Dostupnost energije, energetska ravnoteža i energetske potrebe

Raspoloživost (ili dostupnost) energije predstavlja raspoloživu količinu energije za održavanje osnovnih tjelesnih funkcija koja je preostala nakon što se energija potrošena za tjelesne aktivnosti oduzme od energije dobivene konzumacijom hrane i pića. Raspoloživa energija predstavlja važnu osnovu zdravlja svakog pojedinca te odražava uspješnosti strategije sportske prehrane. 

RASPOLOŽIVOST ENERGIJE: ENERGIJA DOBIVENA UNOSOM HRANE I PIĆA – POTROŠNJA ENERGIJE TJELESNOM AKTIVNOSTI 

Niska raspoloživost energije može nastati zbog nedovoljnog unosa energije prehranom, visoke potrošnje energije tjelesnom aktivnosti ili kao njihova kombinacija. Može biti posljedica neodgovarajuće prehrane ili poremećaja hranjenja/poremećaja u prehrani, pogrešnog ili preintenzivnog programa za gubitak tjelesne mase ili nenamjernog ispunjavanja energetskih potreba tijekom razdoblja intenzivnog treninga ili natjecanja. Pojedini sportaši, namjerno i nekontrolirano, niskim energetskim unosom u odnosu na njihove potrebe reguliraju tjelesnu masu kako bi postigli željenu sportsku izvedbu što, ukoliko nije uočeno i riješavano na vrijeme, može dovesti do endokrine, probavne, bubrežne, neuro-psihijatrijske, imunosne, mišićno-koštane i srčano-žilne disfunkcije, čak i sa trajnim posljedicama. Niska raspoloživost energije kod sportaša uzrokuje smanjenu izdržljivost i neispunjavanje zahtjeva treninga, smanjenu sposobnost prosuđivanja, koordinacije i koncentracije, razdražljivost, depresiju, smanjene zalihe glikogena i smanjenu snagu mišića te posljedični povećani rizik od ozljeda. 

Niska raspoloživost energije je ključna za razvoj relativnog nedostatka energije u sportu (RNE-S ili engl. RED-S, Relative Energy Deficiency in Sport) i predstavlja nedostatak energije u odnosu na ravnotežu između unosa energije prehranom i potrošnje energije potrebne za dnevne aktivnosti, zdravlje, rast i tjelesne aktivnosti. Iako se uobičajeno povezuje s poremećajima u prehrani ili pretjeranim gubitkom tjelesne mase, prepoznato je da RNE-S kod sportaša može biti prisutan čak i kada su unos energije i ukupna potrošnja energije uravnoteženi, a tjelesna masa sportaša je odgovarajuća. Naime, tijelo se dugotrajnoj niskoj raspoloživosti energije prilagođava tako da smanji brzinu energije metabolizma u mirovanju te smanji energiju za punjenje energije i oporavak nakon aktivnosti. Na taj način tijelo čuva energiju pa održava tjelesnu masu na energetskom unosu nižem od potrebnog, pri čemu se neke tjelesne funkcije koje se smatraju manje bitnima za preživljavanje, poput reprodukcijskog sustava, usporavaju. Prepoznato je da je niska raspoloživost energije primarni uzrok promjena koje se vide u trijadi, odnosno pri kombinaciji restriktivnog ponašanja u prehrani, promjena u menstrualnom ciklusu i smanjenog formiranja zdravih kostiju kod sportašica, osobito kod sportova osjetljivih na tjelesnu masu (primjerice trčanje, gimnastika, ples, sportovi klasificirani po masi – borilački sportovi). No, također je prisutno i među muškim sportašima, osobito među biciklistima, trkačima, veslačima i sportašima borilačkih vještina. Kod muškaraca niska raspoloživost energije dovodi do smanjenja razine testosterona i smanjene gustoće kostiju. Simptomi niske raspoloživosti energije su smanjena sposobnost sportskih izvedbi, odgođeno ili produljeno vrijeme oporavka, pretjerani umor, poteškoće s koncentracijom, promjene raspoloženja (tjeskoba ili depresija),  pretjerana preokupacija ili opsesivno ponašanje u vezi s prehranom i treningom, česte ozljede, smanjena ili niska gustoća kostiju i posljedični prijelomi, prestanak ili promjene u menstrualnom ciklusu (< 9 ciklusa godišnje), niske referentne vrijednosti krvne slike (osobito željeza i vitamina D). Pomoć sportašima sa simptomima RNE-S ovisi o čimbenicima koji su uzrokovali RNE-S i o zdravstvenim (tjelesnim i mentalnim) posljedicama te zahtjeva rad sa stručnim zdravstvenim radnicima poput sportskog liječnika, endokrinologa, nutricionista i psihologa. Neki sportaši su razvili RNE-S zbog nedovoljnog znanja o prehrani i intenzitetu treninga, ali odgovarajuća edukacija im može pomoći da razviju strategije odgovarajuće prehrane. 

Tjelesna masa ne mora biti jedini pokazatelj energetske ravnoteže jer učinak tjelesne aktivnosti utječe na sastav tijela, na masu masnog tkiva i bezmasnu masu. Stoga je nedavno predloženo da se za procjenu raspoloživosti energije koristi izračun energetske ravnoteže koja je jednaka promjeni u tjelesnim zalihama energije tijekom vremena. To se može procijeniti množenjem promjena u masi masnog tkiva (MT) i bezmasne mase tijela (BMT) s njihovim poznatim gustoćama metaboličke energije (odnosno 9,5 kcal/g za MT i 1,0 kcal/g za BMT). 

Raspoloživa energija = (Δ masa masnog tkiva (g) x 9,5 kcal) x (Δ bezmasna masa (g) x 1 kcal)

Energetske potrebe aktivnog pojedinca i sportaša ovise o trajanju i intenzitetu treninga i natjecanja. Čimbenici koji povećavaju energetske potrebe iznad procijenjenih su izloženost hladnoći ili vrućini, strah, stres, velika nadmorska visina, ozljede, pojedini sastojci hrane ili lijekovi (primjerice kofein, nikotin), povećanje bezmasne mase, a kod žena i faza menstrualnog ciklusa. Energetska ravnoteža se postiže kada je ukupni unos energije jednak ukupnoj potrošnji energije koja se sastoji od zbroja energije bazalnog metabolizma, toplinskog učinka hrane i toplinskog učinka aktivnosti, a razumno ju je procjenjivati za duža razdoblja (dani ili tjedani). 

ENERGETSKA RAVNOTEŽA je gdje je UKUPNI UNOS ENERGIJE = UKUPNA POTROŠNJA ENERGIJE 

UKUPNA POTROŠNJA ENERGIJE = ENERGIJA BAZALNOG METABOLIZMA + TOPLINSKI UČINAK HRANE I TOPLINSKI UČINAK AKTIVNOSTI 

O odnosu između potrošnje i unosa energije obično se govori tjelesna masa. Ako je utrošak veći od unosa, dolazi do gubitka težine, a ako je unos veći od potrošnje, dobiva se na težini. U oba slučaja, kada potrošnja i unos nisu usklađeni, kaže se da postoji energetska neravnoteža. Ponekad je potrebna energetska neravnoteža kod, primjerice, nekog tko želi smanjiti masno tkivo, tada potrošnja energije treba biti veća od unosa., dok kod onog koji želi povećati mišićno tkivo tada energetski unos treba biti veći od potrošnje. Međutim, ove energetske neravnoteže utječu samo na tjelesnu masu već i na fiziološke funkcije, od prijenosa stanične energije, stanične izmjene do hormonskog statusa, na metaboličke ili kognitivne funkcije.  

Metode koje se koriste za mjerenje ili procjenu komponenti ukupne potrošnje energije kod sjedilačkih i umjereno aktivnih pojedinaca vrijede i za sportaše, ali kod profesionalnih sportaša vrlo intenzivne tjelesne aktivnosti imaju određena ograničenja. Budući da se mjerenje bazalnog metabolizma izvodi isključivo u mirovanju, praktičnije je izmjeriti brzinu metabolizma u mirovanju (BMR) koja može biti 10% viša. Izračun brzine metabolizma najčešće se provodi po Harris-Benedict jednadžbi, a množenjem s odgovarajućim faktorom za tjelesnu aktivnost koji se primjenjuje za procjenu potrošnje energije, može se dobiti procjenjena ukupna potrošnja energije. Postoje i druge jednadžbe koje su prilagođene sastavu tijela pojedinca, ali niti jedna jednadžba nije najpreciznija. Nedavno se Ten-Haafova jednadžba (dob, masa, visina) pokazala kao najtočnija i najpreciznija u većini sportskih disciplina. Najbolje je  odabrati jednadžbu na temelju populacije sličnih karakteristika (tjelesni sastav, antropometrija, spol, sport, status sportaša), te ju ne tumačiti na temelju jednog mjerenja.

HARRIS-BENEDICT (opća populacija) 

• Muškarci BMR (kcal) = 66,47 + (13,76 × tj. masa (kg)) + (5,003 × tj. visina (cm)) – (6,755 × dob (god)) 
• Žene BMR (kcal) = 655,1 + (9,563 × tj. masa (kg)) + (1,850 × tj. visina (cm)) – (4,676 × dob (god)) 

MIFFLIN-ST JEOR (opća populacija, prekomjerna tjelesna masa) 

• Muškarci BMR (kcal) = (10 × tj. masa (kg)) + (6,25 × tj. visina (cm)) – (5 × dob (god)) + 5 
• Žene BMR (kcal) = (10 × tj. masa (kg)) + (6,25 × tj. visina (cm)) – (5 × dob (god)) – 161 

TEN-HAFF (aktivni pojedinci, bezmasna masa tijela) 

• Energija u mirovanju BMR (kJ) = 95,272 x bezmasna masa tijela (kg) + 2023,161 

Kako bi se dobila ukupna potrošnja energije, vrijednost brzine metabolizma može se pomnožiti s faktorom aktivnosti koji odražava razinu uobičajenih tjelesnih aktivnosti: 

SJEDILAČKE NAVIKE  malo ili nimalo tjelovježbe	BMR × 1,2
LAGANO AKTIVAN/NA  lagana tjelovježba/sport 1-3 dana/tjedan	BMR × 1,375
UMJERENO AKTIVAN/NA  umjereno vježbanje/bavljenje sportom 3-5 dana/tjedan	BMR × 1,55
VRLO AKTIVAN/NA intenzivno vježbanje/bavljenje sportom 6-7 dana/tjedan	BMR × 1,725
EKSTRA AKTIVAN/NA  vrlo intenzivna tjelovježba/sportski i fizički posao ili 2x/dan trening	BMR × 1,9

Individualne procjene mogu se izračunati i pomoću preporuka prehrambenih referentnih vrijednosti (Dietary reference value, DRV, eng.) za energiju Europske agencije za sigurnost hrane (EFSA) (https://multimedia.efsa.europa.eu/drvs/index.htm). 

Energija koja se troši tijekom vježbanja može se procijeniti iz dnevnika aktivnosti (najbolje tijekom 1-7 dana) sa subjektivnim procjenama intenziteta vježbanja pomoću faktora aktivnosti i metaboličkih ekvivalenata (MET), no pokazalo se da podcjenjuju zahtjeve sportaša jer ne pokrivaju raspon veličine tijela ili razine aktivnosti natjecatelja. Opisane metode procjene potrošnje energije inovativna tehnologija nosivih uređaja omogućila je laku dostupnost i rekreativcima i sportašima, dok sportskim nutricionistima daje pristupačnu opciju za točno određivanje ukupne  dnevne ili one energetske potrošnje za pojedine i specifične aktivnosti, primjerice vrijeme provedeno za spavanje ili odmaranje što je ponekad neodređeno za procijeniti. 

Upravo iz tih je razloga koncept izračuna dostupnosti ili raspoloživosti energije najpouzdaniji u sportskoj prehrani jer izjednačava unos energije sa zahtjevima za optimalno zdravlje i funkcioniranje, a ne za energetsku ravnotežu. Ukoliko se raspoloživost energije normalizira za količinu bezmasne mase tijela i kada se oduzme utrošak energije za tjelesnu aktivnost tada predstavlja količinu energije raspoložive za obavljanje svih funkcija.  

Primjer izračuna raspoloživosti energije (RE): 

Tjelesna masa 60kg; masno tkivo 20%; bezmasna masa 80% ili 48kg; energetski unos 2400 kcal/dan; utrošak energije za tjelesnu aktivnost 500 kcal/dan 

RE = (energetski unos – utrošak energije za tjelesnu aktivnost) / bezmasna masa  

= (2400 kcal – 500 kcal) / 48 kg = 39,6 kcal/kg bezmasne mase/dan 

Optimalna raspoloživost energije smatra se jednakom ili većom od 45 kcal/kg bezmasne mase tijela, a raspon između 30 i 45 kcal/kg smanjenim ili subkliničkim stanjem niske raposloživost ii energije, što se može kratkotrajno uvažiti, primjerice dobrim planom prehrane.  Dugotrajna raspoloživost energije niža od 30 kcal/kg bezmasne mase/dan je rizičan čimbenik za pogoršanje zdravlja i oštećenja rada tjelesnih funkcija.  

Praćenje energetske raspoloživosti među sportašima je važan dio sportskog nutricionizma za procjenu uzroka te plana upravljanja sportašima sa stanjima koji su povezani s RNE-S. Iako mjerenje zahtjeva puno vremena i uključuje stupanj pogreške, praćenje energetske raspoloživosti među sportašima ima važan zdravstveni aspekt koji može biti ključan za postizanje željenih sportskih dostignuća.  

Kako bi se izbjegao rizik od nedovoljne raspoloživosti energije, važno je pravilno procijeniti energetske potrebe koje se bolje odrediti iz procjena potrošnje energije jer je pogreška izračuna mnogo manja od izračuna energetskog unosa metodama procjene prehrane. No, prije odabira najprikladnije metode ili nosivog uređaja procjenu energetskih potreba, važno je prethodno razmotriti svrhu i jasno odrediti željene mjerne varijable.