ReviewThermodynamics of weight loss

Review
Thermodynamics of weight loss diets
Eugene J Fine12* and Richard D Feinman3
*
Corresponding author: Eugene J Fine [e-mail]
Author Affiliations
1
Department of Nuclear Medicine, Jacobi Medical Center, Bronx, NY, USA
2
Department of Biochemistry, SUNY Downstate Medical Center, Brooklyn, NY 11203, USA
3
Department of Biochemistry, SUNY Downstate Medical Center, Brooklyn, NY 11203, USA
For all author emails, please log on.
Nutrition & Metabolism 2004, 1:15 doi:10.1186/1743-7075-1-15
The electronic version of this article is the complete one and can be found online at: http://www.nutritionandmetabolism.com/content/1/1/15

Received: 20 October 2004
Accepted: 8 December 2004
Published: 8 December 2004
© 2004 Fine and Feinman; licensee BioMed Central Ltd.
This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0), which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.
Abstract

Background
It is commonly held that "a calorie is a calorie", i.e. that diets of equal caloric content will result in identical weight change independent of macronutrient composition, and appeal is frequently made to the laws of thermodynamics. We have previously shown that thermodynamics does not support such a view and that diets of different macronutrient content may be expected to induce different changes in body mass. Low carbohydrate diets in particular have claimed a "metabolic advantage" meaning more weight loss than in isocaloric diets of higher carbohydrate content. In this review, for pedagogic clarity, we reframe the theoretical discussion to directly link thermodynamic inefficiency to weight change. The problem in outline: Is metabolic advantage theoretically possible? If so, what biochemical mechanisms might plausibly explain it? Finally, what experimental evidence exists to determine whether it does or does not occur?
Results
Reduced thermodynamic efficiency will result in increased weight loss. The laws of thermodynamics are silent on the existence of variable thermodynamic efficiency in metabolic processes. Therefore such variability is permitted and can be related to differences in weight lost. The existence of variable efficiency and metabolic advantage is therefore an empiric question rather than a theoretical one, confirmed by many experimental isocaloric studies, pending a properly performed meta-analysis. Mechanisms are as yet unknown, but plausible mechanisms at the metabolic level are proposed.
Conclusions
Variable thermodynamic efficiency due to dietary manipulation is permitted by physical laws, is supported by much experimental data, and may be reasonably explained by plausible mechanisms.
Background
Carbohydrate restriction as a general strategy for weight loss continues to gain in popularity and its utility and generally protective effect in lipid profile and glycemic control continues to be demonstrated, at least in an experimental setting [1-4]. The subject nonetheless remains controversial. Those critics who grant efficacy of low carbohydrate diets nonetheless contend that they act strictly by caloric restriction and there is no special effect of carbohydrate reduction. Beyond caloric restriction, several studies have shown increased weight loss on low carbohydrate diets compared to isocaloric low fat diets, the so-called metabolic advantage (see table 2). Although no clear experimental error has been demonstrated, critics continue to maintain that something must be wrong because the laws of thermodynamics would be violated [5], that "a calorie is a calorie" [6] We have previously shown [2,7] that this is not correct and it is our intention here to review the fundamental physics underlying the phenomenon of metabolic advantage. An outline may be described: Can metabolic advantage happen? If so, what mechanisms might account for such a phenomenon? Does it, in fact, occur?

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ตรวจทานอุณหพลศาสตร์ของอาหารลดน้ำหนักEugene J Fine12 * และริชาร์ด D Feinman3 * ผู้เขียนที่เกี่ยวข้อง: Eugene เจปรับที่ [e-mail] ผู้เขียนเข้าสังกัด1ภาควิชานิวเคลียร์ยา ศูนย์การแพทย์ Jacobi บร็องซ์ NY สหรัฐอเมริกา2ภาควิชาชีวเคมี ศูนย์การแพทย์ Downstate SUNY บรู๊คลิน NY 11203 สหรัฐอเมริกา3ภาควิชาชีวเคมี ศูนย์การแพทย์ Downstate SUNY บรู๊คลิน NY 11203 สหรัฐอเมริกาสำหรับอีเมล์ของผู้เขียนทั้งหมด กรุณาเข้าสู่ระบบโภชนาการและการเผาผลาญ 2004, 1:15 doi:10.1186 / 1743-7075-1-15รุ่นอิเล็กทรอนิกส์ของบทความนี้ได้เสร็จสมบูรณ์ และสามารถดูออนไลน์ได้ที่: http://www.nutritionandmetabolism.com/content/1/1/15รับ: 20 2547 ตุลาคมยอมรับ: 8 2004 ธันวาคมประกาศ: 8 2004 ธันวาคม© 2004 ปรับ และ Feinman ผู้รับใบอนุญาต BioMed เซ็นทรัล จำกัด เปิดเข้าบทความแจกจ่ายภายใต้เงื่อนไขของความคิดสร้างสรรค์คอมมอนส์แสดงที่มาใบ (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0), ที่ใช้จำกัดใบอนุญาต กระจาย และการผลิตซ้ำในสื่อใด ๆ ให้งานต้นฉบับจะถูกอ้างถึงอยู่บทคัดย่อพื้นหลังโดยทั่วไปจัดว่า "แคลอรี่มีแคลอรี่", เช่นอาหารของแคลอริกเนื้อหาเท่านั้นจะส่งผลในการเปลี่ยนแปลงน้ำหนักเหมือนกันขึ้นอยู่กับองค์ประกอบ macronutrient และอุทธรณ์บ่อย ๆ ทำให้กฎของอุณหพลศาสตร์ เราได้แสดงไว้ก่อนหน้านี้ว่า อุณหพลศาสตร์ไม่สนับสนุนมุมมองดังกล่าว และว่า อาหารเนื้อหา macronutrient ต่าง ๆ อาจคาดว่าจะก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงต่าง ๆ ในร่างกายโดยรวม อาหารคาร์โบไฮเดรตต่ำโดยเฉพาะอย่างยิ่งมีอ้างเป็น "เผาผลาญประโยชน์" หมายถึง เพิ่มเติมน้ำหนักมากกว่าใน isocaloric อาหารคาร์โบไฮเดรตสูงเนื้อหา ในบทความนี้ สำหรับ pedagogic เรา reframe อภิปรายทฤษฎีการเชื่อมโยง inefficiency ขอบเปลี่ยนแปลงน้ำหนักโดยตรง ปัญหาในเค้าร่าง: ได้ประโยชน์จากการเผาผลาญตามหลักวิชาหรือไม่ ถ้าดังนั้น สิ่งกลไกชีวเคมี plausibly อาจอธิบายได้ สุดท้าย หลักฐานทดลองอยู่เพื่อตรวจสอบว่า ไม่ หรือไม่เกิดขึ้นหรือไม่ผลลัพธ์ประสิทธิภาพทางอุณหพลศาสตร์ลดลงจะส่งผลเพิ่มน้ำหนัก กฎของอุณหพลศาสตร์จะเงียบจะต้อง มีประสิทธิภาพทางอุณหพลศาสตร์ผันแปรในกระบวนการเผาผลาญ ดังนั้นสำหรับความผันผวนดังกล่าวจะได้รับอนุญาต และสามารถเกี่ยวข้องกับความแตกต่างในน้ำหนักที่หายไป การดำรงอยู่ของตัวแปรประสิทธิภาพและประโยชน์จากการเผาผลาญจึงถาม empiric มีมากกว่าหนึ่งทฤษฎี ยืนยันจากหลาย isocaloric ทดลองการศึกษา พิจารณา meta-analysis ดำเนินอย่างถูกต้อง กลไกเป็นยังไม่รู้จัก ได้มีการนำเสนอกลไกที่เป็นไปได้ที่ระดับการเผาผลาญบทสรุปประสิทธิภาพทางอุณหพลศาสตร์ผันแปรเนื่องจากการจัดการอาหารได้รับอนุญาต โดยกฎหมายที่มีอยู่จริง สนับสนุนข้อมูลมากทดลอง กอาจสมอธิบาย ด้วยกลไกที่เป็นไปได้พื้นหลังจำกัดคาร์โบไฮเดรตเป็นกลยุทธ์ทั่วไปสำหรับน้ำหนักยังคงได้รับความนิยม และโปรแกรมอรรถประโยชน์ และผลโดยทั่วไปจะป้องกันในระดับไขมันในเลือด และควบคุม glycemic ยังคงถูกแสดง น้อยในการทดลอง [1-4] เรื่องกระนั้นยังคงแย้ง เหล่านักวิจารณ์ซึ่งให้ประสิทธิภาพของอาหารคาร์โบไฮเดรตต่ำกระนั้นขอยืนยันว่า จะดำเนินการอย่างเคร่งครัด โดยแคลอริกจำกัด และมีลักษณะพิเศษไม่ลดคาร์โบไฮเดรต นอกเหนือจากข้อจำกัดของแคลอริก หลายการศึกษาได้แสดงเพิ่มน้ำหนักในอาหารคาร์โบไฮเดรตต่ำเมื่อเทียบกับอาหารลดไขมันต่ำ isocaloric ประโยชน์จากการเผาผลาญที่เรียกว่า (ดูตาราง 2) แม้ว่าจะมีการแสดงข้อผิดพลาดไม่ชัดเจนทดลอง นักวิจารณ์ยังรักษาที่ บางสิ่งบางอย่างจะถูกต้อง เพราะกฎของอุณหพลศาสตร์จะ violated [5] , "เป็นแคลอรี่มีแคลอรี่" [6] เราได้แสดง [2,7] ก่อนหน้านี้ที่ไม่ถูกต้อง และเป็นความตั้งใจของเราที่นี่เพื่อทบทวนฟิสิกส์พื้นฐานต้นปรากฏการณ์ของประโยชน์จากการเผาผลาญ เค้าอาจจะอธิบาย: สามารถเผาผลาญประโยชน์เกิดขึ้น ถ้าเป็นเช่นนั้น กลไกใดอาจบัญชีสำหรับปรากฏการณ์ดังกล่าวหรือไม่ ไม่ได้ จริง เกิดขึ้น

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

อุณหพลศาสตร์ของอาหารลดน้ำหนักรีวิว

ยูจีน J fine12 * และริชาร์ด D feinman3
* 
สอดคล้องกัน ผู้เขียน : ยูจีน เจ ดี [e-mail]
1

เขียนเข้าสังกัดภาควิชาเวชศาสตร์นิวเคลียร์ , ศูนย์การแพทย์นิวยอร์กบรองซ์ โคบี้ สหรัฐอเมริกา
2
ภาควิชาชีวเคมี , SUNY downstate ศูนย์การแพทย์ , Brooklyn , NY 11203 , สหรัฐอเมริกา
3
ภาควิชาชีวเคมี , SUNY downstate ศูนย์การแพทย์ , บรูคลิน11203 นิวยอร์กสหรัฐอเมริกา
อีเมลผู้เขียนทั้งหมด กรุณาเข้าสู่ระบบ &
โภชนาการเมแทบอลิซึม 2004 1 : 15 ดอย : 10.1186 / 1743-7075-1-15
รุ่นอิเล็กทรอนิกส์ของบทความนี้เป็นสมบูรณ์หนึ่งสามารถพบออนไลน์ที่ http : / / www.nutritionandmetabolism . com / เนื้อหา / 1 / 1 / 15

รับ : 20 ตุลาคม 2547
ยอมรับ : 8 ธันวาคม 2547
เผยแพร่ : 8 ธันวาคม 2547
สงวนลิขสิทธิ์ 2004 และปรับ feinman ; ผู้ biomed
เซ็นทรัลจำกัดนี่คือการเปิดบทความเผยแพร่ภายใต้เงื่อนไขของสัญญาอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์แสดงที่มา ( http : / / creativecommons . org / ใบอนุญาต / โดย / 2.0 ) ซึ่งอนุญาตให้ใช้ไม่จำกัดการกระจายและการสืบพันธุ์ในสื่อใด ๆ ให้ทำงานเดิมถูกอ้างถึง .



มันเป็นนามธรรมพื้นหลังโดยทั่วไปถือกันว่า " แคลอรี่เป็นแคลอรี่ " เช่นที่อาหารเนื้อหาแคลอรี่เท่ากันจะมีผลในการเปลี่ยนแปลงน้ำหนักขององค์ประกอบอิสระเหมือนกัน อาหาร และการอุทธรณ์ เป็น บ่อย ทำให้กฎหมายของอุณหพลศาสตร์ . เราได้เคยแสดงอุณหพลศาสตร์ไม่สนับสนุนเช่นมุมมองที่แตกต่างกันของอาหารและปริมาณอาหารอาจจะคาดว่าจะก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงต่างๆ ในร่างกายโดยรวม .อาหารคาร์โบไฮเดรตต่ำโดยเฉพาะอ้างว่า " เผาผลาญประโยชน์ " หมายถึงน้ำหนักมากขึ้นกว่าในอาหารการสูญเสียวัตถุดิบปริมาณคาร์โบไฮเดรตสูง ในการตรวจสอบนี้ ให้อาจารย์ชัดเจน เรา reframe อภิปรายทฤษฎีเพื่อเชื่อมโยงโดยตรงกับทางอุณหพลศาสตร์ประสิทธิภาพน้ำหนักเปลี่ยนแปลง ปัญหาในร่างสลาย : เป็นประโยชน์ที่เป็นไปได้ในทางทฤษฎี ? ถ้าเป็นเช่นนั้นกลไกทางชีวเคมีที่อาจฟังขึ้นอธิบายมันได้หรือไม่ ในที่สุดสิ่งที่หลักฐานการทดลองที่มีอยู่เพื่อตรวจสอบว่ามันมีหรือจะไม่เกิดขึ้น ?

ลดผลอุณหพลศาสตร์ประสิทธิภาพจะส่งผลในการเพิ่มน้ำหนักการสูญเสีย กฎหมายของอุณหพลศาสตร์จะเงียบในการดำรงอยู่ของประสิทธิภาพ thermodynamic ตัวแปรในกระบวนการเผาผลาญดังนั้นการได้รับอนุญาตดังกล่าว และสามารถเกี่ยวข้องกับความแตกต่างในน้ำหนักที่สูญเสียไป มีอยู่ประสิทธิภาพ ตัวแปร และเผาผลาญประโยชน์ดังนั้นจึงเป็นคำถามเชิงประจักษ์มากกว่าทฤษฎีได้รับการยืนยันโดยการศึกษาทดลองทดลองหลายพิจารณาอย่างถูกต้อง ดำเนินการอภิมาน กลไกที่ยังไม่ทราบแต่กลไกที่เป็นไปได้ในระดับการเผาผลาญพลังงานเสนอ สรุป

ตัวแปรอุณหพลศาสตร์ประสิทธิภาพเนื่องจากการปรับเปลี่ยนอาหารที่ได้รับอนุญาตตามกฎหมายทางกายภาพ , การสนับสนุนจากข้อมูลการทดลองที่ไม่มาก และอาจจะอธิบายได้ด้วยกลไกที่เหมาะสมเป็นไปได้ หลัง

ข้อ จำกัด คาร์โบไฮเดรตเป็นกลยุทธ์ทั่วไปสำหรับการสูญเสียน้ำหนักที่ยังคงได้รับความนิยม และสาธารณูปโภค และโดยทั่วไป ป้องกันไขมันในเลือดและผลในการควบคุมระดับน้ำตาลยังคงต้องแสดงอย่างน้อยในการตั้งค่าการทดลอง [ 1-4 ] เรื่อง กระนั้นยังคงแย้งบรรดานักวิจารณ์ที่ให้ประสิทธิภาพของอาหารคาร์โบไฮเดรตต่ำ อย่างไรก็ตามยืนยันว่าพวกเขาทำอย่างเคร่งครัด โดยการจำกัดแคลอรี่และไม่มีลักษณะพิเศษของการลดคาร์โบไฮเดรต นอกเหนือจากพลังงาน จำกัด , การศึกษาหลายแห่งได้แสดงเพิ่มการสูญเสียน้ำหนักในอาหารคาร์โบไฮเดรตต่ำเมื่อเทียบกับวัตถุดิบอาหารที่มีไขมันต่ำ ประโยชน์การเผาผลาญอาหารที่เรียกว่า ( ดูตารางที่ 2 )แม้ว่ายังไม่มีการทดลองผิดพลาดได้แสดง นักวิจารณ์ยังคงรักษาบางสิ่งบางอย่างที่ไม่ถูกต้อง เพราะกฎหมายของอุณหพลศาสตร์จะถูกละเมิด [ 5 ] , " แคลอรี่เป็นแคลอรี่ " [ 6 ] เราเคยแสดง [ 2,7 ] ที่ไม่ถูกต้อง และเป็นเจตนาของเราที่นี่เพื่อทบทวนพื้นฐานฟิสิกส์ ภายใต้ปรากฏการณ์ของการเผาผลาญอาหารให้เป็นประโยชน์ร่างที่อาจจะอธิบายเกี่ยวกับประโยชน์สามารถเกิดขึ้นได้ ถ้าเป็นเช่นนั้นสิ่งที่กลไกอาจบัญชีสำหรับเช่นปรากฏการณ์ มัน ในความเป็นจริง เกิดขึ้น ?