Gluconeogenesis-stimulated protein

Gluconeogenesis-stimulated protein turnover in carbohydrate restriction
The following hypothesis is suggested from classic studies of starvation done in chronically fasted obese individuals [27,28]. The brain's metabolism requires 100 grams of glucose per day. In the early phase of starvation, glycogen stores are rapidly reduced, so the requirement for glucose, is met by gluconeogenesis. Approximately 15–20 grams are available from glycerol production due to lipolysis, but fatty acid oxidation generally cannot be used to produce glucose. Therefore, protein breakdown must supply the rest of substrate for conversion to glucose in the early phases of starvation. By 6 weeks of starvation, ketone bodies plus glycerol can replace 85% of the brain's metabolic needs, the remainder still arising from gluconeogenesis due to protein. It should be mentioned that, since the fundamental role of ketones is to spare protein, it might be expected that the reliance on protein would actually decrease with time, perhaps relating to the anecdotal observation of "hitting the wall" on weight loss diets.
Very low carbohydrate diets, in their early phases, also must supply substantial glucose to the brain from gluconeogenesis. For example, the early phase of the popular Atkins or Protein Power diet restricts dieters to about 20–30 grams of carbohydrate per day, leaving 60–65 grams to be made up from protein-originated gluconeogenesis. One hundred grams of an "average" protein can supply about 57 grams of glucose so 110 grams protein would be needed to provide 60–65 grams glucose. Increased gluconeogenesis has been directly confirmed using tracer studies on day 11 of a very low carbohydrate diet (approx 8 grams/day) [29]. If indeed, 110 grams of endogenous protein is broken down for gluconeogenesis and re-synthesized, the energy cost, at 4–5 kcal/gram could amount to as much as 400–600 kcal/day. This is a sizable metabolic advantage. Of course, the source of protein for gluconeogenesis may be dietary rather than endogenous. Whereas endogenous protein breakdown is likely to evoke energetically costly re-synthesis in an organism in homeostasis, dietary protein may conserve energy. The source of protein for the observed gluconeogenesis [29] remains an open question, but there is no a priori reason to exclude endogenous rather than dietary sources. This is therefore a hypothesis that would need to be tested. The extent to which the protein for gluconeogenesis is supplied by endogenous protein would explain very high-energy costs. It should be noted, however, that even if limited to breakdown of dietary protein sources, there would be some energy cost associated with gluconeogenesis.
Metabolic advantage: does it happen?
Having established that there is no theoretical barrier to metabolic advantage and that there are plausible mechanisms that could account for such an effect, we must ask whether it can be demonstrated experimentally, that is, whether the proposed effects are of sufficient magnitude to be a practical feature of weight reduction strategies, in particular very low carbohydrate diets. If so there will be increased weight loss for the same caloric intake, or metabolic advantage. A recent animal model provides support for greater metabolic inefficiency in rats fed carbohydrate restricted diets compared with higher carbohydrate, leading to excess weight loss [30]. Human data in Table 2 illustrates 10 clinical trials of isocaloric diets with a lower versus higher carbohydrate arm in each trial [31-40]. It can be seen that the lower carbohydrate arm in 9 of 10 studies demonstrates increased weight reduction in comparison with the higher carbohydrate arm. Three of the studies show statistical significance (p < 0.05 or better). Even without statistical significance of individual studies, however, the likelihood that the lower carbohydrate arm would have an advantage in 9 of 10 studies is equivalent to the likelihood of 9 coin toss experiments having excess heads in comparison to excess tails. The 9th binomial coefficient shows this probability to be p < 0.01.
While the above suggests the possibility of metabolic advantage, it does not prove it, nor do we know the magnitude of the effect, or the factors that control it. The studies above were chosen from among those quoted by many of the authors who have disputed the existence of metabolic advantage. Nonetheless, a formal meta-analysis would be necessary to avoid the possibility of conscious or unconscious bias in their selection. Further, it would be necessary to establish evidence that energetically costly metabolic processes are more prevalent in low carbohydrate diets than in diets of higher carbohydrate content. Whereas the proposed mechanisms are plausible, they need to be proven.
Conclusions
Thermodynamics is not the limiting factor behind the concept of metabolic advantage. On the contrary, thermodynamics guarantees inefficiency in all metabolic processes and is silent on the possibility that inefficiency may be augmented in some instances. A familiar example of inefficiency is thyrotoxicosis, with attendant weight loss and heat generation despite unchanged or increased caloric consumption. The theoretical possibility of inefficiency and metabolic advantage due to macronutrient compositional change exists, but demonstration of the phenomenon can only be resolved experimentally. Isocaloric dietary studies with a low vs. a higher carbohydrate arm support the experimental possibility of metabolic advantage. A formal meta-analysis would be required to evaluate this more objectively. Further studies, including tracer methods, would be required to establish mechanisms. The presence of high quantities of dietary protein (often a feature of low carbohydrate diets) is known to stimulate protein turnover, an energetically costly process. However, it is unclear whether this is the only factor, or whether it is necessary for metabolic advantage to occur. In particular, obligate gluconeogenesis from endogenous sources may also contribute to induction of protein turnover.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

หมุนเวียนถูกกระตุ้นการสร้างกลูโคสโปรตีนคาร์โบไฮเดรตจำกัดสมมติฐานต่อไปนี้เป็นการแนะนำจากศึกษาคลาสสิกของความอดอยากในคนอ้วนเชื่อโรคเรื้อรัง [27,28] เผาผลาญของสมองต้องการน้ำตาลกลูโคสวันละ 100 กรัม ในระยะเริ่มต้นของความอดอยาก เก็บไกลโคเจนได้อย่างรวดเร็วลดลง เพื่อตอบสนองความต้องการน้ำตาลกลูโคส การสร้างกลูโคส ประมาณ 15 – 20 กรัมได้กลีเซอรผลิตเนื่องจากการผลิตระหว่างประเทศ แต่เกิดออกซิเดชันของกรดไขมันโดยทั่วไปไม่สามารถใช้ในการผลิตกลูโคส ดังนั้น แบ่งโปรตีนต้องใส่ส่วนเหลือของพื้นผิวสำหรับแปลงกลูโคสในระยะแรก ๆ ของความอดอยาก สัปดาห์ที่ 6 ของความอดอยาก คีโตนบอดีส์และกลีเซอรสามารถแทน 85% ต้องการเผาผลาญของสมอง ส่วนเหลือยังคง เกิดจากการสร้างกลูโคสจากโปรตีน มันควรจะกล่าวว่า เนื่องจากบทบาทพื้นฐานของคีโตนจะอะไหล่โปรตีน จึงคาดหมายได้ว่า พึ่งโปรตีนจะจริงลดเวลา อาจจะเกี่ยวข้องกับการสังเกตเล็ก ๆ ของ "ตีผนัง" ในอาหารลดน้ำหนักอาหารคาร์โบไฮเดรตต่ำมาก ในระยะแรก ๆ ของพวกเขา ยังต้องใส่น้ำตาลกลูโคสพบกับสมองจากการสร้างกลูโคส ตัวอย่าง ระยะเริ่มต้นของอาหาร Atkins หรือพลังงานโปรตีนนิยมจำกัด dieters ไปประมาณ 20-30 กรัมของคาร์โบไฮเดรตต่อวัน ออก 60 – 65 กรัมจะทำขึ้นจากการสร้างกลูโคสโปรตีนมา หนึ่งร้อยกรัมโปรตีน "เฉลี่ย" สามารถจัดหาประมาณ 57 กรัมน้ำตาลกลูโคสเพื่อ 110 กรัมโปรตีนจะต้องให้กลูโคส 60 – 65 กรัม เพิ่มการสร้างกลูโคสได้รับโดยตรงยืนยันใช้ติดตามศึกษาวันที่ 11 ของอาหารคาร์โบไฮเดรตต่ำมาก (ประมาณ 8 กรัม/วัน) [29] ถ้าจริง 110 กรัมโปรตีน endogenous จะแบ่งการสร้างกลูโคส และการ สังเคราะห์ ต้นทุนพลังงาน ที่ 4-5 กิโลแคลอรี่/กรัมได้จำนวนถึง 400-600 กิโลแคลอรี่/วัน นี่คือประโยชน์จากการเผาผลาญที่ยากลำบาก แน่นอน แหล่งที่มาของโปรตีนในการสร้างกลูโคสได้อาหาร มากกว่า endogenous ในขณะที่โปรตีน endogenous แบ่งเป็นแนวโน้มที่เรามอบให้ re สังเคราะห์หรบ ๆ ค่าใช้จ่ายในชีวิตในภาวะธำรงดุล อาหารโปรตีนอาจประหยัดพลังงาน แหล่งที่มาของโปรตีนในการสร้างกลูโคสพบ [29] ยังคง เป็นคำถามเปิด แต่มีไม่ priori เหตุผลแยก endogenous แทนแหล่งอาหาร นี้ได้ดังนั้นสมมติฐานที่ต้องทดสอบ ขอบเขตที่จัด โดย endogenous โปรตีนโปรตีนในการสร้างกลูโคสจะอธิบายค่าใช้จ่ายมาก high-energy ก็ควรจดบันทึก อย่างไรก็ตาม แม้ว่าจำกัดแบ่งแหล่งอาหารโปรตีน จะมีบางต้นทุนพลังงานที่เกี่ยวข้องกับการสร้างกลูโคสประโยชน์จากการเผาผลาญ: มันไม่เกิดขึ้นหรือไม่มีการจัดตั้งว่า มีอุปสรรคไม่ทฤษฎีเพื่อเผาผลาญประโยชน์ และที่มีกลไกที่เป็นไปได้ที่สามารถบัญชีสำหรับลักษณะพิเศษเช่น เราต้องถามว่า มันสามารถจะแสดง experimentally กล่าวคือ ว่าเสนอผลมีขนาดเพียงพอที่จะ ปฏิบัติคุณลักษณะของกลยุทธ์ลดน้ำหนัก อาหารคาร์โบไฮเดรตต่ำมากโดยเฉพาะการ ถ้า จะมีน้ำหนักเพิ่มขึ้นบริโภคเดียวแคลอริก หรือประโยชน์จากการเผาผลาญ แบบล่าสัตว์ให้การสนับสนุนสำหรับ inefficiency เผาผลาญมากขึ้นในหนูที่ได้รับอาหารคาร์โบไฮเดรตจำกัดเปรียบเทียบกับคาร์โบไฮเดรตสูง นำไปสู่การลดน้ำหนักส่วนเกิน [30] มนุษย์ข้อมูลในตารางที่ 2 แสดงการทดลองทางคลินิก 10 ของอาหาร isocaloric มีต่ำกว่าเมื่อเทียบกับแขนคาร์โบไฮเดรตสูงในการทดลองแต่ละครั้ง [31-40] จะเห็นได้ว่า แขนคาร์โบไฮเดรตต่ำใน 9 ของการศึกษาที่ 10 แสดงให้เห็นถึงการลดน้ำหนักที่เพิ่มขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับแขนคาร์โบไฮเดรตสูง 3 ศึกษาแสดงนัยสำคัญทางสถิติ (p 0.05 < หรือดีกว่า) แม้ไม่ มีนัยสำคัญทางสถิติของแต่ละการศึกษา อย่างไรก็ตาม ความเป็นไปได้ว่า แขนคาร์โบไฮเดรตต่ำจะได้เปรียบใน 9 ของการศึกษาที่ 10 ได้เท่ากับโอกาสการทดลองโยนเหรียญ 9 มีหัวส่วนเกิน โดยหางส่วนเกิน ค่าสัมประสิทธิ์ทวินาม 9 แสดงค่าเป็น p < 0.01ในขณะข้างบนแนะนำของประโยชน์จากการเผาผลาญ มันพิสูจน์ หรือเรารู้ขนาดของผล ปัจจัยที่ควบคุม ศึกษาดังกล่าวถูกเลือกจากผู้เสนอราคา โดยผู้มีการดำรงอยู่ของประโยชน์จากการเผาผลาญที่มีข้อโต้แย้งมากมาย กระนั้น meta-analysis อย่างเป็นทางจะมีความจำเป็นเพื่อหลีกเลี่ยงความเป็นไปได้ของสติ หรือสติความโน้มเอียงในการเลือก เพิ่มเติม มันจะต้องสร้างหลักฐานว่า กระบวนการเผาผลาญค่าใช้จ่ายหรบ ๆ จะแพร่หลายมากขึ้นในอาหารคาร์โบไฮเดรตต่ำกว่าในอาหารคาร์โบไฮเดรตสูงเนื้อหา ในขณะที่การเสนอกลไกเป็นไปได้ พวกเขาต้องได้รับการพิสูจน์บทสรุปอุณหพลศาสตร์ไม่ใช่ปัจจัยจำกัดอยู่เบื้องหลังแนวคิดของประโยชน์จากการเผาผลาญ ดอก อุณหพลศาสตร์รับประกัน inefficiency ในกระบวนการเผาผลาญทั้งหมด และเป็นสภาพในความเป็นไปได้ว่า อาจถูกขยาย inefficiency ในบางกรณี ตัวอย่างที่คุ้นเคยของ inefficiency thyrotoxicosis ผู้ดูแลน้ำหนักสูญเสียและความร้อนรุ่นแม้จะใช้แคลอริกที่ไม่เปลี่ยนแปลง หรือเพิ่มขึ้นได้ สามารถทฤษฎี inefficiency และประโยชน์จากการเผาผลาญเนื่องจาก macronutrient compositional มีเปลี่ยนแปลง แต่สาธิตปรากฏการณ์สามารถแก้ไขได้เฉพาะ experimentally ศึกษาอาหาร Isocaloric กับต่ำเทียบกับแขนเป็นคาร์โบไฮเดรตสูงสนับสนุนสามารถทดลองการใช้ประโยชน์จากการเผาผลาญ Meta-analysis อย่างเป็นทางจะต้องประเมินนี้เป็นมากขึ้น ศึกษาเพิ่มเติม รวมทั้งวิธีการติดตาม จะต้องสร้างกลไกการ เป็นที่รู้จักของสูงปริมาณของอาหารโปรตีน (มักจะเป็นลักษณะของอาหารคาร์โบไฮเดรตต่ำ) เพื่อกระตุ้นการหมุนเวียนของโปรตีน กระบวนการค่าใช้จ่ายหรบ ๆ อย่างไรก็ตาม เป็นที่ชัดเจน ว่านี้เป็นปัจจัยเท่านั้น หรือไม่ หรือจำเป็นสำหรับการเผาผลาญประโยชน์ที่เกิดขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่ง obligate การสร้างกลูโคสจากแหล่ง endogenous อาจยังมีส่วนร่วมการเหนี่ยวนำของการหมุนเวียนของโปรตีน

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

กลูโคนีโอเจเนซิสกระตุ้นการหมุนเวียนของโปรตีนคาร์โบไฮเดรตจำกัด
สมมติฐานตามข้อเสนอแนะจากการศึกษาของความอดอยากในคลาสสิก " อดอาหารอ้วนบุคคล [ 27,28 ] เมแทบอลิซึมของสมองใช้กลูโคส 100 กรัมต่อวัน ในเฟสแรก ก็เก็บไกลโคเจนจะลดลงอย่างรวดเร็ว ดังนั้นความต้องการสำหรับกลูโคส จะพบกับการสร้างกลูโคส .ประมาณ 15 – 20 กรัม ได้จากกลีเซอรอล เนื่องจากการผลิตไลโปไลซิส แต่กรดไขมันออกซิเดชันโดยทั่วไปไม่สามารถใช้ในการผลิตกลูโคส ดังนั้น การสลายโปรตีน ต้องจ่ายส่วนที่เหลือของพื้นผิวสำหรับการเปลี่ยนกลูโคสในช่วงต้นๆ ของการอดอาหาร โดยการอดอาหาร 6 สัปดาห์ ร่างกายคีโตนพลัสกลีเซอรอลสามารถแทนที่ 85% ของเนื้อเยื่อสมองต้องการส่วนที่เหลือยังเกิดขึ้นจากการสร้างกลูโคสจากโปรตีน มันควรจะกล่าวว่า เนื่องจากบทบาทพื้นฐานของคีโตนเป็นอะไหล่โปรตีน อาจจะคาดหวังว่า การพึ่งพาโปรตีนจะลดลงกับเวลา อาจเกี่ยวข้องกับการสังเกต เรื่องราวของ " ชนกำแพง " ในอาหารการสูญเสียน้ำหนัก .
อาหารคาร์โบไฮเดรตต่ำมากในช่วงต้นๆ ของพวกเขา