Cirkadiánní rytmy (III.): Chronovýživa a chronotrénink

	Cirkadiánní rytmy (I.): Úvod do problematiky
	Cirkadiánní rytmy (II.): Chronotypy, příčiny a důsledky narušení cirkadiánních rytmů

Vcelku nový termín chronovýživa (z angl. chrononutrition) se týká problematiky synchronizace příjmu potravy s denními rytmy těla. Tento přístup získává stále více pozornosti a objevuje se mnoho nových studií zabývajících se časováním příjmu potravy vzhledem k cirkadiánnímu rytmu.

Potrava je stimulem, který dokáže "resetovat" cirkadiánní hodiny v periferních tkáních.¹ K resetování cirkadiánních hodin v periferních tkáních dochází díky tomu, že příjem potravy vyvolává dočasnou dostupnost mnoha cirkulujících makronutrientů (sacharidy, tuky, bílkoviny). Příjem potravy způsobuje uvolňování inzulínu do krve a navozuje expresi "hodinových genů" (exprese genu je proces, ve kterém se informace uložená v genu převede v reálnou buněčnou strukturu či funkci) v tkáních citlivých na inzulín (játra, svalová tkáň, tuková tkáň).

Systémy řídící trávení potravy a její absorpci podléhají cirkadiánnímu rytmu a připravují se na příjem potravy (v případě snídaně jako prvního denního jídla) na základě lokálních hodin v dané tkáni. Tyto rytmy jsou regulovány rytmickou aktivitou hodinových genů a stejně tak příjmem potravy.² Vyprazdňování žaludku podléhá cirkadiánnímu rytmu, potrava opouští žaludek rychleji po dopoledních jídlech nežli po příjmu potravy ve večerních hodinách.³ Pohyby tlustého střeva rovněž vykazují cirkadiánní rytmus, časté pohyby jsou přítomny během dne a minimum pohybu během noci.⁴ Jelikož motilita tlustého střeva je rovněž regulována lokálními hodinami, u osob vykonávajících noční směny a cestujících či obsluhy letadel překračujících několik časových zón v průběhu krátké doby se často vyskytují zažívací obtíže.⁵ Zažívací potíže mohou pociťovat rovněž osoby přijímající větší množství jídla v pozdních hodinách. Mnoho genů spojených s homeostázou glukózy a tuků, zejména ty, které kódují enzymy omezující rychlost různých metabolických procesů, jsou rovněž pod cirkadiánní kontrolou.

Cirkadiánní systém u savců přísně reguluje metabolismus, což bylo prokázáno studiemi, ve kterých mutace či odstranění hodinových genů vedla k narušení rytmu příjmu potravy či k obezitě u hlodavčích modelů.²

Znalost cirkadiánních rytmů zažívacího traktu a metabolické aktivity může být použita k vymezení strategií pro optimální načasování příjmu potravy pro zachování nebo zlepšení zdraví.⁶ Senzitivita pro zvýšenou koncentraci glukózy je nejvyšší brzy ráno a během dne dochází k poklesu, proto by mohlo lidem se sníženou citlivostí na inzulín pomoci zařazovat v odpoledních hodinách sacharidy s nízkým glykemickým indexem či jídla s nízkým obsahem sacharidů obecně.⁶

Cirkadiánní řízení metabolismu

Vnitřní hodiny rozdělují behaviorální a metabolické procesy podle denní doby. Řízení těchto dějů si lze prohlédnout na níže přiloženém obrázku. Příslušné metabolické reakce v periferních tkáních jsou synchronizovány s cyklem světlo-tma. Během spánku / během lačnění probíhají především katabolické reakce, zatímco během bdění / příjmu potravy převažují reakce anabolické. Správné fungování periferních hodin udržuje metabolické procesy synchronizované s prostředím, což je rozhodující pro zdraví organismu. Stárnutí, výživa a narušení vlivem prostředí (například noční směny) může narušit integraci těchto systémů.⁷

Zdroj: Marcheva et al. (2013) dle Bass a Takahashi (2010)

Existuje spojitost mezi časem příjmu potravy a obezitou?

Čas příjmu potravy je rozdílný napříč populací a vykazuje rozdíly kulturu od kultury. Časování příjmu potravy je modifikovatelný faktor, který může ovlivnit regulaci příjmu energie a s tím spojený vznik obezity.¹¹ Ačkoliv již dlouhou dobu se diskutuje o tom, že příjem potravy v pozdních hodinách může zvýšit riziko obezity, až donedávna byl nedostatek evidence podporující tuto hypotézu.²

Vypadá to, že energetický metabolismus je méně účinný v průběhu odpoledne. Stravou vyvolaná termogeneze (energie spotřebovaná na trávení a vstřebávání živin) v ranních hodinách je značně vyšší než v odpoledních a večerních hodinách, rovněž míra spalování tuků je odpoledne nižší než ráno.⁹ Poměrně velké množství studií (provedených na experimentálních zvířatech) poukázalo na fakt, že pokud zvířata přijímají potravu ve "špatném čase", stávají se obézními, i když přijímají stejné množství energie jako zvířata krmena "ve správný čas".¹¹

Co vlastně představuje ten "špatný čas"? Například pokud hlodavci (noční tvorové obvykle přijímající potravu v průběhu své aktivní fáze, tedy v noci) mají přístup k jídlu pouze ve dne (v období, kdy bývá jejich příjem potravy obvykle omezen), stávají se v porovnání se svými ve "správný čas" krmenými kolegy obézní. Přestože se jedná o studie prováděné především na hlodavcích, jsou tyto výsledky velmi zajímavé, jelikož naznačují, že opravdu existuje pojítko mezi časováním příjmu potravy a výslednou tělesnou kompozicí.¹¹

I studie provedené na lidech vykazují podobné výsledky. Wang s kolektivem prokázali, že u osob, konzumujících ≥ 33 % denní energetické hodnoty ve večerních hodinách bylo dvojnásobně pravděpodobnější, že budou obézní nežli osoby konzumující větší množství energie v ranních či dopoledních hodinách.¹⁰

Jak ovlivní časování příjmu potravy výsledek redukční diety?

Může distribuce kalorií v rámci dne ovlivnit snahu o zbavení se přebytečných kilogramů? Pojďme se na to podívat.

Garaulet s kolektivem provedli studii, ve které rozdělili účastníky (celkem 510 osob) do dvou skupin podle toho, kdy jedinci konzumovali oběd ("early eaters" - oběd před 15. hodinou, "late eaters" - oběd po 15. hodině). Faktory jako energetický příjem, podíl jednotlivých makronutrientů, doba spánku či výdej energie byly kontrolovány autorským kolektivem. Na konci 20týdenní intervence bylo zjištěno, že osoby označeny jako "late eaters" vykazovaly pomalejší míru snižování hmotnosti nežli "early eaters". Mezi "late eaters" bylo větší množství tzv. odpoledních typů (viz chronotypy), jejich snídaně obsahovala méně energie a častěji vynechávali snídani nežli ranní typy.³ Rovněž studie provedena autorským kolektivem v čele s T. Ruizem-Lozanem zjistila asociaci mezi odpoledním chronotypem a menším úbytkem tělesné hmoty u obézních osob v porovnání s ranním chronotypem.¹²

Výsledky ukazují, že přestože obě skupiny jedí stejné množství kalorií, osoby konzumující tyto kalorie převážně v odpoledních či večerních hodinách mívají při redukčních dietách menší hmotností úbytek než osoby konzumující tyto kalorie dříve v průběhu dne. Může zde být souvislost například s cirkadiánním řízením metabolismu a snížením termického efektu stravy, o kterém byla řeč výše.

Autoři metaanalýzy zabývající se časováním příjmu potravy a distribucí kalorií v průběhu dne (příjem energie především dopoledne vs. příjem energie především odpoledne) ve spojitosti s obezitou a poruchami metabolismu na základě výsledků dospěli k závěru, že existuje spojitost mezi časováním příjmu potravy a obezitou/metabolismem:¹³

• Byla zjištěna asociace mezi časováním příjmu potravy a zvýšením hmotnosti, hyperglykémií, diabetem.
• Příjem potravy spíše v dřívějších hodinách je spojován se zdravotními benefity.
• Autoři vyvozují, že evidence shrnuta v metaanalýze podporuje hypotézu negativního dopadu pozdní konzumace jídla a distribuci kalorií na tělesnou hmotnost a metabolismus.

Souhrnně lze říci, že vyhýbání se většímu množství potravy v pozdějších (večerních či nočních) hodinách může být přínosné pro naše zdraví.

Chronotrénink aneb může jeho načasování přinést výkonnostní výhody?

Mnoho aspektů sportovního výkonu vykazuje cirkadiánní rytmus. Pokud bychom chtěli porovnat výkonnostní rozdíly v ranních (7:00 - 10:00) a odpoledních (16:00 - 20:00) hodinách, vyšších hodnot (lepšího výkonu) bývá dosaženo odpoledne a k večeru.^2,14

Nepřímou evidenci, napovídající, že je sportovní výkon ovlivněn cirkadiánními rytmy, mohou poskytnout analýzy časů (ve smyslu denní doby), ve kterých byly nejčastěji pokořeny světové rekordy. Výsledky naznačují, že nejčastěji je světových rekordů dosahováno v odpoledních hodinách, tedy v době, kdy je tělesná teplota nejvyšší.¹⁶ Sami autoři ovšem upozorňují, že v tomto případě může docházet ke zkreslení, jelikož finálové eventy bývají právě nejčastěji v odpoledních a večerních hodinách vzhledem k požadavkům televize a sledovanosti diváků.

Odporový a vytrvalostní trénink - existuje univerzální čas nejvyšší výkonnosti?

Gabriel a Zierath uvádějí, že odporový trénink je formou cvičení, která nejspolehlivěji odráží denní rytmy, maximálních výkonů je téměř vždy dosahováno v odpoledních a večerních hodinách (16:00 - 20:00), oproti tomu znatelně nižší výkony jsou k vidění v ranních hodinách (6:00 - 10:00), kdy rozdíly ve výkonnosti dosahují až 18 % (to už znamená téměř o pětinu zvýšený výkon v odpoledních hodinách při porovnání s ranními) v závislosti na tom, jaký experimentální design autoři studie použili.¹⁷ Obdobně je tomu i u krátkodobých a vysoce intenzivních výkonů (například při testování pomocí wingate testu na bicyklovém ergometru - šlapání 30 vteřin na maximum), kdy je rovněž nejvyšších výkonů dosahováno v odpoledních hodinách.

Co se týče vytrvalostních aktivit, zde nejsou výsledky jednoznačné. Ačkoliv některé studie poukazují na to, že výkon v odpoledních hodinách je vyšší než v ranních, výsledky nejsou konzistentní.¹⁷

M. Küüsmaa s kolektivem zjišťovali, jaký vliv bude mít souběžný silový a vytrvalostní trénink (concurrent training), prováděný buďto v ranních, anebo odpoledních hodinách. Na konci 24týdenní intervence autoři zjistili, že jedinci provádějící tréninkové jednotky v odpoledních hodinách nabrali více svalové hmoty nežli osoby podstupující tréninky dopoledne.¹⁸

Pokud jste dočetli až do tohoto místa, dostali jste se již na konec série o cirkadiánních rytmech a jejich vlivu na různé tělesné funkce. Na závěr ještě přidávám souhrn důležitých bodů z posledního dílu.

• Chronovýživa se zabývá souhrou mezi příjmem potravy a cirkadiánními rytmy.
• Cirkadiánní rytmy ovlivňují metabolismus, katabolické i anabolické procesy, dále vyprazdňování žaludku či motilitu střev.
• Vypadá to, že příjem potravy v nesprávný čas zvyšuje riziko vzniku obezity a metabolických komplikací.
• Kombinace velké snídaně a oběda s menší porcí jídla k večeři přináší benefity pro metabolické zdraví.
• Pokud je cílem snížení hmotnosti, mohlo by výhodu poskytnout přijímání větších jídel dopoledne a k obědu a v průběhu odpoledne již příjem kalorií snižovat - nekonzumovat vysoce kalorická jídla večer. Stále je ovšem v kontextu hubnutí nejdůležitějším faktorem kalorický deficit.
• Chronotrénink se zabývá optimalizací načasování pohybové aktivity vzhledem k maximalizaci jak výkonů, tak zdravotních benefitů.
• U krátkodobých intenzivních výkonů (silové sporty) je většinou maximálních výkonů dosaženo v odpoledních hodinách (cca mezi 16. a 20. hodinou), u vytrvalostních aktivit výsledky nejsou tak jednoznačné.

Použité zdroje:
1. Xie, Yanling, Qingming Tang, Guangjin Chen, Mengru Xie, Shaoling Yu, Jiajia ZHAO a Lili Chen, 2019. New Insights Into the Circadian Rhythm and Its Related Diseases. Frontiers in Physiology [online]. 10 [vid. 2019-07-21]. ISSN 1664-042X. Dostupné z: doi:10.3389/fphys.2019.00682
2. Tahara, Y. a S. Shibata, 2013. Chronobiology and nutrition. Neuroscience [online]. 253, 78-88 [vid. 2019-07-21]. ISSN 0306-4522. Dostupné z: doi:10.1016/j.neuroscience.2013.08.049
3. Garaulet, Marta a Purificación Gómez-Abbellán, 2014. Timing of food intake and obesity: A novel association. Physiology & Behavior [online]. 134, Eating Patterns, Diet Quality and Energy Balance, 44-50 [vid. 2019-07-30]. ISSN 0031-9384. Dostupné z: doi:10.1016/j.physbeh.2014.01.001
4. Hoogerwef, Willemijntje A., Vahakn B. Shahinian, Germaine Cornélissen, Franz Halberg, Jonathon Bostwick, John Timm, Paul A. Bartekk a Vincent M. Cassone, 2009. Rhythmic changes in colonic motility are regulated by period genes. American Journal of Physiology-Gastrointestinal and Liver Physiology [online]. 298(2), G143-G150 [vid. 2019-07-30]. ISSN 0193-1857. Dostupné z: doi:10.1152/ajpgi.00402.2009
5. Oike, Hideaki, Katsutaka Oishi a Masuko Kobori, 2014. Nutrients, Clock Genes, and Chrononutrition. Current Nutrition Reports [online]. 3(3), 204-212 [vid. 2019-07-29]. ISSN 2161-3311. Dostupné z: doi:10.1007/s13668-014-0082-6
6. Van Ommen, Ben, Tim Van Den Broek, Iris De Hoogh, Marjan Van Erk, Eugene Van Someren, Tanja Rouhani-Rankouhi, Joshua C Anthony, Koen Hogenelst, Wilrike Pasman, André Boorsma a Suzan Wopereis, 2017. Systems biology of personalized nutrition. Nutrition Reviews [online]. 75(8), 579-599 [vid. 2019-07-30]. ISSN 0029-6643. Dostupné z: doi:10.1093/nutrit/nux029
7. Bass, Joseph a Joseph S. Takahashi, 2010. Circadian Integration of Metabolism and Energetics. Science (New York, N.Y.) [online]. 330(6009), 1349-1354 [vid. 2019-07-30]. ISSN 0036-8075. Dostupné z: doi:10.1126/science.1195027
8. Marcheva, Biliana, Kathryn M. Ramsey, Clara B. Peek, Alison Affinati, Eleonore MAURY a Joseph BASS, 2013. Circadian Clocks and Metabolism. Handbook of experimental pharmacology [online]. (217), 127-155 [vid. 2019-08-09]. ISSN 0171-2004. Dostupné z: doi:10.1007/978-3-642-25950-0_6
9. Fong, Mackenzie, Ian D. Caterson a Claire D. Madigan, 2017. Are large dinners associated with excess weight, and does eating a smaller dinner achieve greater weight loss? A systematic review and meta-analysis. British Journal of Nutrition [online]. 118(8), 616-628 [vid. 2019-08-05]. ISSN 0007-1145, 1475-2662. Dostupné z: doi:10.1017/S0007114517002550
10. Wang, J. B., R. E. Patterson, A. ANG, J. A. Emond, N. Shetty a L. Arab, 2014. Timing of energy intake during the day is associated with the risk of obesity in adults. Journal of Human Nutrition and Dietetics [online]. 27(s2), 255-262 [vid. 2019-07-30]. ISSN 1365-277X. Dostupné z: doi:10.1111/jhn.12141
11. Garaulet, Marta, Purificación Gómez-Abellán, Juan J Alburquerque-Béjar, Yu-Chi Lee, Jose M Ordovás a Frank Ajl Scheer, 2013. Timing of food intake predicts weight loss effectiveness. International journal of obesity (2005) [online]. 37(4), 604-611 [vid. 2019-07-30]. ISSN 0307-0565. Dostupné z: doi:10.1038/ijo.2012.229
12. Ruiz-Lozano, T., J. Vidal, A. De Hollanda, M. Canteras, M. Garaulet a M. Izquierdo-Pulido, 2016. Evening chronotype associates with obesity in severely obese subjects: interaction with CLOCK 3111T/C. International Journal of Obesity (2005) [online]. 40(10), 1550-1557. ISSN 1476-5497. Dostupné z: doi:10.1038/ijo.2016.116
13. Beccutti, Guglielmo, Chiara Monagheddu, Andrea Evangelista, Giovannino Ciccone, Fabio Broglio, Laura Soldati a Simona Bo, 2017. Timing of food intake: Sounding the alarm about metabolic impairments? A systematic review. Pharmacological Research [online]. 125, 132-141 [vid. 2019-07-31]. ISSN 1043-6618. Dostupné z: doi:10.1016/j.phrs.2017.09.005
14. Reilly, Thomas a Jim Waterhouse, 2009. Sports performance: is there evidence that the body clock plays a role? European Journal of Applied Physiology [online]. 106(3), 321-332 [vid. 2019-08-02]. ISSN 1439-6327. Dostupné z: doi:10.1007/s00421-009-1066-x
15. Shibata, Shigenobu a Yu Tahara, 2014. Circadian rhythm and exercise. The Journal of Physical Fitness and Sports Medicine [online]. 3(1), 65-72 [vid. 2019-08-03]. ISSN 2186-8131. Dostupné z: doi:10.7600/jpfsm.3.65
16. Drust, B., J. Waterhouse, G. Atkinson, B. Edwards a T. Reilly, 2005. Circadian Rhythms in Sports Performance—an Update. Chronobiology International [online]. 22(1), 21-44 [vid. 2019-08-02]. ISSN 0742-0528. Dostupné z: doi:10.1081/CBI-200041039
17. Gabriel, Brendan M. a Juleen R. Zierath, 2019. Circadian rhythms and exercise — re-setting the clock in metabolic disease. Nature Reviews Endocrinology [online]. 15(4), 197-206 [vid. 2019-08-03]. ISSN 1759-5037. Dostupné z: doi:10.1038/s41574-018-0150-x
18. Küüsmaa, Maria, Moritz Schumann, Milan Sedliak, William J. Kraemer, Robert U. Newton, Jari-Pekka Malinen, Kai Nyman, Arja Häkinnen a Keijo Häkinnen, 2016. Effects of morning versus evening combined strength and endurance training on physical performance, muscle hypertrophy, and serum hormone concentrations. Applied Physiology, Nutrition, and Metabolism = Physiologie Appliquee, Nutrition Et Metabolisme [online]. 41(12), 1285-1294. ISSN 1715-5320. Dostupné z: doi:10.1139/apnm-2016-0271