Energy or Calorie Balance

The energy or calorie balance in the human body is defined as the balance between energy intake and consumption. We can have a positive balance when the calories we take in are more than we consume, a negative when the opposite happens, while we say that we are in energy balance when these calories we take and the one we consume are equal. Kilocalorie is the energy currency of our metabolism. Our body tends to maintain, as much as possible, an energy balance due to homeostatic regulation. Metabolism tends to adapt to small deviations in energy intake and consumption in the long term. Most people, if they do not drastically change their lifestyle, usually maintain similar weight levels throughout their lives.

Energy intake

Energy intake refers to the energy that we obtain (in the form of calories) from our diet. Everything we eat provides energy. The main macronutrients in food are protein, carbohydrates, fat and alcohol. The first two provide us with 4 kcal/g, fat 9 kcal/g, while alcohol 7 kcal/g.

The energy we get can be stored in various forms in the human body such as fat, glycogen (stored carbo in muscle tissue and liver), and proteins (building blocks of muscle tissue). Energy can be also used for various needs of the body as fuel.

Energy consumption

The body expends energy on a series of normal functions as well as on any form of physical activity. Most of the energy consumed is required for basal metabolism or BMR. BMR refers to all the energy that the body expends just to stay alive and perform its basic functions (respiration, heart rate, thermoregulation, etc.). BMR can be measured in the laboratory, after a 12-hour fast, in a quiet environment and while the person is at rest. So in addition to the calories our body consumes for basic functions, energy consumption takes place during any physical activity, whether it is labour or targeted physical activity such as training. The energy we expend during physical activity can vary greatly between individuals as well as within an individual at different times. Therefore, that energy is the factor that we can change to the greatest extent when we want to increase/decrease the calories we burn.

How do we lose and gain weight?

According to the first rule of thermodynamics, energy is neither lost nor created. If we consider the human body as a system that receives and consumes energy, facts are simple. If we have a positive balance, the excessive energy will be stored (in the form of fat in most people but also muscle mass and / or glycogen in those who exercise) in the body and weight will increase. If there is an energy balance the weight will remain the same. If there is a deficit or a negative balance then stored energy will be burned from the available sources of the human body. Of course, things are not that simple. What energy sources the body will use or in what form it will store excessive energy has to do with countless factors (genetics, hormones, lifestyle, sleep, stress, etc.) Also, sometimes there are changes in body weight that do not accord to the existing calorie balance. This is because different tissues are energetically very different (eg energy differentiates when stored in 1 kg of muscle tissue, fat or glycogen) as well as because of various changes in stored body fluids.

Energy balance and sports

As mentioned earlier, one of the main factors that affects energy balance is the consumption of calories through physical activity. The amount of calories is determined mainly by the nature of physical activity as well as the physical composition of each person. A mild physical activity such as 30-40′ of leisure run may require an average of 300-350kcal, while intense activity such as 20΄ circuit weight training or bodyweight training may require up to 450kcal in total when recovery phase is added to it. So we understand that the calorie needs of high level athletes who train 3-4 hours daily are very high and can reach up to 5000-6000kcal on a daily basis. Although athletes have the opportunity for high calorie consumption without any stress of weight gain, they should be especially careful with the quality of calories consumed as well as with the right partition of their meals during the day in order to create the most appropriate conditions to enhance their performance in training.

Of course, each athlete works in his own structure of nutritional support which can change from season to season depending on the requirements of their training. The key ingredient that every athlete should focus on it to not drastically change their eating habits during periods of preparation for a competition or during the competition itself.

Finally, it is worth mentioning the calorie intake during the competitions mainly for individual sports, where the athletes are invited to compete multiple times during the day for a period of 2-3 or more days. The basic rule is that during the tapering period that precedes the competition (3-4 days) the athlete must make a calorie filling, ie increase the daily consumption by 15-20% in order to store the required muscle and hepatic glycogen which will be the direct source of energy during the competition.

During the days of the competitions, athletes should maintain a low calorie intake average during the periods between the workouts and consume mainly liquid calories (energy gels, isotonic drinks) or immediately absorbable carbohydrates such as dried fruits, spaghetti or boiled sweet potato. After the end of the competition, athletes should achieve calorie replenishment and especially muscle recovery with the consumption of meals rich in protein and plant fiber. In this way athletes allow their bodyies to be relaxed during the day and to fully recover during the night.

The nutrition and sports domain is huge and we will elaborate on distinct parts in the future. In this article we would like to clearly describe to all individuals (athletes and non-athletes) how the energy balance works and why it is the basis for proper control of the human body’ s composition.

————————————————————————

Ενεργειακό ή Θερμιδικό ισοζύγιο 

Το ενεργειακό ή θερμιδικό ισοζύγιο στον ανθρώπινο οργανισμό ορίζεται ως το ισοζύγιο μεταξύ της προσλαμβανόμενης ενέργειας και αυτής που καταναλώνεται. Μπορούμε να έχουμε ένα θετικό ισοζύγιο όταν οι θερμίδες που προσλαμβάνουμε είναι περισσότερες από αυτές που καταναλώνουμε, ή αρνητικό όταν συμβαίνει το αντίθετο, ενώ αναφέρουμε ότι βρισκόμαστε σε ισοζύγιο ενέργειας όταν οι θερμίδες αυτές είναι μεταξύ τους ίσες. Η χιλιοθερμίδα αποτελεί το ενεργειακό νόμισμα του μεταβολισμού μας. Ο οργανισμός μας έχει την τάση να διατηρεί ένα ενεργειακό ισοζύγιο όσο αυτό είναι δυνατόν, λόγω ομοιοστατικών ρυθμίσεων. Ο μεταβολισμός τείνει να προσαρμόζεται σε μικρές αποκλίσεις στην ενεργειακή πρόσληψη και κατανάλωση μακροπρόθεσμα. Τα περισσότερα άτομα, αν δεν αλλάξουν δραστικά τον τρόπο ζωής τους, συνήθως διατηρούνται σε παρόμοια επίπεδα βάρους κατά τη διάρκεια της ζωής τους.

Ενεργειακή πρόσληψη

Αναφέρεται στην προσλαμβανόμενη ενέργεια (με τη μορφή θερμίδων) από τη διατροφή. Κάθε τι που τρώμε μας δίνει κάποια ενέργεια. Τα βασικά μακροθρεπτικά συστατικά των τροφίμων είναι οι πρωτεΐνες, οι υδατάνθρακες, το λίπος και το αλκοόλ. Τα δύο πρώτα μας δίνουν 4 kcal/g, το λίπος 9 kcal/g, ενώ το αλκοόλ 7 kcal/g.

H ενέργεια που παίρνουμε μπορεί να αποθηκευτεί με διάφορες μορφές στον ανθρώπινο οργανισμό. Αυτές είναι το λίπος, το γλυκογόνο (αποθηκευμένοι υδατάνθρακες στο μυϊκό ιστό και το ήπαρ) και οι πρωτεΐνες (δομικά συστατικά των μυών). Επίσης η ενέργεια μπορεί να χρησιμοποιηθεί για διάφορες ανάγκες του οργανισμού ως καύσιμο.

Ενεργειακή κατανάλωση

Ο οργανισμός δαπανά ενέργεια για μια σειρά φυσιολογικών λειτουργιών καθώς και για οποιασδήποτε μορφής φυσική δραστηριότητα. Το μεγαλύτερο ποσοστό της καταναλωμένης ενέργειας απαιτείται για το βασικό μεταβολισμό ή BMR. Ο BMR αφορά όλη την ενέργεια που δαπανά ο οργανισμός για να διατηρηθεί στη ζωή και να επιτελέσει τις βασικές του λειτουργίες (αναπνοή, καρδιακός παλμός, θερμορρύθμιση κλπ.). Ο BMR μπορεί να μετρηθεί εργαστηριακά, μετά από 12ωρη νηστεία, σε ήσυχο περιβάλλον και ενώ το άτομο βρίσκεται σε ηρεμία. Πέρα λοιπόν από τις θερμίδες που καταναλώνει ο οργανισμός μας για τις βασικές λειτουργίες, ενεργειακή κατανάλωση έχουμε και κατά την διάρκεια της οποιασδήποτε φυσικής δραστηριότητας, είτε πρόκειται για χειρωνακτικές εργασίες είτε για στοχευμένη φυσική δραστηριότητα όπως η προπόνηση. Η ενέργεια που δαπανάμε κατά τη φυσική δραστηριότητα μπορεί να έχει τεράστιες διακυμάνσεις τόσο μεταξύ ατόμων, όσο και στο ίδιο το άτομο σε διαφορετικές χρονικές στιγμές. Επομένως, είναι και αυτή που μπορούμε να αλλάξουμε στο μεγαλύτερο βαθμό όταν θέλουμε να αυξήσουμε/μειώσουμε τις θερμίδες που καίμε.

Πώς χάνουμε και παίρνουμε βάρος;

Σύμφωνα με τον πρώτο κανόνα της θερμοδυναμικής η ενέργεια δε χάνεται ούτε δημιουργείται. Αν θεωρήσουμε τον ανθρώπινο οργανισμό ως ένα σύστημα που δέχεται και καταναλώνει ενέργεια τα πράγματα είναι απλά. Αν έχουμε θετικό ισοζύγιο, η πλεονάζουσα ενέργεια θα αποθηκευτεί (με μορφή λίπους στα περισσότερα άτομα αλλά και μυϊκής μάζας ή / και γλυκογόνου σε όσους ασκούνται) στο σώμα και το βάρος θα αυξηθεί. Αν υπάρχει ισοζύγιο ενέργειας το βάρος θα παραμείνει ίδιο. Εάν υπάρχει έλλειμμα ή αρνητικό ισοζύγιο τότε θα καεί αποθηκευμένη ενέργεια από τις πηγές του ανθρώπινου σώματος. Τα πράγματα βέβαια δεν είναι τόσο απλά. Tι πηγές ενέργειας θα χρησιμοποιήσει ο οργανισμός ή με τι μορφή θα αποθηκεύσει την πλεονάζουσα ενέργεια έχει να κάνει με αμέτρητους παράγοντες (γενετικούς, ορμόνες, τρόπος ζωής, ύπνος, stress κλπ.) Επίσης, κάποιες φορές παρατηρούνται μεταβολές στο σωματικό βάρος που δεν ανταποκρίνονται στο θερμιδικό ισοζύγιο που υπάρχει. Αυτό οφείλεται στο ότι οι διάφοροι ιστοί του σώματος είναι ενεργειακά πολύ διαφορετικοί (π.χ. άλλη αποθηκευμένη ενέργεια έχει 1 κιλό μυϊκού ιστού, λίπους ή γλυκογόνου) καθώς και στις διάφορες μεταβολές στα αποθηκευμένα υγρά του σώματος. 

Ενεργειακό ισοζύγιο και αθλητισμός

Αναφέραμε προηγουμένως πως ένας από τους βασικούς παράγοντες που επηρεάζουν το ενεργειακό ισοζύγιο είναι η κατανάλωση θερμίδων μέσω της φυσικής/σωματικής δραστηριότητας. Το ποσό των θερμίδων καθορίζεται κυρίως από την φύση της σωματικής δραστηριότητας καθώς και από την σωματική σύσταση του κάθε ανθρώπου. Μια απλή φυσική δραστηριότητα όπως 30-40’ χαλαρού τρεξίματος μπορεί να απαιτεί κατά μέσο όρο 300-350kcal ενώ μια έντονη δραστηριότητα όπως 20΄ συνεχόμενης κυκλικής προπόνησης με βάρη ή με ασκήσεις σωματικού βάρους μπορεί να απαιτήσει μέχρι και 450kcal συνολικά μαζί με την αποκατάσταση. Καταλαβαίνουμε λοιπόν πως οι θερμιδικές ανάγκες των αθλητών υψηλού επιπέδου που προπονούνται καθημερινά 3-4 ώρες είναι πολύ μεγάλες και μπορεί να φτάνουν και τις 5000-6000kcal σε ημερήσια βάση. Οι αθλητές βέβαια ενώ έχουν το περιθώριο για υψηλή θερμιδική κατανάλωση χωρίς το άγχος της αύξησης βάρους θα πρέπει να είναι ιδιαιτέρως προσεκτικοί στην ποιότητα των προσλαμβανόμενων θερμίδων καθώς και στον σωστό διαμερισμό των γευμάτων τους κατά την διάρκεια της ημέρας έτσι ώστε να πετύχουν τις καταλληλότερες συνθήκες που θα ενισχύσουν την απόδοση τους στην προπόνηση. 

Κάθε αθλητής βέβαια λειτουργεί με το δικό του μοντέλο διατροφικής υποστήριξης το οποίο μπορεί να αλλάζει από περίοδο σε περίοδο ανάλογα τις απαιτήσεις της προπόνησης. Το βασικό στοιχείο που οφείλει να προσέχει κάθε αθλητής είναι να μην αλλάζει δραστικά τις διατροφικές του συνήθειες σε περιόδους όπως προετοιμασία για ένα μεγάλο αγώνα ή κατά την διάρκεια του ίδιου του αγώνα.

Τέλος αξίζει να αναφερθούμε στην θερμιδική πρόσληψη κατά την διάρκεια των αγώνων κυρίως για ατομικά αθλήματα όπου οι αθλητές καλούνται να αγωνιστούν πολλαπλές φορές κατά την διάρκεια της ημέρας για ένα διάστημα 2-3 ή και παραπάνω ημερών. Βασικός κανόνας είναι πως στην περίοδο του φορμαρίσματος που προηγείται του αγώνα (3-4 ημέρες) πρέπει ο αθλητής να κάνει ένα θερμιδικό γέμισμα, να αυξήσει δηλαδή την ημερήσια κατανάλωση κατά 15-20% με σκοπό να αποθηκεύσει το απαιτούμενο μυϊκό και υπατικό γλυκογόνο το οποίο θα είναι και η άμεση μορφή ενέργειας κατά την διάρκεια των αγωνισμάτων. 

Στη συνέχεια τις ημέρες των αγωνισμάτων πρέπει να διατηρείται χαμηλή θερμιδική πρόσληψη κατά την περίοδο ανάμεσα στα αγωνίσματα και κυρίως κατανάλωση υγρής μορφής θερμίδων (ενεργειακά τζελ, ισοτονικά ροφήματα) ή άμεσα απορροφήσιμων  υδατανθράκων όπως αποξηραμένα φρούτα, μακαρόνια ή βραστή γλυκοπατάτα. Μετά το πέρας των αγωνισμάτων πρέπει γίνετε η θερμιδική αναπλήρωση και κυρίως η μυϊκή αποκατάσταση με γεύματα πλούσια σε πρωτεΐνη και φυτικές ίνες. 

Με αυτόν τον τρόπο ο αθλητής θα επιτρέψει στον οργανισμό του να είναι ξεκούραστος κατά την διάρκεια της ημέρας και να αναρρώνει πλήρως κατά την διάρκεια της νύχτας. 

Το κεφάλαιο διατροφή και αθλητισμός είναι τεράστιο και θα αναφερθούμε μελλοντικά σε επιμέρους ζητήματα ξεχωριστά. Στο κεφάλαιο αυτό θέλουμε να κάνουμε κατανοητό σε όλους (αθλητές και μη) πως λειτουργεί το ενεργειακό ισοζύγιο που είναι η βάση για την σωστό έλεγχο της σωματικής σύστασης του οργανισμού.