת העולם השנייה, הובילה ישירות למחקר קרק שצוטט לעיל, אשר בתורו היה מקדים לניסויים תזונתיים השוואתיים רבים, שבוצעו באירופה ובארצות הברית בעשורים מאוחרים יותר. בכך ניתן לשער כי דווקא לאור הגנתו הנמרצת על התצפיות שבוצעו במרחב הארקטי, הביא בעקיפין לפיתוח השערת העמסת הפחמימות כתגובת נגד למחקריו.

חקר ביצועים גופניים בתזונה קטוגנית מודרנית

בשנות ה70' התעורר עניין מחודש בדיאטות קטוגניות שדלות מאוד מבחינה קלורית לטובת ירידה במשקל. בעקבות כך חלו סיבוכים (כולל מוות פתאומי) הקשורים לדיאטת החלבון הנוזלי שהייתה פופולרית בשנת 1976. עם זאת, התשישות ובעיות בתפקודי הלב, שנגרמו לכאורה על ידי דיאטות אופנתיות מבוססת קולגן אלו, עמדו בניגוד מוחלט לתצפיות שפורסמו על ידי חוקרי הקוטב כגון שוואטקה וסטפאנסון. כמו כן, רופאים, שפיקחו על מטופלים אשר עקבו אחר משטר דיאטה דל קלוריות מאוד, צפו בשונות רבה בסיבולת הגופנית של מטופלים אלו.

בהתחשב בכך שהמחקר האלגנטי, שבוצע על ידי ד"ר ג'ורג' קייהיל ועמיתיו, בנושא חילוף חומרים במהלך צום מוחלט  הראה כי הסתגלות מלאה של חנקן, שומן, ומטבוליזם של פחמימות דורש מספר שבועות [12], אזי סביר לשער שסיבולת גופנית תיקח יותר משבוע על מנת לחזור לעצמה לאחר הסרת הפחמימות מן הדיאטה. השקפה זו נתמכת על ידי הציטוט לעיל אודות ההסתגלות כפי שניתן לראות מיומנו[6] של שוואטקה.

על מנת לבדוק השערה זו, המחבר הנוכחי של מאמר זה (תחת ההדרכה של ד"ר סימס איתן ואדוארד הורטון מאוניברסיטת ורמונט) ביצע מחקר בו היו הנבדקים תחת משטר דיאטה קטוגנית נמוכה מאוד בקלוריות למשך 6 שבועות, כל זאת במחלקת מחקר מטבולים [13]. החלבון לדיאטה זו, יחד עם קורטוב של שומן פנימי, סופק על ידי בשר רזה, דגים ועופות כך שבסופו של דבר ניתן יחס של 1.2 גרם חלבון לכל קילוגרם למשקל גוף רזה (משקל הגוף ללא השומן) מדי יום. בנוסף, מודע לכך שמשטר צום עלול להפחית את נפח הדם ולגרום לדילול משני של נפח האשלגן בכליות, הנבדקים קיבלו תיסוף יומי של  3 גרם נתרן באופן נוזלי ו -25 mEq (גרם 1) של אשלגן ביקרבונט .

הנבדקים עברו סדרת בדיקות לכוח אירובי מקסימלי (VO 2 max) על בסיס ביצועיהם על גבי הליכון. הבדיקות בוצעו לאחר דיאטת בסיס לשמירה על משקל למשך שבועיים, ובסוף השבוע הראשון והשישי בדיאטת בהרזיה הקטוגנית. זמן הסיבולת נקבע להיות 75% מרמת הVO 2max בתחילת המחקר. מלבד בדיקות אלה, הנבדקים לא ביצעו כלל אימונים במהלך השתתפותם במחקר זה. על מנת לפצות על העובדה שהנבדק הממוצע איבד כ 10 קילוגרם, בוצע מבחן הסיבולת האחרון כאשר הנבדק נושא תרמיל במשקל זהה לזה שאיבד.

ניתן לראות בטבלה 1 את נתוני צריכת האנרגיה (מבוטא כצריכת חמצן) במהלך 8 שבועות המחקר. ניתן לראות כי הכח האירובי המקסימלי של הנבדקים לא דעך וזאת למרות 6 שבועות של דיאטה חמורה מבחינה קלורית וללא פחמימות כלל. דבר זה מרמז כי תכולת החלבונים והמינרלים הייתה מספקת על מנת לשמר את תפקוד הרקמות. כפי שניתן לראות, זמן הסיבולת פחת לאחר שבוע של הדיאטה הקטוגנית, אולם גדל באופן משמעותי מהסיבולת הבסיסית עימה הגיעו הנבדקים לאחר 6 שבועות. עם זאת, הפרשנות של מבחן סיבולת זה מבלבלת בשל העובדה כי עלות החמצן (כלומר, עלות האנרגיה) של הפעילות הגופנית על הליכון ירדה באופן משמעותי בשל הירידה במשקל, וזאת למרות שהנבדקים נתבקשו לשאת תרמיל המשווה להם את המשקל המקורי.

Table 1

Exercise parameters of Vermont study [13]

Baseline Week 1 Week 6

VO2max (LPM)

2.49 2.49

Exercise VO2(LPM)

1.88* 1.71 1.50*

Endurance time (min)

168+ 130 249+

LPM, liter per minute *week 6 < baseline, P < 0.05 +week 6 > baseline, P < 0.01

Phinney Nutrition & Metabolism 2004 1:2   doi:10.1186/1743-7075-1-2

בנוגע לסוגיה של התייעלות גופנית, ברור כי הנבדקים חוו תקופת הסתגלות לדיאטה קטוגנית, מה שבא לידי ביטוי בביצועי סיבולת ירודים לאחר שבוע, ולאחריה התאוששות לרמת הבסיס בתקופה שבין שבוע אחד לשישה שבועות. בהתחשב בעלות האנרגיה המופחתת של הפעילות הגופנית עקב הירידה במשקל ולמרות התרמיל, לא ניתן לקבוע את מידת ההסתגלות ממחקר זה. כדי להסביר את השיפור ביעילות הגופנית אנו יכולים לשער כי בני האדם יעילים יותר כאשר הם נושאים משקל בתרמיל גב מודרני מאשר מתחת לעור שלהם כשומן גוף עודף. השערה אפשרית נוספת לעלייה ביעילות הגופנית היא, שייתכן והנבדקים הגיעו לא מאומנים והפכו למיומנים יותר בהליכון במבחן השלישי שלהם.

בהתחשב בחוסר הוודאות של מחקר זה, הנגרם על ידי הירידה במשקל של הנבדקים והאפשרות שעקב הבדיקות המרובות על ההליכון הטכניקה והיכולת האישית השתפרה, מחבר המאמר ביצע מחקר נוסף תחת הדרכתו של ד"ר ברוס בריסטיאן מMIT בקיימברידג' לתואר שני [14, 15]. הדיאטה במחקר זה עקבה אחר התזונה שנצרכה על ידי סטפאנסון במהלך השנה שלו במחקר בלוויו (ובכך קרובה ככל הנראה לתזונה האינואיטית המסורתית), במטרה שהנבדקים יהיו בקטוזיס ללא ירידה במשקל.

במחקר שני זה, שארך חמישה שבועות, הנבדקים היו רוכבי אפניים מקצועיים. הנבדקים שהו ללא הפסקה במשך כל תקופת המחקר במחלקה לחילוף חומרים. בשבוע הראשון, הנבדקים אכלו דיאטה שמטרתה שמירה על משקלם – מתן 67% מהאנרגיה ממקור שאינו חלבון כמו פחמימות, ובתוך כך ביצעו מדידות ביצועים שיהוו הרף הבסיסי אליו יבוצעו ההשוואות בהמשך. לאחר מכן, הנבדקים הוזנו במשך 4 שבועות בדיאטה קטוגנית שמטרתה לשמר את המשקל הקיים –  מתן 83% מהאנרגיה כשומן, 15% חלבון, ופחות מ -3% כפחמימות. הבשר, הדגים והעופות שסיפקו למעשה את החלבון בדיאטה זו, גם סיפקו 1.5 גרם ליום של אשלגן וכן הכילו 2 גרם ליום של נתרן. בנוסף למינרלים הללו שהגיעו מהמזון תוספו מדי יום גם גרם נוסף של אשלגן בתצורת ביקרבונט, 3 גרם נתרן בנוזל, 600 מ"ג סידן, 300 מ"ג מגנזיום, ומולטי ויטמין סטנדרטי.

רוכבי האופניים העידו על ירידה קלה ברמת האנרגיה שלהם באימוני רכיבה במהלך השבוע הראשון של דיאטת האינואיטים. לאחר מכן, הביצועים האישיים שוחזרו באופן סביר, פרט ליכולת הספרינט שנותרה מוגבלת בתקופת הגבלת הפחמימות. הנבדקים איבדו בממוצע 0.7 קילוגרם בשבוע הראשון של התזונה הקטוגנית ולאחר מכן משקלם נותר יציב. אשלגן הגוף הכולל (על ידי ספירה של  40K) פחת ב 2% בשבועיים הראשונים (מה שמתאים לעובדה שמאגרי הגליקוגן בשריר התדלדלו. תועד על ידי ביופסיה), ונותר יציב בשבוע הרביעי של התזונה הקטוגנית. תוצאות אלו אמנם עולות בקנה אחד עם הירידה שנצפתה במאגרי הגליקוגן בגוף, אך בד בבד התרחש שימור מצוין של מסת השריר תחת התזונה הקטוגנית.

התוצאות של בדיקות הביצועים מוצגות בטבלה 2. ראוי לציון כי בתקופת ההסתגלות בת ארבעת השבועות של התזונה הקטוגנית, לא נצפו שינויים בפרמטרי הביצועים האירוביים. בדיקת הפעילות האירובית על האופניים, בוצעה ב 65% מVO2 max, מה שמתרגם בספורטאים מאומנים אלה לשיעור הוצאת אנרגיה של 960 קלוריות לשעה. ברמה גבוהה זו של מאמץ אנרגטי, ראויה לציון העובדה כי המבחן השני בוצע במקדם נשימה ממוצע (RQ) של 0.72, מה שמצביע על כך שכמעט כל האנרגיה מגיעה משומן. תוצאה זו עולה בקנה אחד עם המדידות, לפני ואחרי הפעילות הגופנית, של הגליקוגן בשריר וחמצון הגלוקוז בדם (המידע לא מוצג). התוצאות מעידות על הפחתה משמעותית בשימוש בפחמימות לטובת הפקת אנרגיה תחת התזונה הקטוגנית.

Table 2

Exercise parameters of MIT EKD study [15]

VO2max (LPM)

Exercise VO2(LPM)

Exercise RQ

Endurance time (min)


Baseline

5.1 3.18 0.83* 147
EKD-4 5.0 3.21 0.72* 151

LPM, liter per minute * P < 0.01

Phinney Nutrition & Metabolism 2004 1:2   doi:10.1186/1743-7075-1-2

בחינת התוצאות של שני המחקרים הללו, מצביעים על כך שתחת דיאטה קטוגנית שתי הקבוצות חוו ירידה בביצועים על פני השבוע שבועיים הראשונים של הגבלת הפחמימות. לאחר מכן, שתי הקבוצות שיקמו ושחזרו באופן מלא את ביצועיהן בבדיקת יכולת אירובית מקסימלית ובבדיקת סיבולת תת מקסימלית  (60-70% של VO 2 max). בשני המחקרים, הן בזה עם הנבדקים הלא מאומנים והן בזה עם האתלטים המקצועיים, ששמרו על האימונים שלהם לאורך כל תקופת המחקר, לא הייתה ירידה של VO 2 max (ספיגת חמצן מירבית), למרות היעדרן של פחמימות בתזונה למשך 4-6 שבועות. מדד זה, של מטבוליזם חמצוני, לא יכול היה להשתמר לולא התקיים שימור מעולה של כלל הרקמות הפונקציונליות ביניהן השרירים, מסת השלד (והמיטוכונדריה) , מסת תאי הדם האדומים, ותפקודי לב-ריאה.

האפשרות שהועלתה במחקר הראשון אודות שיפור הסיבולת הגופנית לאחר תקופת ההסתגלות לדיאטה הקטוגנית, לא מצאה תימוכין לכך במחקר השני שכלל ספורטאים מאומנים ביותר, גם ללא משתנה הירידה במשקל שהוסיף מורכבות. אם כך, סביר להניח כי השיפור שנצפה בסיבולת הגופנית במחקר ורמונט היה בשל יעילות משופרת (השימוש בתרמיל כמדמה משקל עודף היה גורם מקל לעומת משקל עודף שבא לידי ביטוי כשומן גופני) ו / או בשל הסתגלות הנבדקים הלא מיומנים לתהליך בדיקת הסיבולת על ההליכון. מאידך, הסתגלות כזו לא הייתה צפויה להתרחש במחקר השני, היות ורוכבי אופניים מיומנים רגילים ומיומנים לציוד מדידת הסיבולת (ארגומטר) כבר מתחילת המחקר. ראוי גם לציין, כי רוכבי האופניים שמרו על משקל יציב (למעט חצי קילו של הגליקוגן שדולל בשריר עקב הדיאטה) על פני ארבעת השבועות של התזונה קטוגנית, שהייתה שוות קלוריות עם הדיאטה הבסיסית. למרות שארבעה שבועות הם פרק זמן קצר יחסית להערכת הבדלים קטנים ביעילות האנרגטית בין הדיאטות, התצפית מרמזת כי לא הייתה ירידה גדולה ביעילות חילוף החומרים האנרגטית לאחר תקופת ההסתגלות לתזונה הקטוגנית.

כהערה אחרונה בסעיף זה, לא הופרכו מחקר ורמונט או מחקר MIT בשני העשורים שחלפו מאז פרסומם. זה מובן בהתחשב בהוצאה הכלכלית של המחלקה לחילוף חומרים והמסקנות הבלתי תלויות של שני מחקרים אלה, כמוכן, טרם בוצע מחקר דומה בבני אדם. עם זאת, בוצעו שני מחקרים [16, 17] בבעלי חיים (בדיקת ביצועים גופניים לאחר תקופת הסתגלות לתזונה) שהניבו תוצאות עקביות עם אלו שהוצגו לעיל.

פתרון פרדוקס הביצועים

ישנם שלושה גורמים שעשויים לעזור לנו להסביר את הפרדוקס שהוצג לעיל – מחד, מחקרים המראים ביצועים מעולים עם דיאטות מרובות פחמימה, ומאידך, שני מחקרים של המחבר שצוינו לעיל.

הסתגלות

הפרמטר הראשון והברור ביותר הוא הזמן שהוקצב או לא הוקצב כלל לתקופת ההסתגלות לתזונה הקטוגנית.  בהקשר זה, התצפית המוקדמת של שוואטקה (הסתגלות ל"דיאטה של ​​בשר איילים" לוקחת 2-3 שבועות) אומרת הכל. אף לא אחד מהמחקרים ההשוואתיים בין דיאטות דלות לעתירות פחמימה, שנעשו בתמיכה של השערת העמסת פחמימות, לא נמשכו למשך יותר משבועיים תחת דיאטה דלת פחמימות[5], ורוב (כולל הדו"ח הקלאסי של כריסטנסן והאנסן[2]) הדיאטות דלות הפחמימה נמשכו 7 ימים או פחות.

נכון להיום, אין מחקרים שבוחנים את המשך האופטימלי לתקופת ההסתגלות , אך ברור שמשך התקופה ארוך משבוע אחד וסביר להניח שהיא מתמשכת לתוך השבוע השלישי והרביעי. נראה כי תהליך ההסתגלות לא מתרחש מהר יותר בספורטאים מאומנים מאשר באנשים הסובלים מעודף משקל או לא מאומנים. תהליך הסתגלות זה דורש עקביות בהגבלת פחמימות, היות ואנשים שצרכו פחמימות לסירוגין תוך ניסיון ביצוע דיאטה קטוגנית, מדווחים על ירידה בביצועים הגופניים.

נתרן ואשלגן

הגורם השני המבדיל את מחקריו של המחבר מרבים אחרים הוא סוגיית התאימות המינרלית. לתאימות מינרלית יש יתרונות הן למאגרי הלב וכלי הדם בטווח הקצר והן לשימור מסת שריר ותפקוד על פני תקופות זמן ארוכות יותר. האינואיטים חיו רוב השנה על קרח בקרבת חוף הים (שמורכב באופן חלקי ממי ים), וחלק גדול מהאוכל שלהם היה מורכב מציר בשר שנעשה עם אותם מי קרח מליחים. כשהם הלכו לפנים היבשת על מנת לצוד, הם הוסיפו באופן מסורתי דם קאריבו (שהיווה גם מקור עשיר של נתרן) למרק שלהם. באמצעות טכניקות מעשיות ואמפריות אלו, האינואיטים עשו שימוש במשאבים הטבע הזמינים על מנת לייעל את צריכת הנתרן והאשלגן.

כאשר בשר אפוי או צלוי; או כאשר הוא מבושל אבל הציר שלו נזרק, האשלגן שמצוי תחילה בבשר אובד. בשל כך, קשה יותר לשמור על איזון אשלגן בהעדרם של פירות וירקות. היות והנבדקים שלנו היו רגילים לאכול בשר, דגים, עופות בצורה שאינה ציר, בחרנו לתת להם תיסוף של נתרן ואשלגן כפי שצוין לעיל. עם תוספים אלו נשמרה הצריכה יומית לנתרן ב3-5 גרם ליום ואשלגן כולל של 2-3 גרם ליום. באופן זה הנבדקים היו מסוגלים לשמור על הרזרבות בדמם באופן יעיל (כלומר, אפשור הרחבת כלי דם במהלך פעילות גופנית שאינה עצימה) ומאזן חנקן יעיל תוך שימור תפקודי רקמה.

ניתן לראות דוגמא למה שקורה כאשר שיקולי מינרלים אלה לא באים לידי ביטוי במחקר שפורסם בהרחבה ב1980 [18]. מטרת המחקר הייתה להעריך את היחס של "חלבון בלבד" לעומת "חלבון בתוספת פחמימות" תוך כדי שימור רקמות הגוף (lean tissue) במהלך דיאטה לירידה במשקל. דיאטת החלבון התבססה על בשר הודו מבושל בלבד (ללא הציר עצמו) נלקחה ללא המרק), ואילו הדיאטה בתוספת הפחמימות והחלבון הייתה מורכבת ממספר שווה של קלוריות שסופקו כבשר הודו בתוספת מיץ ענבים. המחקר ארך 4 שבועות במחלקת חילוף חומרים, ובסופו התגלה כי הנבדקים שנטלו את הדיאטה עם הפחמימות תפקדו היטב מבחינת שמירה על הרקמות (נמדדה על ידי מאזן חנקן), ואילו אלו שנטלו את החלבון בלבד חוו אובדן הדרגתי של חנקן בגוף.

ניתן למצוא רמז למה שקרה במחקר ה"תרנגול הודו" הזה בנתוני מאזן האשלגן הניתנים שפורסמו בדוח הניסוי. בדרך כלל, מאזני חנקן ואשלגן הינם קורלטיביים באופן הדוק, היות ושניהם כלולים ברקמה רזה. מעניין לציין, שמחברי המחקר ציינו כי רק נבדקי דיאטת החלבון מאבדים חנקן אבל בד בבד הם צוברים אשלגן. כפי שצוין במכתב הסתייגות, שפורסם זמן קצר לאחר דוח זה[19], האנומליה הזאת אירעה כי החוקרים הניחו שצריכת האשלגן מבוססת על חומר הגלם ("בשר ההודו הנא") ולא ידעו כי מחצית מהאשלגן אובד בציר בו הבשר בושל. היות ונשלל אשלגן זה מהנבדקים (יחד עם זה היו מוגבלים בניסוי בצריכת המלח שלהם), הם לא היו מסוגלים להפיק תועלת מהחלבון שסופק להם ולכן התרחש אובדן רקמה רזה. כמו כן ראוי לציין, שעל אף שמחקר זה הופרך בצורה יעילה על ידי מחקר אחר, שפורסם שלוש שנים אחר כך במסגרת המחלקה המטבולית [20], מחקר "תרנגול הודו" זה ממשיך דווקא להיות מצוטט כדוגמא למגבלותיהן של דיאטות הרזייה דלות פחמימה.

מינון חלבון

הגורם התזונתי השלישי שעלול להשפיע על ביצועים פיזיים הינו צריכת חלבון מתאימה. כאשר האתגר הוא להתאים את כמות החלבונים הנצרכים בתזונה כך שיהיו בטווח הטיפולי האופטימלי למטבוליזם האנושי. המחקרים שצוינו בדוח[13 – 15, 20] הראו שימור של מסת גוף הרזה והביצועים פיזיים כאשר צריכת החלבון היומית נעה בטווח של 1.2-1.7 גרם לכל קילוגרם משקל גוף, ובלבד שהתקיימה גם צריכת מינרלים מתאימה. בחירת הערך באמצע הטווח של 1.5 גרם לקילו ליום למבוגרים, עם טווח משקלים בין 60-80 קילוגרם, מתורגמת לצריכת חלבון יומי כוללת של 90 עד 120 גרם. מספר זה גם עולה בקנה אחד עם צריכת החלבון שדווחה במחקר בלוויו[9]. כאשר מביאים לידי ביטוי את ההוצאה האנרגטית היומית הכוללת של
2000-3000 קלוריות ליום, אזי כ -15% מההוצאה היומית (או הצריכה היומית, אם הדיאטה נועדה לשמר משקל) צריכה להינתן כחלבון.

ההשפעות של הפחתת צריכת החלבון יומית מתחת ל 1.2 גרם לקילו תחת דיאטה קטוגנית עלולה להביא לאובדן הדרגתי של רקמה רזה ולכן אובדן של ביצועים גופניים, כפי שהודגם על ידי דיוויס ואחרים [21]. במחקר זה, נבדקים שצרכו 1.1 גרם לקילו מדי יום, חוו ירידה משמעותית בVO 2 max על פני תקופה של 3 חודשים על דיאטה קטוגנית, ואילו נבדקים שצרכו 1.5 גרם שמרו על רמת VO 2 max.

מצד שני, צריכת חלבון גבוהה מדי הינה בעלת פוטנציאל לתופעות לוואי שליליות. מדובר על צריכת חלבון העולה על 25% מההוצאה האנרגטית היומית. אחת הבעיות האפשריות עם רמות גבוהות של צריכת חלבון היא דיכוי תהליך הketogenesis (ייצור גופי הקטון גוף המספק אנרגיה לגוף בדיאטה קטוגנית) ביחס לסכום שוה-קלוריות של שומן (בהנחה שקטונים מהווים דלק לגוף כולו בהומאוסטזיס, קרי במצב יציב). בנוסף, סטפאנסון מתאר מחלה שהייתה מוכרת על ידי האינואיטים בשם "חולשת ארנב"[8]. מחלה זו התרחשה בתחילת האביב, כאשר ארנבות רזות מאד היו הציד הזמין היחיד, ואנשים עשויים היו להתפתות לאכול מהן יותר מדי וכך לצרוך עודף חלבון בהעדר מקור חלופי של שומן. הסימפטומים שדווחו נטו להתרחש בתוך שבוע, וכללו בין השאר כאבי ראש ותשישות. סימפטומים שכאלה אינם נדירים בקרב אנשים שצורכים דיאטה דלת פחמימות אך מרובת חלבונים.

מסקנות

הן המחקרים התצפיתיים והן אלו שבאו לאחריהם תומכים במסקנה כי ביצועי סיבולת תת עצימים, מסוגלים להתקיים גם בהעדר פחמימות בתזונה האדם. כמוכן, ברור שתוצאה זו אינה נובעת מהורדה חד צדדית של פחמימות אלא יש לעקוב בזהירות אחר היישום של הגבלת פחמימות בתזונה – תשומת לב לזמן הסתגלות הגוף לקיטוזיס, צריכת מינרלים מספקת, והגבלת מנת החלבון היומית. ניתן להסביר את התוצאות הסותרות בספרות המדעית על ידי חוסר תשומת לב לידע שהיה קיים בתרבויות שחיו באופן מסורתי על ציד (ולרוב עכשיו שכחו). שימוש טיפולי של דיאטה קטוגנית לא דורש הגבלה של רוב העבודות הפיזיות או של פעילות הפנאי, אולם עם שימת הלב כי בפעילות אנאירובי (כלומר, הרמת משקולות או ספרינט) הביצועים מוגבלים על ידי רמות הגליקוגן הנמוכות בשריר, הנגרמות על ידי דיאטה קטוגנית, דבר שעלול להרתיע מאוד את השימוש בתזונה בקרב אתלטים תחרותיים.

רשימה של קיצורים

VO 2 max – יכולת אירובית מרבית

RQ – יחס נשימה

EKD – דיאטה קטוגנית לשמירה על משקל

איזכורים:

  1. McArdle WD, Katch FI, Katch VL: Essentials of Exercise Physiology. Philadelphia, PA. Lea&Febiger; 1994:563.

    pp. 35–56

  2. Christensen EH, Hansen O: Zur Methodik der respiratorischen Quotient-Bestimmungen in Ruhe and bei Arbeit.Skand Arch Physiol 1939, 81:137-71. OpenURL
  3. Kark R, Johnson R, Lewis J: Defects of pemmican as an emergency ration for infantry troops.War Medicine 1946, 8:345-52. OpenURL
  4. Bergstrom J, Hultman E: A study of glycogen metabolism in man.J Clin Lab Invest 1967, 19:218-29. OpenURL
  5. Bergstrom J, Hermansson L, Hultman E, Saltin B: Diet, muscle glycogen, and physical performance.Acta Physiol Scand 1967, 71:140-50. PubMed Abstract OpenURL
  6. Stackpole EA, ed: The long arctic search: the narrative of lieutenant Frederick Schwatka.Mystic CT. The Marine Historical Society 1965. OpenURL
  7. Mattila R: A chronological bibliography of the published works of Vilhjalmur Stefansson.Dartmouth College Libraries, Hanover HH 1978. OpenURL
  8. Stefansson V: Not by bread alone.The MacMillan Co, NY 1946.Introductions by Eugene F. DuBois, MD, pp ix-xiii; and Earnest Hooton PhD, ScD, pp xv-xviOpenURL
  9. McClellan WS, DuBois EF: Clinical calorimetry XLV: Prolonged meat diets with a study of kidney function and ketosis.J Biol Chem 1930, 87:651-68. OpenURL
  10. McClellan WS, Rupp VR, Toscani V: Clinical calorimetry XLVI: prolonged meat diets with a study of the metabolism of nitrogen, calcium, and phosphorus.J Biol Chem 1930, 87:669-80. OpenURL
  11. Stefansson V: The friendly arctic.The MacMillan Co, NY 1921. OpenURL
  12. Cahill GF Jr: Starvation in man.N Engl J Med 1970, 282:668-75. PubMed Abstract OpenURL
  13. Phinney SD, Horton ES, Sims EAH, Hanson J, Danforth E Jr, Lagrange BM: Capacity for moderate exercise in obese subjects after adaptation to a hypocaloric ketogenic diet.J Clin Invest 1980, 66:1152-61. PubMed Abstract | PubMed Central Full Text OpenURL
  14. Phinney SD, Bistrian BR, Wolfe RR, Blackburn GL: The human metabolic response to chronic ketosis without caloric restriction: physical and biochemical adaptation.Metabolism 1983, 32:757-68. PubMed Abstract | Publisher Full Text OpenURL
  15. Phinney SD, Bistrian BR, Evans WJ, Gervino E, Blackburn GL: The human metabolic response to chronic ketosis without caloric restriction: preservation of submaximal exercise capability with reduced carbohydrate oxidation.Metabolism 1983, 32:769-76. PubMed Abstract | Publisher Full Text OpenURL
  16. Conlee RK, Hammer RL, Winder WW, Bracken ML, Nelson AG, Barnett DW: Glycogen repletion and exercise endurance in rats adapted to a high fat diet.Metabolism 1990, 39:289-94. PubMed Abstract | Publisher Full Text OpenURL
  17. Simi B, Sempore B, Mayet MH, Favier RJ: Additive effects of training and high-fat diet on energy metabolism during exercise.J Appl Physiol 1991, 71:197-203. PubMed Abstract OpenURL
  18. DeHaven J, Sherwin R, Hendler R, Felig P: Nitrogen and sodium balance and sympathetic nervous system activity in obese subjects treated with a low-calorie or mixed diet.Newe ngl J Med 1980, 302:477-82. OpenURL
  19. Phinney SD: Low-calorie protein versus mixed diet.N Engl J Med 1980, 303:158. PubMed Abstract OpenURL
  20. Hoffer LJ, Bistrian BR, Young VR, Blackburn GL, Matthews DE: Metabolic effects of very low calorie weight reduction diets.J Clin Invest 1984, 73:750-58. PubMed Abstract | PubMed Central Full Text OpenURL
  21. Davis PG, Phinney SD: Differential effects of two very low calorie diets on aerobic and anaerobic performance.

    Int J Obes 1990, 14:779-87. PubMed Abstract OpenURL

מודעות פרסומת

להשאיר תגובה

הזינו את פרטיכם בטופס, או לחצו על אחד מהאייקונים כדי להשתמש בחשבון קיים:

הלוגו של WordPress.com

אתה מגיב באמצעות חשבון WordPress.com שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

תמונת Twitter

אתה מגיב באמצעות חשבון Twitter שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

תמונת Facebook

אתה מגיב באמצעות חשבון Facebook שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

תמונת גוגל פלוס

אתה מגיב באמצעות חשבון Google+ שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

מתחבר ל-%s