There is abundant evidence that dietary protein stimulates protein breakdown and re-synthesis. In particular, branched chain amino acids, and especially leucine, are documented to act as nutritional signals acting via both the insulin and mTOR signaling pathways [16-18]. On the macroscopic level, the energetic cost of protein turnover is demonstrable as excess heat generated during a high protein meal. Thermogenesis (thermogenic effect of feeding; old name: specific dynamic action) has been defined as the extra heat generated during a meal due to digestion or metabolism. Johnston et al [19] compared the energy expended during 9 hour intravenous feedings of a high protein meal, vs. an isocaloric high carbohydrate meal; both contrasted with a 9 hour fast. The protein meal, with 70% of its caloric value due to protein, had significantly greater thermogenesis than the high carbohydrate meal (70% of calories from carbohydrate). These data have been reproduced in numerous studies [19-22]. The overall energy costs of protein turnover and synthesis have been estimated in various animal species, including man, and tabulated by Vernon Young ([23]), based on data from other investigators [24-26]. Despite the substantial experimental difficulties involved, the cost of protein synthesis clusters at around 4–5 kcal/gram in 8 species of birds, marsupials and mammals, including man. The high energetic cost is understandable in view of the multiple ATP-requiring processes involved. The cost of protein turnover can reduce efficiency from 33% to 27%, merely in the formation and hydrolysis of a single peptide bond (requiring 4 ATP's per bond formed: Table 1). In addition, protein processes that are ATP-dependent include formation of the ribosomal initiation complex, translation and folding of the protein, and protein degradation (both ubiquitin-dependent and -independent pathways) [23]. The energy costs of protein turnover could therefore account for a metabolic advantage in high protein diets, independent of carbohydrate content. This mechanism may also contribute to inefficiency in low carbohydrate diets, often high in 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.
มีหลักฐานมากมายว่า อาหารโปรตีนกระตุ้นโปรตีนแบ่งและ re-สังเคราะห์ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง กรดอะมิโนโซ่แบบแยกสาขา และโดยเฉพาะอย่างยิ่ง leucine มีเอกสารเป็นสัญญาณทางโภชนาการที่ทำหน้าที่ทั้งอินซูลินและ mTOR ตามปกติมนต์ [16-18] ต้นทุนหมุนเวียนของโปรตีนมีพลังจะไม่แสดงให้เห็นถึงเป็นความร้อนส่วนเกินที่สร้างขึ้นในระหว่างอาหารโปรตีนในระดับ macroscopic Thermogenesis (thermogenic ผลของอาหาร ชื่อเดิม: การดำเนินการแบบไดนามิกระบุ) ได้รับการสร้างขึ้นในระหว่างมื้ออาหารเนื่องจากการย่อยอาหารหรือการเผาผลาญความร้อนเสริม จอห์นสตัน et al [19] เมื่อเทียบพลังงานที่ใช้ในระหว่างชั่วโมง 9 feedings ฉีดอาหารโปรตีนสูง เทียบกับอาหารคาร์โบไฮเดรตสูง isocaloric ทั้งสองต่างกับชั่วโมง 9 อย่างรวดเร็ว อาหารโปรตีน 70% ของค่าของแคลอริกเนื่องจากโปรตีน มี thermogenesis อย่างมีนัยสำคัญมากขึ้นกว่าอาหารคาร์โบไฮเดรตสูง (70% ของจำนวนแคลอรีจากคาร์โบไฮเดรต) ข้อมูลเหล่านี้ได้ถูกทำซ้ำในการศึกษามากมาย [19-22] มีการประมาณต้นทุนพลังงานโดยรวมของการหมุนเวียนของโปรตีนและการสังเคราะห์ในสัตว์ชนิดต่าง ๆ คน และสนับสนุน โดยหนุ่มเวอร์นอน ([23]), ตามข้อมูลจากนักสืบอื่น ๆ [24-26] แม้ มีการพบทดลองปัญหาเกี่ยวข้อง ต้นทุนของการสังเคราะห์โปรตีนคลัสเตอร์ในรอบ 4-5 กิโลแคลอรี่/กรัมใน 8 ชนิดของนก marsupials และเลี้ยงลูกด้วย นม รวมถึงคน ต้นทุนปรับสูงจะเข้าใจมุมมองหลายต้องการ ATP กระบวนการเกี่ยวข้อง ต้นทุนของการหมุนเวียนของโปรตีนสามารถลดประสิทธิภาพจาก 33% เป็น 27% แต่ในการกำเนิดและไฮโตรไลซ์ของเป็นเพปไทด์เดียว (ต้อง 4 ATP ต่อพันธะที่เกิดขึ้น: ตารางที่ 1) กระบวนการโปรตีนที่ขึ้นอยู่กับ ATP รวมถึงกำเนิดของเริ่มต้น ribosomal ซับซ้อน แปล และพับของโปรตีน การย่อยสลายโปรตีน (ทางเดินทั้งขึ้นอยู่ กับการ ubiquitin และ - อิสระ) [23] ต้นทุนพลังงานของการหมุนเวียนของโปรตีนได้ดังนั้นบัญชีสำหรับประโยชน์จากการเผาผลาญในอาหารโปรตีน คาร์โบไฮเดรตเนื้อหาอิสระ กลไกนี้อาจร่วม inefficiency ในอาหารคาร์โบไฮเดรตต่ำ มักสูงโปรตีนหมุนเวียนถูกกระตุ้นการสร้างกลูโคสโปรตีนคาร์โบไฮเดรตจำกัดสมมติฐานต่อไปนี้เป็นการแนะนำจากศึกษาคลาสสิกของความอดอยากในคนอ้วนเชื่อโรคเรื้อรัง [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" ในอาหารลดน้ำหนักVery 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.ประโยชน์จากการเผาผลาญ: 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 พวกเขาต้องได้รับการพิสูจน์
การแปล กรุณารอสักครู่..