U gebruikt een oudere browserversie. Gebruik een ondersteunde versie voor de beste ervaring op MSN.

De nietszeggende energiebalans

Logo Foodlog Foodlog 29-12-2016 Dennis Zeilstra
De nietszeggende energiebalans © Foodlog De nietszeggende energiebalans

Dik worden wordt steeds gewoner. Het zou komen omdat we ‘gewoon teveel eten’. Volgens Dennis Zeilstra biedt dat geen bevredigende uitleg. Hoe kan de ene mens immers aanmerkelijk zwaarder worden dan de andere als hij zelfs minder calorieën binnenkrijgt?

Wereldwijd, maar vooral in Westerse landen, kampt een groeiende groep mensen met overgewicht. De meest genoemde verklaring voor dit fenomeen is het ‘calorie-in-calorie-uit’ argument. Het is gebaseerd op de wet van behoud van energie die stelt dat energie niet verloren kan gaan, maar slechts van vorm kan veranderen. Ook het Voedingscentrum stelt dat de oorzaak van overgewicht is dat "de hoeveelheid energie die iemand binnenkrijgt via eten en drinken voor een langere tijd hoger is dan het lichaam verbruikt." In veel gevallen, ook in discussies hier op Foodlog, wordt het nog eenvoudiger voorgesteld door te verklaren dat we ‘gewoon teveel eten’. Zowel aan deze als aan de ‘officiële’ lezing wringt echter iets.

Eenvoudige mechanische machines

Laten we eens kijken naar eenvoudige machines, zoals een stofzuiger. Wat heeft dit met obesitas te maken? Nou, het ‘calorie-in-calorie-uit’ paradigma gaat er vanuit dat alle calorieën die wel via voeding binnen komen, maar niet verbruikt worden, worden opgeslagen. Bij een stofzuiger gebeurt dat natuurlijk niet, maar ook daar zijn onderzoekers en ontwerpers benieuwd naar het verschil tussen het opgenomen en het nuttig verbruikte vermogen. Dit verschil, de verliezen, proberen mijn vakgenoten (werktuigbouwkundig ingenieurs) zo klein mogelijk te maken. Daarvoor is het noodzakelijk om te weten waar die verliezen plaatsvinden. En daar begint het probleem dat het ‘calorie-in-calorie-uit’ verhaal van obesitas zo onbruikbaar maakt. Het is bij een relatief eenvoudig apparaat zoals een stofzuiger namelijk helemaal niet zo eenvoudig, zo niet onmogelijk, om exact vast te stellen waar de verliezen precies plaatsvinden. Er zijn verliezen in de compressor, in de wikkelingen en in het blikpakket van de elektrische machine, in de lagers, in de slang, en ga zo maar door. Om het nog lastiger te maken zijn de verschillende verliesposten anders bij andere condities, zoals wanneer je een tapijt stofzuigt of parket, of je de motor hard zet of zacht, etc.

De manier waarop ingenieurs toch een aardig idee hebben hoe hun stofzuigerontwerp presteert en waar er nog wat te verbeteren valt, is doordat zij allerlei deelmetingen kunnen doen. Zo kunnen weerstandsverliezen in het koper van de wikkelingen, de lager- of blikverliezen apart gemeten worden, zonder dat deze onderdelen in een stofzuiger zijn ingebouwd. Door al die deelmetingen te combineren en samen te voegen met modellen, valt uiteindelijk wel een beeld te vormen van de prestaties van een machine en kan bepaald worden waar de grootste verbeteringen zouden kunnen worden behaald.

Energiebalans in de mens

Als het zo lastig is om van een eenvoudige machine te bepalen waar energieverliezen plaatsvinden, en deze bovendien variëren met de gebruiksomstandigheden, hoe zit dat dan bij de mens? De mens in immers een heel stuk ingewikkelder dan een mechanische machine. Bovendien is het ook niet mogelijk om specifieke onderdelen even los te onderzoeken. En naast opgenomen energie, nuttig energieverbruik en energieverlies, is er ook nog eens sprake van opslag van energie.

Metingen aan het metabolisme van de mens zijn daarom gebaseerd op het totaal aan verbrandingsproducten, gemeten in metabolische kamers. Het is echter maar de vraag of dit een goed beeld kan geven van de energiebalans in zijn dagelijks functioneren. De omstandigheden tijdens dergelijke metingen zijn bijvoorbeeld niet bepaald representatief voor het dagelijks leven en in de aannames die gebruikt worden om de verbranding van koolhydraten, vet en eiwitten te bepalen kunnen afwijkingen zitten. Maar het belangrijkste probleem is dat de metingen maar van korte duur zijn, omdat het nou eenmaal onmenselijk is mensen veel langer dan enkele dagen op te sluiten in zo’n kamer.

Het gevolg is dat helemaal niet zo duidelijk is hoeveel energie mensen consumeren en verbruiken, waaraan het wordt verbruikt en waar dit door beïnvloed wordt. Wat levert het paradigma van ‘calorie-in-calorie-uit’ ons dan eigenlijk op? Is het wel een bruikbaar concept?

Energieverbruik

Laten we eens beginnen met het punt waar het ook bij de stofzuiger lastig wordt: het energieverbruik. De suggestie die veelal wordt gewekt, is dat we gewoon te weinig bewegen. Bewegen kost immers energie. Mensen met overgewicht worden aangeraden om te gaan sporten.

Maar lichaamsbeweging is maar één van de vele energieverbruikers. Een andere, en veel belangrijkere, is het basaal-metabolisme (basal metabolic rate, BMR). Dit is de som van de hoeveelheid energie die nodig is voor allerlei processen in ons lichaam, zoals het rondpompen van bloed, het functioneren van de hersenen, de lever en andere organen, en het op peil houden van de lichaamstemperatuur. Om deze BMR te meten wordt het energieverbruik bepaald terwijl de deelnemer volledig in rust - maar wakker - op een bed ligt, terwijl hij/zij de twaalf voorafgaande uren niets heeft gegeten en de omgevingstemperatuur zodanig is dat het thermisch neutraal is. Uit metingen blijkt dat de BMR van een man van 80 kg en een jaar of 40 gemiddeld 1760 kcal/d bedraagt. Dat is ongeveer 70% van het totale energieverbruik per 24 uur, zoals ook blijkt uit metingen van het sterk gerelateerde rust-metabolisme (resting metabolic rate, RMR).

Uiteraard gaat het energieverbruik omhoog als iemand zich flink lichamelijk inspant, maar de BMR varieert ook met de omstandigheden. De BMR is echter niet of nauwelijks direct te beïnvloeden, terwijl het dus een enorme rol speelt in ons energieverbruik. Bij voorgenoemde BMR meting was de variatie tussen deelnemers groot, zoals onderstaande figuur laat zien (bron). Bij mannen van 80 kg blijkt het te variëren tussen 1400 kcal/d en 2230 kcal/d.

Is het advies om meer te bewegen dan zinloos? Nee, zeker niet, want lichaamsbeweging heeft veel meer effecten dan alleen het verbranden van calorieën. Het beïnvloedt ook de fysiologische processen en status, zoals insulinegevoeligheid, ontstekingssignalering, het stresssysteem en is misschien wel noodzakelijk voor het goed functioneren daarvan. Maar veel mensen ervaren een toegenomen trek na een zware lichamelijke inspanning, waardoor ze meer zullen eten. Het lichaam regelt de energie-inname bij via een ingewikkeld regelsysteem.

Het idee dat lichaamsbeweging leidt tot het verbranden van meer calorieën en dat dát leidt tot gewichtsafname, is gestoeld op de aanname dat er verder niets veranderd. Het beschouwt het lichaam bijna als een mechanisch apparaat waarbij alle energie verbruikende processen telkens hetzelfde zijn. Maar zo werkt de fysiologie niet; het lichaam past zich aan de omstandigheden aan. Dat kennen veel mensen onder de noemer homeostase, maar wordt beter beschreven door het concept van allostase (stabiliteit door verandering). En waar het bij de stofzuiger al lastig genoeg was om alle losse verliezen te karakteriseren, is het bij de mens nog veel moeilijker, want de verschillende processen die energie verbruiken kunnen bij gelijke externe omstandigheden toch anders zijn als de fysiologische regeling iets anders ingesteld is.

Historische cijfers in de Verenigde Staten

Als we het grootste deel van ons energieverbruik niet direct kunnen bijsturen, zou het dan toch gewoon een kwestie van teveel calorie-inname zijn? Wat is de correlatie tussen energie-inname en overgewicht en obesitas?

In de Verenigde Staten worden sinds de jaren ‘60 van de vorige eeuw bevolkingsonderzoeken gedaan, waarmee een beeld wordt verkregen van de status van de volksgezondheid. Uit deze zgn. NHANES serie zijn cijfers beschikbaar over het aantal mensen met overgewicht (25≤BMI

Info
Info

Meer van Foodlog

image beaconimage beaconimage beacon