интервальное голодание и обмен веществ

Интервальное голодание (ИГ) - это новый тип диетического вмешательства. 

В период голодания ИГ требует, чтобы испытуемые не употребляли никакой калорий содержащей пищи, а "интервальное" подчеркивает характеристики чередования времени голодания. Интервальное голодание может включать в себя чередование дней голодания, питание с ограничением по времени, голодание в течение всего дня и модифицированные методы голодания.

Пост с чередованием дней (ADF) означает, что день поста и день питания чередуются каждый день. Калорийность питания в день голодания составляет 25% от суточной калорийности (примерно 2090 кДж), а в день питания испытуемые могут есть свободно.

Питание с ограничением по времени означает, что испытуемые должны поститься в течение определенного времени в течение каждого дня, а затем свободно есть в остальное время. Время голодания и приема пищи в течение каждого дня может быть разумно распределено в соответствии с личными предпочтениями или жизненными привычками. Распространенными методами распределения времени являются схемы интервального голодания 16/8 (16 часов голодания, 8 часов свободного питания), 18/6 (18 ч голодания, 6 ч свободного питания) и 20/4 (20 ч голодания, 4 ч свободного питания, или Диета Воина).

Модифицированный метод интервального голодания подразумевает предписанные дни голодания каждую неделю; потребление калорий в назначенный день составляет только приблизительно 1672~2508 кДж, а свободное питание происходит в течение остальной части недели, с такими планами, как 5 : 2 (2 дня ограниченного потребления калорий) и 4 : 3 (3 дня ограниченного потребления калорий).

Религиозный мусульманский пост в Рамадан - это особый тип питания с ограничением времени; во время Рамадана людям не разрешается есть, пить, курить или принимать лекарства в дневное время, но разрешается есть и пить с заката до рассвета.

По сравнению со средиземноморской диетой или непрерывным ограничением калорийности, интервальное голодание не ограничивает потребление калорий в период "окна питания" поэтому она лучше соблюдается и переносится. В этой статье показано влияние голодания на метаболизм и психологическое здоровье человека.

2. Влияние голодания на метаболизм человека

2.1. Влияние голодания на липидный метаболизм человека

Исследования показали, что чередование голодания в течение 8-12 недель приводит к снижению концентрации холестерина ЛПНП (20-25%) и триацилглицерола (15-30%), при этом часто наблюдается увеличение размера частиц ЛПНП [7]. 

Аналогичным образом, чередование дней голодания продолжительностью от 3 до 12 недель эффективно снижает уровень общего холестерина (на 10%-21%) и триглицеридов (на 14%-42%) у людей с нормальным весом, избыточным весом и ожирением. Испытания голодания в течение 12-24 недель также благоприятно влияют на липиды крови (снижение общего холестерина на 5%-20% и триглицеридов на 17%-50%) [8]. 

Результаты вышеперечисленных исследований в совокупности свидетельствуют о том, что интервальное голодание может снижать уровень липидов в крови. 

Переход от преимущественного синтеза и хранения липидов к мобилизации жира обычно происходит при истощении запасов гликогена в гепатоцитах (через 12-36 часов после начала голодания), при этом скорость липолиза в жировой ткани увеличивается и вызывает повышение уровня свободных жирных кислот (СЖК) в плазме крови, что приводит к увеличению образования кетонов в печени, почках, астроцитах и энтероцитах в качестве источника энергии. 

Кроме того, все виды интервального голодания могут способствовать термогенезу, вызванному подрумяниванием ВАТ, путем увеличения экспрессии генов термогенеза. Бурая жировая ткань играет ключевую роль в энергетическом гомеостазе и термогенезе. Она в основном экспрессирует uncoupling protein 1 (UCP1), способствующий расцеплению энергии, вырабатываемой митохондриальным окислительным фосфорилированием и синтезом АТФ, что в конечном итоге приводит к высвобождению полученной энергии в виде тепла, что увеличивает затраты энергии и в конечном итоге обращает вспять гиперлипидемию, вызванную высокожировой диетой [11]. 

2.2. Влияние голодания на метаболизм глюкозы у человека

После 8-недельного чередования дней голодания у взрослых людей с ожирением значительно снизился уровень глюкозы натощак, а уровень инсулина в крови участников снизился, хотя и не значительно [12]. 

Однако в другом исследовании, после 8-часового воздержания от пищи (свободное питание с 10:00 до 18:00, водное голодание с 18:00 до 10:00) в течение 12 недель, уровень глюкозы натощак у взрослых с ожирением не показал значительных изменений, а уровень инсулина и HOMA-IR участников снизился, хотя и не значительно [13].

В другом исследовании после 2-дневного жесткого интервального ограничения энергии с последующими 5 днями привычного питания в течение 12 недель глюкоза в крови участников, страдающих диабетом 2 типа или ожирением, хорошо контролировалась, а уровень HbA1c снизился [14]. 

Другое исследование показало, что после раннего питания с ограничением по времени (период питания 6 часов, ужин до 15:00) в течение 5 недель, чувствительность к инсулину и реактивность β-клеток у участников с преддиабетом улучшились [15].

Из приведенных выше исследований видно, что степень влияния различных схем интервального голодания на метаболизм глюкозы у лиц с ожирением непостоянна и зависит от периода окна голодания, продолжительности этого периода и исходных характеристик испытуемых.

2.3. Влияние голодания на белковый метаболизм человека

Во время голодания белок в организме окисляется и распадается для получения энергии. 

Аминокислоты - это самые основные вещества, составляющие биологические белки, которые связаны с жизнедеятельностью организма. Они также выполняют особые физиологические функции в организме и являются одним из незаменимых питательных веществ. Голодание может вызвать изменения в содержании и типах аминокислот, а продолжительность голодания влияет на содержание и типы аминокислот. 

Palou и др. изучали влияние метаболических параметров плазмы крови у крыс в условиях голодания в течение 24 часов. Молочная кислота, общее количество аминокислот и общее количество незаменимых аминокислот в плазме крови значительно снижались, начиная с 3 часов голодания. Глицерин, свободные жирные кислоты, β-гидроксимасляная кислота и ацетоуксусная кислота значительно увеличились во время голодания, а содержание аргинина, аланина, серина, треонина, аспартовой кислоты, аспартовой кислоты и пролина значительно снизилось. Некоторые другие аминокислоты практически не изменялись при голодании. Концентрация лизина, лейцина, изолейцина и таурина претерпела двухфазные изменения; их самое низкое содержание наблюдалось через 6 часов после голодания, а после 12 часов голодания наблюдалось короткое восстановление. Содержание незаменимых аминокислот значительно снизилось, причем в большей степени, чем содержание незаменимых аминокислот [16]. 

Другое исследование показало, что в период голодания, в случае низкой концентрации мочевины, концентрация аммиака значительно снижалась, в то время как концентрация азота оставалась относительно постоянной [17]. 

2.4. Влияние голодания на нейроэндокринный метаболизм человека

В проспективном исследовании, проведенном среди людей с ожирением, голодание в течение более 16 дней привело к существенной потере веса при снижении исходной и вызванной физической нагрузкой концентрации норадреналина, эпинефрина и дофамина в сыворотке крови [18]. 

Кроме того, длительное голодание приводит к повышению концентрации гормона роста глюкагона и снижению уровня тиреотропина и T3/T4 в крови [19]. Во время длительного голодания увеличивается высвобождение и оборот серотонина [20]. 

Уровень β-эндорфина в плазме крови значительно повышается у людей, постящихся в течение 5-10 дней [21]. 

У грызунов голодание увеличивает экспрессию генов нейропептида Y в определенных областях мозга [22]. Кроме того, катехоламины и глюкокортикоиды выделяются в больших количествах в течение первых 7 дней голодания. 

2.5. Интервальное голодание и метаболическое преобразование 

Глюкоза и жирные кислоты являются основными источниками энергии для клеток. 

После приема пищи глюкоза используется в качестве энергии, а жир откладывается в жировой ткани в виде триглицеридов. Во время голодания триглицериды расщепляются на жирные кислоты и глицерин для получения энергии. Затем печень преобразует жирные кислоты в кетоновые тела, которые служат основным источником энергии для многих тканей, особенно для мозга. 

В сытом состоянии уровень кетоновых тел в крови низкий, а в состоянии голодания он повышается в течение 8-12 часов у людей, достигая уровня 2-5 мМ к 24 часам.

3. Влияние голодания на психологическое здоровье человека

3.1. Влияние краткосрочного голодания на психологическое здоровье человека

В некоторых исследованиях сообщалось, что кратковременное голодание может усиливать негативные эмоции (депрессию, тревогу, гнев, раздражительность, усталость и напряжение) и снижать позитивные эмоции и жизненную энергию. 

В исследовании двухдневного последовательного голодания наблюдалось снижение позитивного настроения, повышение негативного настроения и снижение воспринимаемой работоспособности, однако влияние голодания на позитивное настроение и воспринимаемую работоспособность было обусловлено последующим отвлечением внимания, а не действием голодания или результатом голода. Это отвлечение может быть результатом внимания, необходимого для соблюдения поста [25].

Напротив, некоторые исследования показали, что кратковременное голодание может вызвать улучшение настроения, что выражается в повышении позитивного настроения и жизненного тонуса и снижении негативного настроения. В ходе 18-часового голодания среди здоровых женщин было обнаружено, что голодание может привести к повышению раздражительности и усилению позитивных аффективных переживаний, таких как чувство достижения, награды, гордости и контроля [28]. 

Исследование с 16-часовым голоданием показало, что голодание может усилить удержание страха и предотвратить возвращение страха, и этот эффект может сохраняться в течение как минимум 6 месяцев.

Однако некоторые исследования показали, что нет существенной разницы между постными и не постными днями или между постящимися и не постящимися испытуемыми в плане положительных или отрицательных эмоций. 

3.2. Причина различий в результатах вышеупомянутых исследований

Существуют некоторые вероятные причины различных результатов вышеупомянутых исследований. 

Во-первых, сильные религиозные убеждения могут положительно влиять на физическое и психологическое здоровье человека; для тех, кто ценит свои религиозные убеждения, пост может быть приятным и терпимым опытом [31]. 

В отличие от этого, пост может вызывать негативные эмоции у тех, кто не имеет религиозных убеждений. 

Во-вторых, пост тесно связан с самоэмоциональным контролем. С одной стороны, пост - это процесс, требующий значительных когнитивных усилий, включая самоконтроль, например, контроль над желанием поесть и соблюдение поста в течение нескольких дней. С другой стороны, успешное завершение периода поста может повысить чувство самоконтроля. 

В-третьих, различные инструменты оценки психологических целей могут приводить к различным результатам. Например, в исследовании поста в Рамадан, проведенном в Германии, для измерения усталости использовались визуальная аналоговая шкала (VAS) и шкала выраженности усталости (FSS). Результаты VAS показали, что усталость сначала увеличилась, а затем уменьшилась, но результаты FSS показали, что усталость продолжала уменьшаться во время поста Рамадан [30]. 

В-четвертых, предыдущий опыт голодания может привести к различным результатам. Исследование показало, что по сравнению с группой с предыдущим опытом поста, группа без предыдущего опыта поста имела более негативное настроение, больший стресс и меньший жизненный тонус [36]. 

Наконец, очень важен исходный уровень психического состояния, и разные исходные уровни психического состояния могут привести к разным результатам. 

В исследовании, посвященном религиозному посту в месяц Рамадан, группа с нормальным настроением на исходном уровне не имела значительных различий между показателями депрессии, тревоги и стресса до и после Рамадана. Однако группа, у которой при первоначальном исходном измерении наблюдалось депрессивное, тревожное и стрессовое состояние, имела более низкие показатели депрессии, тревоги и стресса по окончании поста Рамадан. 

Таким образом, мусульманский пост Рамадан может оказывать положительное влияние на людей, испытывающих депрессию, тревогу и стресс.

3.3. Влияние длительного голодания на психологическое здоровье человека

В исследовании 10-дневного полного голодания тенденции субъективных ощущений (депрессия, тревога и усталость) имели "U"- или "∩"-образные кривые, а поворотные точки кривых совпадали с точкой перегиба при смене энергетических субстратов с глюкозы в сыворотке крови на кетоны, что позволяет предположить, что изменения психологических состояний связаны с физиологическими факторами [37].

4. Связь между глюкозой в крови и эмоциональным самоконтролем

Механизм воздействия голодания на эмоции человека остается неясным. 

Очевидно, что ограничение в еде влияет на потребление энергии, тем самым влияя на доступность энергии и, более конкретно, на доступность глюкозы. Низкий уровень глюкозы в крови и мозге связан с плохим настроением.


4.1. Глюкоза и принцип ее работы

Деятельность мозга почти полностью зависит от глюкозы в качестве энергии [38]. 

Глюкоза в крови метаболизируется в областях мозга, которые должны выполнять определенные задачи [39]. 

Глюкоза обеспечивает нейроны энергией для проведения импульсов, поддерживающих мозговую деятельность. Поэтому для эффективной работы мозга необходимо достаточное количество глюкозы [40]. 

Когда уровень глюкозы в крови резко снижается, функции мозга сильно нарушаются, что приводит к большому количеству когнитивных и поведенческих нарушений, таких как нарушение координации, помутнение зрения, амнезия, странное поведение и изменения личности, спутанность сознания и тревожность. Относительно тонкие изменения уровня глюкозы также могут оказывать важное влияние на мышление и поведение. 

4.2. Глюкоза и регуляция эмоций

Эмоции - это мощная реакция, которая иногда может быть очень разрушительной. 

Многие люди стремятся контролировать свои эмоции, особенно скрывая или подавляя сильные неприятные эмоциональные состояния. Регуляция эмоций опирается на энергию самоконтроля, поэтому подавление или усиление эмоций расходует ресурсы самоконтроля, что впоследствии приводит к снижению способности к самоконтролю [44]. Регуляция эмоций оказывается особенно чувствительной к глюкозе. 

Утверждается, что преодоление или регулирование эмоционального состояния неприятия (например, тревоги) может требовать относительно большого количества глюкозы [45]. 

В определенной степени люди пытаются регулировать свои эмоции и избегать негативных эмоций. Гипогликемию можно рассматривать как нарушение регуляции эмоций, приводящее к беспричинному непрерывному и неуместному выражению эмоционального дистресса. Исследования показали, что гипогликемия связана с высоким уровнем тревожности, раздражительности, нервозности и других негативных эмоции. 

В соответствии с мнением о том, что регуляция эмоций особенно чувствительна к глюкозе, люди с плохой толерантностью к глюкозе демонстрируют признаки плохой эмоциональной регуляции. Например, у пациентов с диабетом с особенно плохой толерантностью к глюкозе чаще развивается тяжелая депрессия или тревожные расстройства, чем у пациентов с диабетом с лучшей толерантностью к глюкозе [47]. 

Пациенты с диабетом чаще выходят из себя и эмоционально неустойчивы, чем пациенты без диабета. Эти результаты согласуются с общей картиной, согласно которой низкий уровень глюкозы или низкая толерантность к глюкозе связаны с плохой регуляцией настроения и неспособностью устранять неприятные эмоции.

Другая возможность заключается в том, что глюкоза может непосредственно улучшать настроение, и некоторые опубликованные данные согласуются с этой возможностью. Одно исследование показало, что по сравнению с группой плацебо, группа, выпившая раствор глюкозы, испытывала больше положительных эмоций [49]. 

Некоторые исследователи предполагают, что глюкоза может улучшать эмоции за счет самоконтроля, когда люди пытаются регулировать свои эмоции. Таким образом, обзор данных о глюкозе и эмоциях показывает, что глюкоза может улучшать регуляцию эмоций, но точные физиологические механизмы влияния уровня глюкозы на самоэмоциональный контроль в настоящее время неясны. Выявление этих механизмов может стать плодотворным подходом в будущих исследованиях.

5. Механизмы вызванного голоданием эмоционального усиления

5.1. Физиологические и эндокринные механизмы эмоционального подъема, вызванного голоданием

Длительное голодание - это сильный физиологический стимул, который может вызвать значительные гормональные изменения. 

Неясно, какие факторы вызывают эту нейроэндокринную активацию, но снижение доступности глюкозы для мозга, потребление лептина и инсулина, а также чувство голода могут играть важную роль [50]. 

Кроме того, одно исследование показало, что Foxa2 может действовать как метаболический сенсор в нейронах латерального гипоталамуса, интегрируя метаболические сигналы, адаптивное поведение и физиологические реакции [51].

Уровень лептина может быть сильным сигналом биологической адаптации организма к голоданию и был связан с расстройствами настроения. Исследования показали, что голодание может привести к истощению лептина, а лептин модулирует схему вознаграждения мозга, повышая ценность поведения, несовместимого с питанием [55]. 

Исследование показало, что нейроэндокринная активация, вызванная голоданием, также связана с увеличением концентрации норадреналина, эпинефрина, дофамина и кортизола в моче и сыворотке [56]. 

Аналогичным образом, в проспективном исследовании испытуемых с ожирением голодание в течение более 16 дней привело к существенной потере веса при снижении исходного уровня и концентрации норадреналина, эпинефрина и дофамина в сыворотке крови, вызванной физической нагрузкой. Кроме того, длительное голодание связано с повышением концентрации гормона роста глюкагона и снижением уровня тиреотропина и T3/T4 в крови.


5.2. Нейробиологические механизмы вызванного голоданием эмоционального подъема

Исследования показали, что изменения некоторых нейротрофических факторов и нейротрансмиттеров, вызванные голоданием, могут участвовать в вызванном голоданием эмоциональном подъеме . 

Пост может стимулировать нейрогенез и повышать синаптическую пластичность, что может регулировать болевые ощущения, улучшать когнитивные функции и способность мозга противостоять старению. Эти благоприятные эффекты могут быть связаны с изменениями в нейротрофических факторах и нейротрансмиттерах [58].

Выделение и оборот серотонина могут увеличиваться во время длительного голодания. Увеличение выработки серотонинергической системой может вызывать приподнятое настроение и снижение болевой чувствительности. Исследования на крысах показали, что доступность триптофана и серотонина в мозге увеличивается во время голодания, что может объяснить эффект лечения голоданием у больных мигренью. 

Кроме того, нейротрофические факторы мозга (BDNF), вызванные интервальным голоданием, могут быть связаны с центральной серотонинергической регуляцией [59]. Более того, исследование показывает, что BDNF и серотонинергическая сигнализация имеют взаимную связь, в которой BDNF усиливает производство и высвобождение серотонина [60].

Другой потенциальный механизм улучшения настроения связан с изменениями в высвобождении эндогенных опиоидов, вызванными голоданием. Уровень β-эндорфина в плазме крови испытуемых, которые постились от 5 до 10 дней, значительно повышался в период голодания.

Некоторые нейропептиды также могут быть связаны с улучшением настроения. 

BDNF может быть связан с улучшением настроения, вызванным голоданием, путем усиления выработки и высвобождения серотонина. Другие нейропептиды, такие как орексин и нейропептид Y, также связаны с пищевым поведением, аппетитом и регуляцией настроения, они подавляются в ответ на сигналы, связанные с питанием, и высвобождаются во время голодания. У грызунов голодание увеличивает экспрессию генов нейропептида Y в определенных областях мозга. Нейропептид Y действует через свои спинальные рецепторы, снижая активность спинальных нейронов и поведенческие признаки воспаления и нейропатической боли. Поэтому нейропептид Y, индуцированный голоданием, может оказывать обезболивающее действие.

В целом, голодание может активировать специфические самозащитные клеточные механизмы стрессоустойчивости для преодоления потенциально вредного воздействия повышенного уровня глюкокортикоидов и катехоламинов. Напротив, чрезмерное питание связано с хронической нейроэндокринной активацией, которая способствует дегенерации нейронов и нарушает нейрогенез.