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Herbalife Fitness Manual Atenção

Este manual não tem o propósito de diagnosticar ou tratar qualquer enfermidade ou doença. Tem a única intenção de servir como uma fonte de informação sobre programas de fitness e a nutrição da Herbalife. Os produtos e programas mencionados neste manual não estão sendo representados pela Herbalife Internacional ou seus assessores nutricionais e científicos como sendo tratamentos médicos ou curas nem mesmo são eles considerados substitutos de diagnósticos médicos corretos ou tratamentos. Este manual serve como um guia à ciência da nutrição e fitness por trás dos produtos e programas da Herbalife. A informação contida nesse manual não abrange todas as possibilidades de uso, ações, precauções, efeitos colaterais e interações. Não serve como conselho médico para problemas individuais. A responsabilidade por ações ou omissões individuais, baseados no conteúdo deste manual, é expressamente vedada.

1º Edição, 2006, Herbalife Internacional, Inc. Direitos Autorais: David Heber, M.D., Ph.D. Chairman, Conselho Científico e Nutricional da Herbalife


Carta aos Distribuidores da Herbalife e seus Clientes Querido Distribuidor da Herbalife/Cliente, Todos os seres humanos são geneticamente programados para serem ativos e, nossa moderna sociedade, com suas conveniências, reduziu a quantidade de atividade física diária que todos nós vivenciamos. Aqui, na América, nós estamos gastando duas vezes mais tempo em nossos carros e a média das pessoas gastam sete horas por dia assistindo televisão. Esses hábitos de inatividade estão espalhando-se pelo mundo. Um dos resultados dessas mudanças é que a obesidade é o problema nutricional número um do mundo atualmente. O aumento das atividades físicas é claramente uma parte fundamental da solução. Há inúmeros benefícios ao estar com o peso ideal incluindo a manutenção da massa muscular e a saúde dos ossos, bem como, a manutenção do metabolismo. A falta de atividades físicas leva à perda gradual de massa muscular com a idade, o que é considerado uma parte “normal” do envelhecimento. No entanto, estar inativo não é necessariamente parte do processo de envelhecimento e acomodar pode levar às conseqüências negativas na saúde. Há coisas simples, fáceis e rápidas que você pode fazer para diminuir, parar ou até mesmo reverter o declínio da perda de massa muscular e fitness com o envelhecimento que lhe fará sentir melhor e mais forte todos os dias. Este manual te ajudará a começar, não importa qual seja o seu nível de fitness. O atleta de fim de semana será beneficiado por este manual, mas você também se beneficiará se estiver sentado em seu sofá pensando em entrar em forma. Este manual foi desenvolvido para lhe dar um entendimento básico de nutrição e fitness. Nós incluímos referências científicas para que caso você queira poderá investigar melhor a ciência por de trás desse manual. Entretanto, isto não é necessário e você encontrará todas as informações que você necessita aqui. Se há muita informação para você apenas pule para as partes que lhe interessam. A Herbalife Internacional é uma empresa de capital aberto listada na Bolsa de Nova Iorque, líder em nutrição e perda de peso por 25 anos, com dois bilhões em receitas, convida você anualmente para se tornar um “produto do produto” e abraçar nossa filosofia fitness. Não vá tão rápido. Como nosso fundador Mark Hughes disse “Simplesmente melhore um pouco todos os

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dias.” Certamente, nosso CEO Michael O. Johnson é um modelo de alimentação saudável e fitness que exemplifica a "missão por nutrição" da Herbalife. Com atletas ao redor do mundo estabelecendo o ritmo, você pode fazer parte da nutrição e do programa de fitness da Herbalife agora em qualquer nível. Este manual de fitness é baseado em conceitos desenvolvidos por David Heber, M.D., Ph.D, Professor de Medicina e Saúde Pública na UCLA e Diretor do Centro de Nutrição Humana na Escola de Medicina David Geffen na UCLA. Dr. Heber é Chairman do Conselho de Nutrição e do Conselho Científico da Herbalife Internacional e dirige um grupo internacional de assessores médicos e científicos. O Vice Presidente dos Assuntos Médicos e Vice Chairman do Conselho Nutricional, Dr. Luigi Gratton MD, MPH estará trabalhando com um número de membros do nosso Conselho Nutricional experts em nutrição e fitness. Como um atleta e professor, Dr. Gratton tem um entendimento profundo dos conceitos presentes nesse manual através de uma perspectiva teórica e prática. Ele estará levando esta informação ao redor do mundo como um recurso inestimável para todos os distribuidores e clientes da Herbalife. Este programa inovador, oferecido a você por uma indústria líder, com 26 anos de história em nutrição, e baseado na melhor ciência disponível em alimentação e fitness, lhe ajudará fornecendo um programa abrangente para apoiar seus planos de fitness. Sintam-se livres para nos contatar com qualquer dúvida pelo endereço de e-mail: medaffneauto@herbalife.com. Você poderá encontrar mais informações sobre os produtos e programas da Herbalife em: www.Herbalife.com. Atenciosamente,

Luigi Gratton, MD, MPH Vice Presidente, Assuntos Médicos e Educação Vice Chair, Conselho Médico

David Heber, MD, PhD, FACN Chairman, Conselho Médico e de Nutrição

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O nome e os títulos do Dr. Heber são apenas para o propósito de identificação, a Universidade não aprova produtos e serviços específicos como uma questão de política.

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Índice Seção 1. Introdução A. Filosofia e a História da Herbalife Internacional B. Nutrição Celular C. Como “fitness” se relaciona a Nutrição Celular? D. Como “fitness” se relaciona aos Programas ShapeWorks da Herbalife? Seção 2. Contexto

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1. Introdução A. A Filosofia e a História da Herbalife Internacional A Herbalife Internacional é a única empresa que tem a missão mundial de mudar as vidas das pessoas através da melhora de seus estilos de vida, saúde nutricional e controle de peso. Esta companhia, que agora é negociada na Bolsa de Nova Iorque, é a maior fabricante de substitutos de refeições no mundo com mais de um milhão de distribuidores independentes em mais de 60 países. Como a Herbalife cresceu a essa posição como uma líder internacional em nutrição? A Herbalife foi fundada em 1980 por Mark Hughes. Naquela época, este indivíduo notável estava apenas com seus vinte e poucos anos mas ele tinha a paixão de trazer soluções saudáveis de perda de peso ao mundo desde quando sua mãe morreu por complicações ao fazer uso de remédios de emagrecimento. No seu primeiro ano de negócio, ele foi capaz de vender um milhão de dólares em substitutos de refeições, do porta-malas do seu carro, ao oferecer às pessoas a oportunidade de perder peso e ao mesmo tempo ganhar dinheiro ajudando terceiros. No entanto, a empresa deu as pessoas mais que uma chance de ganhar dinheiro. Mark Hughes inspirava as pessoas a mudar para o melhor em muitos aspectos. Ele as ensinava a falar em público ao serem reconhecidas. Ele as ensinou a treinar outras pessoas a fazerem o mesmo trabalho e, então, aprender sobre o negócio e a ter habilidade de liderança no processo. O problema crítico em gerenciamento de peso é aderência à dieta e à mudança do estilo de vida. Nas nossas melhores universidades, a média de perda de peso alcançada é de cinco por cento do peso inicial. Com índices de desistência, dos ensaios clínicos, de 20 a 40 por cento após um ano. No entanto, nesses ensaios há sempre indivíduos que fazem muito melhor que a média e aqueles que ganham peso apesar de receberem todas as ferramentas de nutrição e estilo de vida para obterem sucesso. A principal diferença entre aqueles que obtiveram sucesso e aqueles que falharam é encontrada em suas motivações pessoais e na capacidade de mudarem-se.

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Através do trabalho árduo e contato pessoal, distribuidores independentes da Herbalife sobem pelos primeiro degraus ao ajudar seus familiares e amigos e, então, desenvolver a habilidade de iniciar um pequeno negócio. Através de treinamentos eles podem alcançar posições de liderança na companhia como no Time de Presidentes e Membro do Clube de Chairmans. Esses indivíduos com habilidades de negócio inatas geralmente têm pouco ou nenhuma educação formal ou fracassaram em outros negócios antes de virem para a Herbalife. Contudo, combinaram os resultados dos produtos, reconhecimentos e senso de comunidade. A Herbalife ajudou inúmeros indivíduos a mudarem o estado de saúde através da perda de peso duradoura e manutenção. Neste processo, a Herbalife desenvolveu um exército de mais de um milhão de agentes de mudança pelo mundo, e uma das mais poderosas armas de guerra contra a epidemia da obesidade mundial. A Herbalife Internacional foi adquirida da propriedade de Mark Hughs em 2003 pelas firmas de investimentos bancários Whitney and Golden Gate e é liderada pelo CEO Michael O. Johnson, chefe anterior da Disney Internacional e o Presidente Gregory Probert. O diretor da Comissão científica Steven Henig, Ph.D, tem vinte anos de história no ramo de alimentação incluindo as posições com Con-Agra, Ocean Spray, e POM Wonderful e era membro do Conselho de Administração do Instituto Internacional de Ciências da Vida (ILSI). Um conselho com doze prestigiosos membros é liderado por David Heber, MD, Ph.D, FACP, FACN Professor de Medicina e Saúde Pública e diretor do Centro de Nutrição Humana da UCLA. Dr. Louis Ignarro, vencedor do Prêmio Nobel em 1998 em Medicina e Fisiologia é um dos membros do Conselho. Sob a liderança do Dr. Heber, Dr. Luigi Gratton, MD, MpH, um instrutor clínico em Medicina na UCLA administra um grupo mundial formado por físicos altamente qualificados com atuais ou antigas afiliações universitárias que trabalha com o treinamento de distribuidores da Herbalife com abordagens baseadas na ciência de gerenciamento do peso e nutricional. B. Nutrição Celular Uma boa nutrição inicia-se no nível celular. Os nutrientes não devem apenas ser entregues mas eles necessitam chegar às células apropriadas do corpo. Esses são os princípios básicos da nutrição celular. Nutrição celular é a filosofia prioritária da Herbalife Internacional. Uma parte totalmente

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voltada para a Nutrição Celular e os Fundamentos da Nutrição Humana está incluída na seção seguinte. Atualmente, por todo o mundo, as pessoas estão tendo que lidar com a carência de nutrientes vitais que suas células precisam para uma boa saúde. Isto ocorre até mesmo em países que o sobrepeso e a obesidade são comuns. Nos últimos 100 anos, a dieta humana mudou drasticamente para maneiras que não combinam com os nossos genes. Nossas células são adaptadas em um ambiente pobre em calorias, rico em substâncias bioativas de frutas coloridas e vegetais, e rico em fibras dietéticas e proteínas saudáveis provenientes de plantas. Nossos genes não mudam rápido suficiente através da evolução a ponto de permitir que fossemos capazes de nos adaptar nos últimos 100 anos a uma dieta carente em nutrientes essenciais. Por exemplo, humanos e morcegos que se alimentam de frutas desistiram da maquinaria celular para produzir vitamina C, pois ambas as dietas são originalmente ricas em vitamina C adquirida das plantas. Infelizmente, muitos indivíduos nos Estados Unidos não comem nem mesmo um pedaço de fruta durante o dia todo e, portanto não recebem vitamina C suficiente para uma ótima saúde. Eles normalmente conseguem obter uma pequena quantidade (20 miligramas) necessária para prevenir o escorbuto através de alimentos fortificados, mas não o suficiente para conseguirem os benefícios antioxidantes dessa vitamina essencial. Similarmente, muitos caminhos promovem a retenção de calorias quando comida em excesso é ingerida. O principal elemento para obter uma composição corporal bem sucedida não é simplesmente comer menos mas comer mais comida certa. Uma significante prova científica sustenta uma dieta rica em proteína e pobre em calorias incluindo substitutos alimentares tais como os ShapeWorks Fórmula 1 da Herbalife fortificados quando necessário com pó de proteína para fornecer proteína adicional para ajudar no controle da fome e sustentar o ganho de massa muscular com exercícios. Substitutos ShapeWorks tomados duas vezes ao dia permitem a perda de peso enquanto que a substituição de uma refeição diária ajuda a manter o peso. Substitutos funcionam estruturando uma dieta em que o saudável shake fornece um melhor controle da fome e uma maior quantidade de proteína auxilia no ganho de massa magra corporal ao contrário dos alimentos normalmente ingeridos durante as refeições. No entanto, esses shakes são

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tomados com pelo menos uma refeição saudável ao dia, e a Herbalife inclui um plano de alimentação saudável e colorido, recomendando sete porções de frutas e legumes por dia. Há anos fora ensinado nas faculdades de Medicina que temos tudo que precisamos nos quatro grupos alimentares básicos. Porém, isso não é verdade. Pesquisas significantes revisadas nesse manual demonstram que a maioria dos americanos não está absorvendo o que eles precisam de suas dietas e os suplementos nutricionais são uma estratégia de prevenção útil para a população em geral. É óbvio, suplementos nutricionais funcionam melhor quando usados juntamente com uma dieta saudável e qualidade de vida. Suplementos ajudam você a obter vitaminas, minerais, proteínas e outros nutrientes frequentemente faltosos nas dietas modernas. Suplementações, incluindo suplementos de multivitaminas, de proteínas, de mineral individual e vitaminas, fornecidos sozinhos ou em combinação, tanto quanto vegetais, aminoácidos e outros suplementos estão sendo usados por milhões de consumidores ao redor do mundo. A Herbalife Internacional tem fornecido suplementos nutricionais para mais de um milhão de distribuidores em 64 países e está fazendo uma contribuição positiva à vida de milhões de pessoas ao redor do mundo. Com mais de 27 anos de experiência em fornecimento dos melhores suplementos nutricionais disponíveis no mercado, a Herbalife está mudando a saúde do mundo uma pessoa de cada vez. C. Como “fitness” se relaciona com o ShapeWorks Program da Herbalife? Nos últimos 27 anos, a Herbalife Internacional tornou-se a fabricante líder em substitutos alimentares para uma nutrição saudável e controle de peso. O objetivo do controle de peso é atingir e manter, não somente um peso saudável, mas também, uma forma saudável. A forma é crítica para alcançar os objetivos saudáveis de controle de peso pois inclui o conceito de uma distribuição de gordura corporal, otimizando a massa magra e entrando em um nível considerável de fitness. Forma significa tanto a forma corporal quanto “entrar em forma” portanto, fornece uma ferramenta valiosa para

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comunicar os benefícios de uma dieta saudável e estilo de vida independente do peso corporal. Não é simplesmente o peso corporal que determina saúde mas a qualidade dos tecidos corporais em termos de massa magra versus gordura. Simplesmente porque alguém está sobrepeso, peso ideal, ou desnutrido, não quer dizer que ele esteja em um equilíbrio nutricional. Perda de peso pode levar a perde de massa magra o que ocorre quando há fome não suplementada e dietas hipocalóricas que são deficientes em proteína. Uma pesquisa científica está demonstrando que o aumento do fornecimento de proteína para aproximadamente um grama por pound de massa magra (29 por cento da taxa metabólica restante) fornece um melhor controle da fome e mantem melhor a massa magra corporal que a quantidade normalmente recomendada de proteína, a qual é de aproximadamente 15 por cento do total de calorias absorvidas. Adicionando à pesquisa feita na UCLA a qual forma a base dos programas ShapeWorks, estudos recentes na Austrália e em Colorado demonstram que o aumento da proteína pode ser especialmente útil para a promoção de perda de peso em indivíduos obesos pré-diabéticos que demonstram resistência a insulina. A Herbalife sempre está fazendo estudos no Brasil, Alemanha e Coréia. Fitness faz parte da Herbalife, porque exercícios ajudam a manter um peso corporal saudável. Durante a perda de peso, exercícios têm um efeito mínimo em acelerar o emagrecimento. No entanto, é um dos hábitos mais importantes para ajudá-lo a manter um peso por um longo período. Aqui estão os pilares do nosso programa nutricional incluindo fitness: Pilares do nosso Programa: I. Perder gordura/Manter músculos enquanto você. aumenta energia e controla a fome – ShapeWorks, PPP, Chá Verde, Chá de Ervas, Multivitaminas. II. Aumentar sua energia – Liftoff, Niteworks III. Proteger suas células através de uma nutrição balanceada – Herbalifeline, Chá Verde, concentrado de Aloe

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IV. Adquirir e manter a forma Muitos americanos ingerem muito pouca proteína e têm uma vida sedentária. Resultando na perda de músculos e o aumento de gordura ou obesidade sarcopênica. Tentativas de uma rápida perda de peso ao comer menos das suas comidas prediletas resultam em uma deficiência de múltiplos nutrientes geralmente incluindo proteína. Quando nessa comum condição a massa magra se torna deficiente e a porcentagem de gordura corporal é alta (acima de 30 por cento) apesar do Índice de Massa Corporal (IMC). Similarmente, levantadores de peso podem estar acima do peso com um alto IMC, mas ter uma porcentagem de gordura corporal normal. O peso alto é devido ao aumento do tecido muscular, e eles requerem o aumento da proteína baseados na massa magra para controlar a fome e manter os músculos. A porcentagem, na qual o peso é perdido, é uma função de quanto déficit calórico você cria daqueles que são necessários para manter um peso atual. Para o déficit de cada 500 calorias por dia criado por restrição calórica, aumento de atividades físicas ou uma combinação dos dois haverá a perda de um Pound (453,59 gramas) por semana. O uso de proteína aumentada não faz com que a perda de peso seja mais rápida mas resulta em uma melhor manutenção da massa magra na mesma proporção da perda de peso quando comparada com o uso de uma menor quantidade de proteína. Inanição é o resultado extremo no qual um Pound da proteína corporal é perdida a cada 4 pounds de perda de peso. Com exercícios e o aumento de proteína durante a perda de peso, é possível minimizar a perda de massa magra. Algumas mulheres magras ganharão peso quando ingerirem proteína adequada devido a um aumento de massa magra. Elas podem não ficar felizes com isso e será uma escolha delas manter-se com uma quantidade menor de massa magra. No entanto, para manter a porcentagem de gordura em um nível saudável essas mulheres terão que queimar calorias diariamente com exercícios aeróbicos e prestar uma atenção cuidadosa na alimentação para minimizar o consumo calórico total. A baixa quantidade muscular significa que elas precisarão de menos calorias para manter-se em uma forma pequena. Consistência em manter um programa simples é a chave para a perda de peso progressiva. A mistura de Chá da Herbalife – Limão e Hibisco tomado quente ou frio é um importante adjuvante para perda de peso usando ShapeWorks.

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* 1 pound é igual a 1 libra que é igual a 453,6 gramas. Ele fornece energia durante o fim da tarde ou qualquer hora que seja necessário. Quando indivíduos estão sobrepeso ou obesos, a atividade do sistema nervoso simpático é aumentada. Baixa energia e fadiga são reclamações comuns durante a dieta e a mistura de Chá da Herbalife (Herbalife Tea Mix – Lemon & Hibiscus) pode ajudar no aumento de energia durante o dia. O último ingrediente secreto neste programa é o cuidado que cada distribuidor da Herbalife fornece aos seus clientes. A Herbalife Internacional fornece muitos recursos na forma de panfletos e materiais educacionais e, também, informações que podem ser obtidas através de um download para ajudar os distribuidores a fornecerem o melhor cuidado aos seus clientes. Além dessas fontes, o Departamento Médico mantém um e-mail para perguntas e indagações podem ser feitas por telefone através do Call Center da Herbalife. 2. Contexto I. Fundamentos de Fitness Há muitos benefícios ao ter um estilo de vida saudável e ativo incluindo exercícios regulares como os seguintes: Os Benefícios da Atividade Física e Exercícios ! Diminuição da perda de massa livre-de-gordura associada com a perda de peso ! Melhora na Gasto manutenção de perdadas de peso Energético Atividades Físicas ! Melhora da saúde cardiovascular e metabólica, independente da perda de peso. Muitas atividades do cotidiano queimam calorias e essas calorias podem ser benéficas na manutenção de um peso corporal saudável. A energia usada em várias formas de exercícios e atividades físicas está sendo mostrada a seguir.

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São necessárias muitas atividades físicas para queimar calorias suficientes para fazer diferença na perda de peso. A atividade física como motrada no quadro abaixo não aumenta a porcentagem de perda de peso, mas é uma estratégia importante na manutenção da perda de peso por um longo período. Atividade Física Normalmente Não Acelera A Perda De Peso Em Dietas Induzidas Em Curto Prazo

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Relação entre a Atividade Física e a Manutenção da Perda de Peso

Considerável Atividade Física é Necessário para a Manutenção da Perda de Peso

Como está sendo mostrado acima, você precisa de 200 minutes por semana (o que é apenas 30 minutes por dia) Para manter a perda de peso. Porque é necessário tanto exercício para manter o peso e porque os exercícios não

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ajudam na perda de peso, em um curto período, induzida por dietas? Abaixo discutimos o gasto energético e o metabolismo nos exercícios anaeróbicos e aeróbicos onde a resposta será fornecida. II. Utilização de combustível durante os exercícios Músculos esqueléticos exigem energia para relaxarem. Contração é um processo automático que ocorre quando os canais do cálcio são abertos resultando na ligação do cálcio com a troponina. A proteína de troponina inibe o movimento das fibras de actina e miosina. Portanto, quando a troponina se torna inativa pelo cálcio, os músculos contraem. O fato de a energia ser necessária para relaxar os músculos é mais bem ilustrado pelo rigor mortis quando as pálpebras continuam abertas. Você deve se lembrar dos filmes ocidentais quando os olhos do vilão são fechados pelo xerife depois dele ter sido morto.

Na maioria das circunstâncias, gordura e carboidratos são os combustíveis utilizados durante a prática de exercícios. O grau no qual cada combustível age como fonte de energia principal ou secundária e a eficiência com a qual a energia é utilizada dependem da nutrição prévia do atleta e a intensidade e duração dos exercícios. Em baixos níveis de exercícios prolongados a maioria da energia precisa vir da gordura e menos energia precisa vir de carboidratos. Em uma intensidade maior carboidrato tem um papel fundamental, mas é limitado em sua duração de ação. A proteína tem um papel menor quando a utilização de energia ocorre em alto nível, mas uma ingestão protéica adequada é essencial para a manutenção da massa magra para permitir um desempenho físico.

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Energia é extraída de alimentos no corpo ao converter energia química armazenada nas ligações químicas em ligações de fosfato de alta energia em ATP (Adenosina tri-fosfato). Esta ligação de alta energia pode ser usada em inúmeras reações bioquímicas como um combustível com a conversão de ATP para ADP (Adenosina difosfato). Se ADP começa a acumular nos músculos uma enzima é ativada para quebrar a fosfocreatina ou creatina fosfato (PCr) com o objetivo de restaurar os níveis de ATP (PCr + ADP = ATP + Cr). A creatina liberada dessa reação é convertida em creatinina e excretada na urina. O armazenamento de PCr é extremamente limitado e poderia suportar apenas os níveis de ATP dos músculos por aproximadamente 10 segundos se não houvesse outras fontes de ATP. Como ATP é fornecido por outros meios, PCr acaba sendo uma fonte de energia maior no primeiro minuto de exercício árduo. PCr tem uma maior vantagem ao ser localizada nos músculos por poder restaurar-se rapidamente e manter os níveis de ATP para exercícios intensos como sprinting, pular, levantar e lançar peso. III. Metabolismo Aeróbico e Anaeróbico Com esforço moderado o carboidrato submete-se ao metabolismo aeróbico. Sob essas condições, o oxigênio é usado e o carboidrato passa por ambas, o Ciclo de Embden-Meyerhoff do metabolismo anaeróbico no qual glicose é convertida em lactato, mas, antes da conversão de piruvato a lactato, o piruvato incorpora o Ciclo de Krebs na mitocôndria onde a fosforilação oxidativa resulta no máximo de extração de energia de cada molécula de glicose. Se há oxigênio disponível em abundância e os exercícios são de intensidade baixa a moderada, o piruvato a partir de glicose é convertido em dióxido de carbono e água na mitocôndria. Aproximadamente 42 ATP equivalentes podem ser produzidas através de uma única molécula de glicose comparado com apenas 4 ATP no metabolismo anaeróbico. Uma célula muscular tem certa quantidade de ATP flutuando ao seu redor que pode ser usada imediatamente mas não toda, apenas o suficiente para durar aproximadamente três segundos (veja a figura abaixo). Para reabastecer rapidamente os níveis de ATP as células musculares contêm compostos de fosfato de alta energia chamados de fosfocreatina ou creatina fosfato. Os grupos de fosfato são removidos da fosfocreatina por uma enzima chamada creatina quinase, e são transferidos a ADP para formar ATP. A célula transforma ATP em ADP e o “composto de phosphagen” (composto

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de fosfato de alta energia) rapidamente transforma a ADP de volta a ATP. Como o músculo continua a trabalhar, os níveis de creatina fosfato começam a diminuir. Juntos, os níveis de ATP e de creatina fosfato, são chamados de “Sistema Phosphagen”. Este Sistema pode fornecer as necessidades energéticas ao trabalho muscular em um ritmo elevado, mas apenas por 8 a 10 segundos. O metabolismo aeróbico abastece energia mais devagar que o metabolismo anaeróbico, mas pode ser sustentado por longos períodos, acima de cinco horas. A maior vantagem do menos eficiente caminho anaeróbico é que ele fornece ATP no músculo mais rapidamente ao utilizar glicogênio muscular local. Com exceção do PCr, este é o caminho mais rápido para reabastecer os níveis de ATP muscular. Glicólise anaeróbica fornece a maioria de energia à prática intensa de exercícios de curta duração variando de 30 segundos a 2 minutos. As desvantagens do metabolismo anaeróbico é que ele não pode ser mantido por longas horas, pois o acúmulo de ácido lático nos músculos diminui o pH e desativa enzimas fundamentais na via glicolítica levando a fatiga. O ácido lático liberado pelos músculos pode ser retomado pelo fígado e convertido em glicose novamente (Ciclo de Cori) ou pode ser usado como um combustível pelo músculo cardíaco diretamente ou aos músculos esqueléticos menos ativos, com exceção dos músculos ativamente contraídos. Glicogênio muscular é o combustível de hidrato de carbono (carboidrato) preferível para eventos que duram menos de duas horas para os metabolismos aeróbico e anaeróbico. A prostação do glicogênio muscular causa fatiga e está associado a um acúmulo de lactato muscular. A produção de lactato aumenta continuamente mas fisiologistas definiram um ponto no qual a respiração muda como resultado de um desequilíbrio ácido (acidose

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metabólica) chamado de limiar anaeróbico. A condição e nutrição do atleta determinarão quanto trabalho poderá ser desempenhado em um exercício específico antes da fatiga instalar-se. Isto pode ser medido diretamente ou indiretamente. Uma medida indireta usa um aparelho ergométrico ou escada de acordo com um protocolo padrão e o pulso é medido. O atleta mais condicionado pode produzir a mesma quantidade de trabalho com uma pulsação menor. Esta determinação indireta indica que a pulsação é proporcional ao consumo de oxigênio. Por outro lado, o consumo de oxigênio pode ser medido diretamente durante a prática de exercícios. Uma esteira motorizada é geralmente usada para aumentar a intensidade de exercícios até a fatiga acontecer. A quantidade de oxigênio consumida antes a exaustão é o máximo de oxigênio captado ou VO2max (V - volume por hora, O 2 oxigênio, Max máxima). A intensidade do exercício pode ser expressa como uma porcentagem de VO2max. Baixa intensidade como caminhada rápida seria de 30 a 50% de VO2Max. Cooper pode demandar 50 a 80% de VO2max dependendo da intensidade, e sprints pode exigir de 85 a 150% de VO2max (sendo que os 50% adicionais são fornecidos pela produção energética anaeróbica de curto prazo). É possível construir um estoque de glicogênio antes dos exercícios para melhorar a desempenho. Com exercícios que duram mais que 20 a 30 minutos, a glicose no sangue se torna importante como um combustível para evitar um colapso de glicogênio muscular. Aeróbica e treino de resistência levam a um aumento no estoque de glicogênio, triglicerídeos, enzimas oxidativas, e o aumento do número e tamanho de mitocôndrias. As enzimas oxidativas, envolvidas na oxidação da glicose no Ciclo de Krebs, e a lipase de lipoproteína, necessária para converter triglicerídeos em ácidos graxos, são aumentadas por treinamentos. Este não é um efeito geral, mas é específico do tipo muscular e fibra muscular usados para exercícios. As fibras musculares de contração lenta são utilizadas em atividades aeróbicas prolongadas, enquanto que as fibras musculares de contração rápida são usadas para atividades pouco intensas. A fatiga que se desenvolve com exercícios intensos pode estar relacionada com tipos específicos de fibras. Em exercícios prolongados de 60 a 75 por cento de VO2max fibras tipo I (vermelha, contração lenta) e tipo IIa

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(vermelha, contração rápida) são recrutadas durante os primeiros estágios de exercícios, mas a medida que a intensidade aumenta as fibras tipo IIb (brancas, contração rápida) devem ser recrutadas para manter a mesma intensidade. É necessário um maior esforço mental para recrutar as fibras tipo IIb e elas produzem ácido lático. A medida que os níveis de glicogênio caem nas fibras musculares vermelhas, elas confiarão mais na gordura. Como a gordura é menos eficiente que carboidratos, a intensidade diminuirá (o ritmo cairá). No extremo oposto do espectro, durante exercícios leves, como uma boa caminhada, músculos queimam gordura como combustível porque o fornecimento de ATP gerado da gordura é adequado para manter a intensidade. Como mencionado anteriormente neste curso, ácidos graxos estão prontamente disponíveis do armazenamento de gordura e a taxa de lipólise é três vezes a taxa de ácidos graxos liberados em repouso de modo que ácidos graxos possam ser fornecidos rapidamente em uma proporção maior durante índice de baixos níveis de exercícios. Então, enquanto a gordura não é muito útil para um curto período, exercício intenso, é uma grande vantagem para exercícios cada vez mais prolongados especialmente quando é mantido um nível de baixa ou moderada intensidade. A vantagem da gordura como combustível é que ela fornece extensa reserva de calorias em uma forma facilmente portátil. Como a gordura não é hidratada ela pesa muito menos por unidade calórica que a proteína e o carboidrato (9cal/g de gordura vs. 4cal/g de carboidrato e proteína). Quando se compara o número de ATP produzido por átomo de carbono, a gordura também é mais eficiente. Uma molécula de glicose, que possui seis átomos de carbono, produz 36 a 38 ATP em média fornecendo a proporção de 8.2 ATP/carbono. No entanto, o carboidrato é mais eficiente que a gordura quando a quantidade de ATP produzida por unidade de oxigênio consumida é considerada. Seis moléculas de oxigênio são necessárias para metabolizar glicose com seis carbonos produzindo 36 ATP (proporção 6 ATP/molécula de oxigênio), enquanto que 26 moléculas de oxigênio são necessárias para produzir 147 ATP de uma molécula de ácido graxo de 18 carbonos (5.7 ATP/molécula de oxigênio). Portanto, para um atleta de desempenho é importante manter a borda da eficiência fornecida pelo carboidrato enquanto o glicogênio está disponível nos músculos. Sob condições normais de exercícios, a proteína apenas fornece aproximadamente 6% da energia necessária. Com exercícios de alta resistência e intensidade, a produção de

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glicose a partir de aminoácidos pode ser significante, acima de aproximadamente 10 a 15% do total de energia necessária. A única comida que fornece energia para exercícios de alto ritmo e curta duração é o carboidrato, enquanto que exercícios aeróbicos estáveis e lentos usam todos os três combustíveis preliminares mas, primeiramente, gordura e carboidrato. Avaliação e Prescrição de Exercícios e Atividades Físicas ! ! ! !

Preparação médica e psicológica Limitações Físicas Atividades atuais Barreiras às atividades

Desenvolver um plano de atividade física 1. Começar a atividade vagarosamente e gradualmente aumentar a atividade aeróbica planejada para 200 min/semana 2. Aderência ao Exercício Físico : atividade programada x estilo de vida atividade caseira x atividade no local múltiplas seqüências de exercícios curtos x seqüência de um longo exercício A Prescrição de Exercício: Quanto exercício é suficiente? A aplicação prática do conhecimento acima esbarra em duas categorias: primeira, a prescrição da quantidade adequada de exercícios para otimizar o desempenho, e segundo, o uso de dieta, hormônios e farmacológicos ergogênicos para melhorar a desempenho. O segundo tópico será coberto mais tarde no curso, mas esta breve introdução para exercitar a prescrição é fornecida como um contexto para o seu próximo exercício de auto-avaliação. Treinamento Cardiovascular

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Um programa incremental gradual de exercícios enfatizando fitness cardiovascular é a base de todos os programas de exercícios. Exercícios vigorosos envolvem riscos mínimos para indivíduos saudáveis mas podem ser arriscados para aqueles que não têm o hábito de se exercitarem ou para os sedentários dedicados. Esses indivíduos deveriam checar com seus médicos primeiro assim como todos aqueles acima de 35 anos, ou com problemas médicos como artrite, hipertensão, falta de ar, diabetes, obesidade, ou histórico familiar de problemas cardíacos. Uma prescrição básica envolve uma sessão de alongamentos e dez minutos de aquecimento com baixa intensidade para aumentar a circulação sanguínea e minimizar o risco de ferimento. Então, exercícios para aumentar a energia muscular, resistência e flexibilidade são feitos. Estes devem ser feitos em uma intensidade adequada para aumentar os batimentos cardíacos para uma zona de treinamento a qual é de 60 a 90% da máxima freqüência cardíaca ajustada pela idade (FCM = 220 – idade). Eu geralmente começo os indivíduos em 50 a 60% da FCM (Freqüência Cardíaca Máxima) e, então, mantenho-os na zona de treinamento. Para perda de peso, sessões prolongadas em 70% da FCM são eficazes na queima de gordura, enquanto níveis mais elevados de exercício induzem o músculo a hipertrofia. Dez minutos de descanso são necessários para minimizar câimbras e ferimentos musculares ao final de cada sessão. Componentes da Fitness Flexibilidade – habilidade para dobrar-se sem machucar-se o que depende da elasticidade dos músculos, tendões, ligamentos e juntas. Alongar-se por pelo menos 10 segundos com uma tensão gradual melhorará a flexibilidade. Força – a habilidade de trabalhar contra a resistência. A força de alguns grupos musculares particulares pode ser aumentada através de um cuidadoso pesado treinamento de resistência com 60 a 80% de uma única repetição no máximo com três seqüências de 8 a 12 repetições. Resistência – a habilidade de suportar esforços acima de certo período de tempo. Alta repetição de exercícios como apoio, levantamento e abdominais aumentam a resistência.

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Resistência Cardiovascular – a habilidade do sistema cardiovascular de suportar esforços acima de certo período de tempo. Isto deve envolver grandes grupos musculares e estar entre 60 a 90% da FCM. A Prescrição de Exercícios Uma prescrição básica envolve uma sessão de alongamentos e dez minutos de aquecimentos de baixa intensidade para aumentar a circulação sanguínea e minimizar o risco de ferimentos. Os exercícios devem ser feitos em uma intensidade adequada para aumentar a freqüência cardíaca a uma zona de treinamento, a qual é de 60 a 90% da máxima freqüência cardíaca ajustada de acordo com a idade (FCM = 220 – idade). Para perda de peso, sessões prolongadas de 70% da FCM são efetivas em queima de gordura, enquanto que níveis mais altos de exercícios induzem o músculo a hipertrofia. Observação: Um descanso de dez minutos é importante para minimizar câimbras e ferimentos musculares ao final de cada sessão. Quantas Calorias são Queimadas? O esforço pode ser quantificado como Equivalente Metabólico (MET), que é uma proporção da energia que está sendo queimada e aquela consumida em repouso. Um indivíduo em descanso queima 1Cal/kilo/hora (dependendo da quantidade de massa magra) e está proporção é um MET. Por isso, uma mulher de 50Kg estaria gastando aproximadamente 10 METs se ela estivesse em uma aula de exercícios aeróbicos pesados gastando 500 Cal/hora. 500 calorias/hora

=

10 METs

1 Cal x 50 kg Treinamento Básico de Força Nos últimos 15 anos, melhores programas de treinamento de força foram desenvolvidos a medida que os cientistas aprendiam mais sobre como

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maximizar a construção muscular em longo prazo. Estudos mostraram que durante as primeiras doze semanas o conselho geral de fazer três seqüências de 8 a 10 repetições de exercícios de levantamento de peso de 60 a 80% do máximo de peso que você pode levantar, tem um resultado melhor que programas científicos. A diferença aparece quando você olha os resultados após seis meses a um ano entre treinamentos padrões e treinamentos periódicos de resistência – onde exercícios diferentes com intensidades diferentes e números diferentes de repetições são usados juntos com descanso diferente e períodos de recuperação. Individualização é um princípio de treinamento assim como julgar as exigências metabólicas e protéicas. A realização de testes básicos (baseline), para avaliar a força do seu músculo, é necessária para determinar quais grupos musculares precisam de fortalecimento. O próximo passo é determinar os objetivos realistas, específicos e individuais. Então, sua expectativa de melhora pode ser moldada em termos de tempo e volume muscular final ou força desejada. Movimentos específicos e tarefas treinam grupos musculares envolvidos naqueles movimentos complexos. O tipo de fibra muscular recrutada ao movimento também depende de quanto peso externo está sendo levantando. Exercícios de resistência com baixo peso e altas repetições recrutam as fibras musculares de contração lenta, tipo I, enquanto exercícios mais pesados recrutam fibras musculares de contração rápida, tipo II. Você não deve sentir dor durante a prática de seus exercícios, mas você precisa estimular seus músculos a crescerem, ao aumentar constantemente as exigências que você faz aos seus músculos em cada sessão. As fibras distendem-se na fase de relaxamento de um exercício de flexão de bíceps. Então, a seqüência de tempo deveria ser de dois segundos durante a ascensão e de quatro segundos, mais vagarosos e controlados, durante a desaceleração. Para outros exercícios para cima e para baixo ou laterais você precisa decidir qual é o movimento excêntrico para o músculo que você está tentando treinar, Nas poucas últimas repetições você deve sentir uma ligeira queimada no movimento excêntrico. O termo para isso é sobrecarga progressiva e simplesmente significa que se você estava confortável fazendo dez repetições de um determinado

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exercício, agora faça onze. A maneira de medir cientificamente é usar o Teste de 1 Repetiçã Máxima (Medida de Força Muscular) ou 1RM. Os pesos externos que você pode fazer cinco repetições são chamados de 5RM, e o peso de dez repetições é chamado de 10RM e assim por diante. O Sistema RM tem sido usado há mais de 50 anos para descrever as intensidades dos exercícios de resistência. Usando este Método DeLorme e Watkins em um famoso estudo documentou-se a importância do exercício resistido progressivo para construir músculos quadríceps com o propósito de reabilitar militares com ferimentos no joelho. Um treinamento RM de 8 a 10RM é o nível comum usando pela maioria dos praticantes, mas para que haja uma melhora progressiva é necessário variação e é onde o treinamento periódico é usado. As várias intensidades para tipos diferentes de dias de treinamento estão listadas a seguir: Muito pesado: desenvolvimento máximo da força de 1RM de 3 a 5 seqüências de 2 a 4 repetições e descanso de 4 minutos ou mais entre as seqüências. Moderado: desenvolvimento da força, aumento do tamanho do músculo e um pouco de resistência ao fazer três seqüências de 8 a 10 repetições com 2 a 3 minutos de descanso entre as seqüências Treinamento Poderoso: desenvolvimento da força mecânica máxima em um exercício que trabalha múltiplas juntas assim como jogar uma bola medicinal fazendo 3 a 6 seqüências de 3 repetições de 30 a 50% da 1RM com 3 a 4 minutos de descanso entre as seqüências. Muito leve: para desenvolver a resistência de músculos locais faça dois sets de 15 a 17 repetições com menos de um minuto de descanso entre eles. Alto ácido lático: para desenvolver tolerância ao acúmulo de ácido lático nos músculos, o que normalmente causa fatiga e dor, pratique três sets de 8 a 9 repetições com apenas 1 a 2 minutos de descanso. Treinamentos periódicos, em um horário semanal de quatro dias, poderiam consistir na variação de pesado (3 a 5RM) a moderado (8 a 10RM) a leve (12 a 15RM) em sucessivas segundas e quintas. Enquanto que nas Terças e Sextas você treinaria com uma carga moderada de 8 a 10 repetições. Se mais repetições que as desejadas possam ser alcançadas a resistência pode ser

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aumentada para a próxima sessão. Quando estes exercícios foram testados em mulheres, com idade de universitárias, contra simplesmente irem a academia três dias alternativos na semana fazendo de 8 a 10 repetições, houve uma clara vantagem para o método periódico, mas essa vantagem não foi realizada até os seis meses. Em 12 semanas, ambos os métodos funcionaram. Para a maioria dos atletas, variar a rotina ao usar estratégias diferentes em dias diferentes reduz o tédio e tende a mantê-los envolvidos no programa de treinamento. Este modelo foi provado ser superior a usar a mesma máxima repetição em todos os dias de exercício. Suas seqüências deveriam ser supervisionadas individualmente para ter certeza que você está fazendo cada exercício corretamente na seqüência acima. A “Faculdade Americana da Medicina de Esportes” (ACSM) certifica instrutores saudáveis e em forma e estas deveriam ser as exigências mínimas para o treinador que você escolher. Você também deveria pegar recomendações pessoais com qualquer profissional que você consultar. Controle do Metabolismo Protéico Muscular A área de nutrição esportiva e estratégias anabólicas extraem sua lógica da fisiologia da fome revisada anteriormente e na interdependência de combustíveis durante os exercícios aeróbicos e anaeróbicos já discutidos. Há duas áreas amplas que serão discutidas: 1) Ergogênicos, os quais são substâncias apregoadas para realçar a desempenho; 2) Anabolizantes, os quais são substâncias responsáveis na construção muscular. As razões para as várias abordagens serão revisadas, mas deveria ser enfatizado que há muito campo para futuras pesquisas e contribuições nessa área.

1.Ergogênicos A base para aumentar a energia e o desempenho é seguir uma dieta balanceada aliada as recomendações dietéticas dadas ao público em geral. Por causa da importância da carga de carboidratos como enfatizado embaixo, e

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porque há adequada armazenagem de gordura para exercícios, muitos atletas preferem substituir uma dieta comum de 25% de gordura, 50% de carboidratos e 25% de proteína para uma de 60% de carboidrato, 15% de gordura e 25% de proteína nos dias de treinamento e desempenho. Esta recomendação dietética fornece proteína adequada no nível de 1 g/lb de massa magra. Inúmeros estudos demonstram que esta é uma quantidade adequada de proteína que pode ser mantida constante, com exigências maiores de energia, com tanto que seja fornecida a quantidade adequada de carboidrato. Isto faz sentido, pois a proteína é raramente utilizada como combustível em exercícios. Além disso, a maioria dos tabletes de aminoácido fornece pouca proteína para ser uma fonte significante de proteína de alta qualidade, o que é mais facilmente derivado de ovo branco, soja e leite de proteína. Como citado anteriormente, em exercícios de intensidade moderada com duração de 4 a 6 horas, 60 a 70% do combustível queimado é gordura. Exercitar-se de 10 a 15 minutos não queima uma quantidade significante de gordura. A curta prática de exercícios de alta intensidade queima primeiramente carboidratos e exige um grande armazenamento de glicogênio nos músculos. Treinar causa um aumento na capacidade da mitocôndria para a oxidação da gordura, o que poupa a utilização de glicogênio. Portanto, o atleta treinado queimará gordura em longo prazo com exercícios de intensidade moderada, mas também terá que ter certeza que o armazenamento de glicogênio está repleto. Tudo que diz respeito a ergogênicos não se aplica aos atletas de final de semana, mas ao atleta treinado de alto desempenho onde a diferença no humor, na energia e as mínimas diferenças no metabolismo podem ser os 0.3 segundos de diferença entre uma medalha de ouro e de prata nas Olimpíadas. Como a maioria desses efeitos são minúsculos, eles são difíceis de ser demonstrados em um experimento científico padrão usando sujeitos comuns que não são atletas treinados. A. Água e Bicarbonato É recomendado que 0.4 a 0.6 litros de água gelada sejamos ingeridos 15 a 20 minutos antes dos exercícios (1). Típicas perdas insensíveis de água em um atleta no total de 2.4 litros por dia. Também é recomendado que 0.5 a 2.0

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litros/hora sejam ingeridos na maioria parte das atividades físicas. Em performances de alta resistência é recomendado que 3.0 litros/hora sejam ingeridos. Desidratação leva a decrescente capacidade aeróbica (2). Bicarbonato é uma proteção importante que pode neutralizar ácidos orgânicos acumulados de um colapso protéico, e também ajuda a neutralizar ácido lático liberado do músculo durante a glicólise anaeróbica. Quando o ácido lático é combinado com o bicarbonato, dióxido de carbono e água são formados. O dióxido de carbono é excretado pelos pulmões. Ao aumentar a concentração de bicarbonato no sangue, a capacidade de proteção do ácido lático é aumentada. B. Repondo Carboidratos Foi previamente recomendado que um plano de três dias fosse usado para repor o armazenamento de glicogênio (3-5), mas durante os dias de descanso anteriores a um evento é agora recomendado que 65-70% de carboidrato seja ingerido como discutido anteriormente. Muitos atletas também aumentam o carboidrato bem antes de um evento. Este carregamento préexercício depende do período restante até o exercício, e variará de 1 a 4 gramas de carboidrato/kilo como mostra a seguir (6): Exemplo: atleta de 64kg – 1 hr. Antes do exercício: 64g. de carboidrato 2 hr. Antes do exercício: 128g. de carboidrato 3 hr. Antes do exercício: 192g. de carboidrato 4 hr. Antes do exercício: 256g. de carboidrato Durante os exercícios é recomendado que 15 a 30gm/meia hora seja ingerido (7,8). A depleção mais rápida de glicogênio ocorre imediatamente depois da prática dos exercícios. Esperar de 2 a 3 horas depois dos exercícios para ingerir carboidratos reduz a proporção da repleção de glicogênio, enquanto que ingerir de 50 a 75 gramas de carboidrato dentro de 30 minutos seguido de 50 a 75g cada duas horas pode ajudar a aumentar a repleção de glicogênio (9). C. Aminoácidos de Cadeia Ramificada Os aminoácidos de cadeia ramificada (isoleucina, leucina e valina) têm um papel essencial no metabolismo. Alanina é um dos aminoácidos mais

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importantes usada na síntese da glicose entre refeições ou no estado de jejum através do ciclo de alanina (veja abaixo). Alanina

fígado para formar glicose NH2 removido para formar piruvato no processo então, piruvato para glicose pela gliconeogênese

Glicose formada pela Alanina é, então, utilizada, liberando piruvato. Piruvato

músculo onde se ganha NH2 para formar Alanina novamente.

BCAA doa este NH2 através da ação de oxidase de uma enzima específica dos aminoácidos de cadeia ramificada a qual utiliza somente estes três aminoácidos. Durante a prática de exercícios intensos, com o aumento da utilização de glicose os níveis de BCAA caem. A queda pode ser prevenida através da alimentação ou infundindo o BCAA, mas os efeitos na performance são menores. Um segundo efeito relatado por atletas é em prevenir a depressão ou a queda no humor, o que ocorre quando os níveis de glicose no sangue caem. O mecanismo para esse efeito tem haver com o transporte de triptofano ao cérebro por um Sistema Transportador de Aminoácidos Neutros que transportam valina e triptofano ao líquido cefalorraquidiano. Com a ingestão de carboidratos há um aumento nos níveis de insulina o que leva ao aumento no transporte de triptofano e na síntese de serotonina. Esta teoria é à base da Carbohydrate Craver’s Diet por Judith J. Wurtman, baseada em pesquisas feitas em animais pelo seu marido Richard Wurtman at M.I.T. Os efeitos do triptofano e os efeitos de um copo quente de leite ao sono são baseados no mesmo conceito.

Triptofano

Triptofano

Serotonina

Transporte Comun de Proteínas Valina

Valina

Outros Metabólicos

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D. Fosfato Quando a glicose é utilizada nas células, o primeiro passo bioquímico é a fosforilação. Em pacientes diabéticos, que estão fora do controle e recebem insulina, baixos níveis de fosfato podem ser resultados a medida que os altos níveis de glicose no sangue são levados as células. Ao menos que fosfato seja fornecido, esses diabéticos terão baixos níveis de fosfato levando à ruptura dos glóbulos vermelhos do sangue. Sais de fosfato nos atletas são necessários, também, para aumentar a utilização de glicose para a síntese de glicogênio, a qual necessita de fosforilação. E. Carnitina Carnitina é sintetizada de dois aminoácidos (lisina e metionina) por duas enzimas hidroxilase que contêm ferro-ferroso e ácido L-ascórbico. É achada no coração, músculos esqueléticos e outros tecidos onde ocorre a oxidação de ácido graxo. Cartinina é necessária para transportar qualquer ácido graxo de cadeia de carbono de comprimento maior que 8-10 à mitocôndria onde é oxidada a dióxido de carbono e água com a produção de energia. Uma vez que durante a prática pesada de exercícios a gordura é o combustível preliminar, isto é tomado para aumentar a utilização de gordura e poupar o glicogênio estocado. F. Glutamina A glutamina é o aminoácido mais abundante no corpo, e constitui mais de 60% dos aminoácidos livres intracelulares nos músculos esqueléticos. A glutamina tem um papel fundamental em inúmeros processos metabólicos incluindo na transferência de nitrogênio, na síntese de amônia renal, neoglicogênese hepática e na síntese de glicogênio hepático. Níveis circulantes de glutamina podem regular a síntese e o colapso da proteína muscular. A glutamina é um substrato importante para as células que crescem em cultura, para proliferar linfócitos e para as células do trato gastrintestinal. Combinações de glutamina, aminoácidos de cadeias ramificadas e carnitina são ingeridas por alguns atletas baseados no raciocínio acima. Os resultados são pobremente documentados.

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2. Anabolizantes Agentes anabolizantes são designados a causar hipertrofia muscular (aumenta o tamanho mas não os números de células musculares) com um aumento na força muscular. A. Insulina – conduz a captação de aminoácidos e a síntese protéica, mas esta não é uma estratégia prática pois quando a insulina é administrada ocorre a diminuição da quantidade de insulina liberada pelo pâncreas dentro da corrente sanguínea. B. Hormônio do Crescimento – aumenta a síntese muscular protéica ao aumentar os níveis do fator de crescimento insulina símile-1 (IGF1, insulin-like growth factor-1). IGF-1 é chamado também de somatomedin. A arginina e a insulina liberam o hormônio do crescimento, mas apenas em doses altas. Portanto, enquanto a suplementação com arginina pode melhorar o fitness ao aumentar a produção de óxido nítrico, a arginina não aumentará a massa muscular. C. Andrógenos Anabólicos – formas sintéticas de testosterona que são mais potentes. Estas são ilegais para atletas usarem e o uso deles é controlado por médicos pois eles podem ter sérios efeitos colaterais. Eles são mais efetivos em adolescentes, crianças ou em mulheres que precisam construir seus músculos. Em homens, altas dosagens de testosterona foram provadas construir músculos. Esta pode ser uma estratégia importante e efetiva para os idosos, mas não é uma boa idéia para atletas competitivos.

Produtos que Contêm Café e Cafeína para Atletas A cafeína faz com que as células de gordura liberem mais ácidos graxos a corrente sanguínea em descanso e, portanto, são impulsionadores de energia para atletas praticantes. A maioria dos órgãos reguladores do mundo reconheceu a segurança da cafeína. Além dos seus efeitos metabólicos, a cafeína aumenta o alerta mental e isto pode, claramente, ter um efeito positivo em um desempenho atlético.

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O que é cafeína? Cafeína é uma substância que ocorre naturalmente, encontrada nas folhas, sementes ou frutas de pelo menos 63 espécies de plantas mundiais. A cafeína, também conhecida por trimetilxantina, cofeína, teína, mateína, guaranina, methyltheobromine e 1,3,7-trimetilxantina, é uma alcalóide de xantina encontrada naturalmente em comidas como grãos de café, chá, nozes kola, erva-mate, bagas de guaraná e (em pequenas quantidades) no cacau. Para a planta, a cafeína age como um pesticida natural pois paralisa e mata os insetos que tentam alimentar na planta. As principais propriedades farmacológicas da cafeína são: uma ação estimulante no sistema nervoso central com efeitos psicotrópicos e estimulo na respiração, um aumento do ritmo cardíaco e um ligeiro efeito diurético. Estrutura Química da Cafeína

As fontes mais comuns de cafeína são o café, o chá, alguns refrigerantes e o chocolate. A quantidade de cafeína em produtos alimentícios varia dependendo da quantidade, do tipo do produto e do método de preparo. Com chás e cafés, a variação vegetal também afeta o teor de cafeína. Café é a principal fonte de cafeína nos EUA. Uma xícara de oito ounces de café (nos Estados Unidos um ounce equivale a, aproximadamente, 29,573 mililitros) tipicamente tem 85 miligramas (mg) de cafeína; uma porção de oito ounces de chá fabricado tem 40 mg; refrigerantes que contêm cafeína têm em média 24mg por porção de oito ounces; e um ounce de leite de chocolate tem 6mg.

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Consumo de Café Dados publicados mostram que o nível de consumo de cafeína per capita para adultos é de aproximadamente 200mg diariamente. Uma criança média consome muito menos cafeína, apenas um quarto da cafeína consumida por adultos. Para crianças e adultos jovens, as primeiras fontes de cafeína são o chá e os refrigerantes. Enquanto que, para adultos a absorção de cafeína vem principalmente do café. Alimentos e bebidas derivadas do grão do café, nozes Kola e folhas de chá geralmente contêm alguma cafeína. Cafeína também é adicionada a algumas comidas e bebidas pra dar sabor. Ela contribui para o sabor final daquelas comidas nas quais é adicionada. A Segurança da Cafeína Em 1958, Administração de Alimentos e Drogas dos Estados Unidos (U.S Food and Drug Administration – FDA) classificou a cafeína como Geralmente Reconhecida Como Segura (Generally Recognized as Safe – GRAS). Em 1987, o FDA reafirmou sua posição que uma porcentagem normal de cafeína absorvida não aumentava o risco à saúde. Além disso, a Associação Médica Americana e a Sociedade América do Câncer têm declarações confirmando a segurança do consumo moderado de cafeína. Uma quantidade normal de cafeína para ser constituída depende do indivíduo. A sensibilidade à cafeína depende de muitos fatores, incluindo a freqüência e a quantidade de ingestão regular, massa corporal e condicionamento físico. Numerosos estudos mostram que uma quantidade moderada de cafeína, aproximadamente 300 miligramas por dia, é segura para a maioria dos adultos. Crianças consomem aproximadamente 35 a 40 miligramas diariamente. Dependendo da quantidade de cafeína ingerida, pode ser um ligeiro estimulante ao sistema nervoso central. Embora, às vezes, a cafeína seja considerada “viciante”, o consumo moderado é seguro e não deveria ser

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classificado com drogas de abuso (aditivas). Frequentemente, pessoas que dizem ser viciadas em cafeína tendem a dizer o termo “frouxamente”, como dizem eles são “’viciados” em corrida, em trabalho ou em televisão. Quando o consumo regular de cafeína é parado repentinamente, alguns indivíduos podem sofrer ligeiros sintomas como dor de cabeça, fatiga e moleza. Estes efeitos são geralmente apenas temporários e acabarão em um ou dois dias. Uma quantidade moderada de cafeína é seguro para a maioria das pessoas. Alguns indivíduos podem ser sensíveis à cafeína e sentirão os efeitos em doses menores que indivíduos que são menos sensíveis. Gravidez e envelhecimento podem afetar a sensibilidade de um indivíduo à cafeína. Não há qualquer evidencia que a presença de cafeína em bebidas seja desidratante. Qualquer efeito diurético é mais provavelmente compensado pela quantidade total de fluído fornecido pela bebida. Pesquisas não encontraram evidencia alguma que o uso de cafeína em alimentos e bebidas seja prejudicial à saúde. Assim como com todos os alimentos e bebidas, familiares deveriam usar o bom senso ao dar às suas crianças porções normais de alimentos e bebidas cafeínadas. Não há evidencia que a cafeína esteja associada ao comportamento hiperativo. De fato, a maioria dos estudos bem conduzidos mostra que não há efeito algum de alimentos que contêm cafeína, ou qualquer comida e bebida em geral, na hiperatividade ou déficit de atenção em crianças. Provas científicas sugerem que crianças não são mais sensíveis aos efeitos da cafeína que adultos. Hoje, a maioria dos médicos e pesquisadores concorda que é perfeitamente seguro para mulheres grávidas o consumo de cafeína. Foi mostrado que o consumo diário acima de 300mg/dia não tem conseqüências adversas durante a gravidez. No entanto, é sábio para mulheres grávidas o consumo moderado de todos os tipos de comida e bebida.

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O peso da pesquisas científicas indica que o consumo moderado de cafeína não afeta a fertilidade ou causa efeitos colaterais à saúde da mãe ou o filho. Comidas e bebidas que contêm cafeína, com moderação, podem ser apreciadas durante o período de amamentação. Estudos mostram que, embora a cafeína seja transmitida ao bebê através do leito materno, a quantidade é mínima e não têm efeito sobre o bebê. A Academia Americana de Pediatras e os pesquisadores de um estudo publicado no Jornal Americano de Nutrição Clínica confirmam que o consumo de cafeína em quantidades normais não tem efeito sobre o bebê. Orientações Alimentares para Treinamentos Exercícios exigem dietas diferentes dependendo do objetivo do atleta. Uma dieta moderada a alta em carboidratos é usada em exercícios aeróbicos e corredores de resistência. Neste tipo de dieta, o carboidrato deveria ser de aproximadamente 55 a 70% do total de calorias, sendo que o atleta de resistência deveria ingerir o valor mais elevado. A absorção de gordura será, então, reduzida de típicos 36% do total de calorias para 15 a 30%. A proteína perfazerá o resto com aproximadamente 10 a 15% do total de calorias. Múltiplas porções de frutas, vegetais, cereais e grãos, ao invés de açúcar simplesmente, ajudarão a manter os armazenamentos de glicose, evitar hipoglicemia e manter níveis totais de energia. Isto resultará em uma típica aparência magra dos corredores de longa distância com relativa baixa muscular e massa gorda. No entanto, estes atletas terão um menor gasto energético que os atletas musculares e, então, será mais difícil manter o peso se eles desviarem-se para uma dieta de alto teor de gordura/calorias. Muitas mulheres buscam as características da aparência das modelos “nunca muito magra, nunca muito rica”. É o luxo da nossa moderna era da nutrição, antibióticos, suplementos alimentares e saneamento, onde esses indivíduos podem sobreviver sem morrer de uma doença infecciosa. Eles geralmente comem salada sem frango, pulam o café da manhã e comem pequenas refeições nos jantares. Este comportamento está relacionado com a “compulsão alimentar” quando eles perdem o controle. É interessante que aquelas sociedades com alta incidência de obesos também têm alta incidência de distúrbios alimentares, como a bulemia e a anorexia.

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Para planos de fortalecimento muscular, atletas deveriam consumir de 1.0 a 1.5 gramas de proteína por kilo por dia (0.5 a 0.7 gramas por pound). Isso está ligeiramente superior à cerca do dobro da RDA por proteína de 0.8g/kg/dia. Isto pode ser facilmente alcançado ao comer alimentos normais sem o uso de suplementos protéicos. Por exemplo, 80 gramas de proteína poderiam ser obtidos a partir de 4 onças de frango, 3 onças de atum, e 3 copos de leite sem-gordura (desnatado) por dia. Sendo que, a proteína encontrada nos grãos e vegetais não está incluída. Se você é um vegetariano, é possível obter as proteínas de que necessita na soja e em outras proteínas vegetais de alta qualidade através da combinação de leguminosos (feijão) e de arroz ou de milho. Os aminoácidos nestes alimentos estão complementarmente aumentando o valor biológico das proteínas. Alternativamente, pode-se comer proteína de soja, a qual é a única proteína completa de planta no mundo. Proteína de soja isolada está disponível, a qual fornece a proteína de soja sem sua gordura natural. Tofu tem cerca de 40% de gordura, Tofu lite tem cerca de 30% de gordura. E sobre a dieta "Zona"? Este plano é baseado em conceitos emprestados de várias fontes, incluindo uma interpretação errada de literaturas sobre a diabete. É, basicamente, uma dieta de 30% de proteína, 30% de gordura, 40% de carboidratos. Ela funciona ao causar a perda de peso à aqueles indivíduos que possuem alta massa muscular, já que organiza o plano alimentar. Ela não funciona para indivíduos com baixa massa muscular, já que os 30% de gordura estão associados a demasiadas calorias para permitir a perda de peso. Nos seres humanos, é difícil separar gordura e calorias (com exceção da gordura artificial não-metabolizável, Olestra). Esta dieta e o plano “Met-Rx” anterior a isso, aumentou a importância do aumento da proteína na dieta. Muitas pessoas na tentativa de perder peso, cometeram o erro de reduzir a ingestão de proteína dietética, o que ocasionou a perda de peso e músculo e uma diminuição no metabolismo (obesidade “sarcopenia”). Ao aumentar a ingestão protéica e aumentar a consciência sobre resistência pesada (construção muscular ou muscle-building), assim como exercícios aeróbicos, essas dietas influenciam o comportamento dietético do público. Para maximizar a desempenho, os atletas geralmente esforçam-se para atingir o melhor tamanho corporal específico de esportistas, composição corporal e uma mistura de estoques energéticos. Sempre a procura da “dieta perfeita”, muitos atletas experimentam, por tentativa e erro, dietas padrões

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para suas necessidades próprias, ou que lhes custaram uma vantagem competitiva. Enquanto deve haver alguma variação por esporte, falando no geral, atletas necessitam de aproximadamente 15% de calorias de proteína, ao redor de 25% de gordura, sendo que as calorias restantes são fornecidas por carboidratos. Para aqueles atletas com uma demanda energética extraordinária, a contribuição relativa pode ser mudada, tal que os carboidratos poderiam suprir acima de 70% do total de calorias. O número total de calorias consumida também precisa ser considerado, e é altamente variável dependendo do tamanho do corpo, sexo e o esporte praticado. O gasto calórico através de exercícios foi relatado ser tão alto quanto 12.000kcal por dia. Indivíduos com altos gastos por esporte, tais como natação ou corrida, podem ter dificuldade em manter seu peso ideal e experienciar uma perda de peso gradual ao longo de uma temporada. Os atletas devem ter como objetivo atingir a ingestão de carboidratos para satisfazer as necessidades de combustíveis do seu programa de treinamento e otimizar a restauração do armazenamento de glicogênio muscular entre os exercícios. O objectivo mais importante da periodização da ingestão diária de carboidrato seria o de assegurar níveis elevados de glicogênio muscular no início das sessões de treinamento pesado. Os atletas tipicamente desenvolvem 2-4 sessões pesadas de treinamentos por semana. Para aumentar os altos níveis de glicogênio muscular, os atletas deveriam comer um total de 7-12 gramas de carboidrato/kilo de massa corporal durante a recuperação de sua última sessão de treinamento. O período de recuperação não deveria ser menor que 24 horas. No entanto, durante as 24 horas anteriores ao treinamento de exercícios moderados a baixos, seria satisfatório aos atletas comerem de 5-7 gramas de carboidrato/kg. Se o glicogênio muscular não for totalmente restaurado e o atleta sentir uma ligeira sensação de fatiga residual, ele deve abster-se de exercitar muito intensamente. A quantidade calórica ingerida por um atleta deveria, de modo geral, ser compatível ao seu gasto energético para minimizar a fome e o estresse. As flutuações na ingestão de carboidratos podem ser compensadas pelas flutuações inversas em calorias provenientes de gordura e/ou proteínas. Assim, no dia anterior a um treinamento leve , os atletas escolherem comer uma quantidade moderada de carboidratos (5g/kg), eles podem aumentar, adequadamente, a sua ingestão de gordura saudável ou proteína magra. Além

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de lhes fornecer uma dieta variada para satisfazer gostos, a gordura em excesso pode ajudar a elevar a concentração dos triglicérides intramuscular (Coyle et al., 2001), uma fonte de combustível muscular; a proteína extra também pode ser benéfica periodicamente. Existem tantas abordagens quanto ao teor de carboidratos em uma dieta quanto o de abordagens referentes à periodização semanal e mensal da intensidade do treino. No entanto, o aspecto mais importante é que atletas de resistência não deveriam exercitar-se nas 20-24 horas anteriores a uma sessão de treinamentos pesados, e deveriam consumir 7-12 gramas de carboidratos/kg de peso corporal durante este tempo. Muitos atletas tentam reduzir a gordura corporal tanto quanto seja apropriado ao seu esporte em particular. Portanto, o simples aconselhamento para comer uma dieta rica em carboidratos é visto com preocupações que isto possa levar a um balanço energético positivo e ao ganho de gordura corporal. Em um atleta, que pesa 65kg (143lb), uma ingestão diária de 7-12 gramas de carboidratos/kg de peso corporal representaria 455-780 gramas, resultando de 1820-3120kcal. Esta é a quantidade de carboidrato necessária para recuperar plenamente glicogênio muscular. No entanto, esta quantidade de carboidrato pode representar uma quantidade relativamente pequena ou grande das necessidades diárias de energia de um atleta, dependendo do esporte. Por exemplo, para atletas que depletaram o estoque de glicogênio muscular com intervalos breves, de treinamento de alta intensidade, um balanço energético positivo durante a recuperação pode ser suscitado com 712 gramas de carboidrato/kg de peso corporal. Por outro lado, em um treinamento ciclístico de 4-6 horas por dia, esta quantidade de carboidrato, enquanto suficiente para a reconstituição glicogênica, pode representar apenas metade do consumo de energia total necessária para um balanço energético. Por essas razões, seria melhor expressar as necessidades individuais de carboidratos em gramas/dia ao invés de expressá-la em porcentagem de calorias, o que varia muito. Em todos, com uma pequena exceção, a contribuição da proteína como uma fonte de energia durante os exercícios varia de 2-10% do total do gasto energético. Isto variará dependendo do tipo de exercício, sua duração, intensidade e a dieta anterior do indivíduo. Exercícios regulares de resistência resultam na oxidação de vários aminoácidos, e uma baixa ingestão

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de energia e carboidratos aumenta as necessidades totais de proteína. Entretanto, com uma quantidade adequada de calorias e carboidratos, exercícios de resistência leve a moderados têm pouco impacto nas necessidades protéicas dietéticas. Em atletas, que treinam força, uma quantidade maior de proteína pode ser necessária devido a uma perda de aminoácidos, no processo catabólico, associada a um treinamento de resistência. Ao mesmo tempo, estudos também mostram que treinamentos de força podem aumentar a eficiência do uso de proteína dietética. Dada a necessidade energética, relativamente alta, de um atleta, porém, aqueles que consomem até 15% do total de calorias proveniente da proteína consumirão uma quantidade total superior a 100 gramas por dia para dar suporte ao crescimento muscular e a recuperação. Nutrição Antes e Depois de Eventos A refeição pré-evento serve para dois propósitos. Primeiro, faz com que o atleta não sinta fome antes e durante o evento, e segundo, mantém um ótimo nível de glicose no sangue para o trabalho dos músculos. A ingestão de carboidratos logo antes de exercitar-se pode ajudar a restaurar os níveis de glicogênio hepático, que poderia ser resultado, por exemplo, depois de um jejum noturno. Permitido por preferências pessoais e hábitos, a refeição anterior ao evento deveria ser alta em carboidratos, baixa em gordura e fibras e facilmente digerida. Antes dos exercícios, os atletas deveriam consumir 1-4 gramas de carboidrato por kilo (5.2 gramas de carboidrato por pound) uma a quatro horas antes de exercitar-se. Para evitar “aflição gastrintestinal”, o carboidrato presente na refeição deveria ser reduzido quanto mais perto do evento for consumido. Por exemplo, 1gm carboidrato/kg seria apropriado imediatamente antes dos exercícios, enquanto que 4gm/kg poderia ser seguramente consumida 4 horas antes dos exercícios. Refeições líquidas têm um tempo menor de esvaziamento gástrico e são recomendadas a refeições sólidas se forem consumidas perto da competição. Formula 1 com a adição de frutas, como uma xícara de bagas e uma banana fornecerão 300 calorias ou 75 gramas de carboidratos com a soma do que é encontrado na Formula 1, o que é de aproximadamente 20 gramas de carboidrato. Isto fornece mais que 1gm/kg para a maioria dos atletas e pode

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ser seguramente consumido 2 horas antes dos exercícios para uma máxima nutrição dos músculos. Preparando-os com saudáveis níveis de carboidrato e aminoácidos para evitar um esgotamento muscular. Durante os exercícios, os atletas deveriam consumir 30-60 gramas de carboidratos a cada hora (120 a 240 calorias de carboidrato por hora). Como, ambos, carboidratos e fluidos são necessários durante os eventos, bebidas esportivas podem ir longe no fornecimento de uma quantidade adequada de carboidratos e fluidos. Comidas típicas que são usadas durante eventos longos incluem bebidas esportivas, géis de carboidrato, barras energéticas, “bagels”, “gingersnaps” e bananas. Um produto excelente de hidratação é o Chá Concentrado de Ervas, o qual melhorará o breakdown de células adiposas fornecendo energia a medida que você se exercita. Seja cuidadoso ao usar conforme indicado no rótulo pois muito Chá de Ervas causa rápida pulsação e ansiedade. Este é um simples resultado da estimulação do cérebro e do sistema nervoso pela cafeína natural concentrada no Chá de Ervas. Recuperação Nutricional A recuperação das atividades intensas exige nutrientes que reabastecerão os estoques de glicogênio muscular e da água corporal, e que ajudarão na reposição eletrolítica e de triglicérides nos músculos esqueléticos. Uma dieta correta é essencial para uma recuperação rápida e efetiva, e para um ótimo desempenho no próximo evento ou prática esportiva. Durante uma competição ou prática pesada, um indivíduo que pesa de 130 a 160 “pounds” poderia perder o seguinte: ! Água: 2.000 ml (1.000 a 3.500 ml) – dependendo do esforço. Atletas ativos precisarão de mais água, enquanto que uma pessoa comum deve precisar de 4 copos a mais por dia. ! Cloreto de Sódio: 5gm ! Glicogênio Muscular: 200gm (150-250gm) ! Glicogênio Hepático: 50gm ! Triglicerídeo Intramuscular: 75gm (50-100gm) ! Triglicerídeos no Tecido Adiposo: 50gm

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Para a recuperação de glicogênio muscular, o consumidor médio que praticou atividade aeróbica por 30 minutos precisa, simplesmente, de água para hidratar-se e um shake Fórmula 1. No entanto, o seguinte regime é recomendado à atletas muito ativos em competições, que se exercitam pelo menos uma hora por dia: ! Dentro dos 15 minutos posteriores aos exercícios, coma 50-100 gramas de carboidratos, rapidamente absorvidos, com 10-20 gramas de proteína. Uma refeição excelente para a recuperação é o Fórmula 1 feito com Yogurt, leite ou leite de soja com a adição de uma colher de proteína (Performance Protein Powder – PPP) e uma fruta. ! Continue a comer 50 a 100 gramas de carboidrato mais 10 a 20 gramas de proteína a cada 2 horas até a próxima refeição completa. Portanto, você pode tomar outro shake, se necessário, até sua próxima refeição. ! Para o dia, coma de 400 a 800 gramas de carboidrato. A quantidade exata variará de acordo com a duração e a intensidade do treino. É válido escolher carboidratos ricos em nutrientes e adicionar outros alimentos às refeições e lanches de recuperação para fornecer uma boa fonte de proteína e outros nutrientes. Estes nutrientes podem ajudar em outros processos de recuperação e, no caso da proteína, podem promover uma reposição glicogênica adicional quando a ingestão de carboidratos não for ideal ou quando lanches freqüentes não forem possíveis. A síntese do glicogênio muscular é duas vezes mais rápida se o carboidrato for consumido imediatamente após os exercícios, ao contrário de se esperar várias horas, e uma rápida taxa de síntese pode ser mantida se o carboidrato for consumido em intervalos regulares. A síntese de glicogênio é realçada quando há a combinação de carboidrato e proteína, e esta combinação também estimula o transporte de aminoácidos, a síntese protéica e o reparo do tecido muscular. Pesquisas também sugerem que a performance aeróbica seguida do descanso está relacionada ao grau de reposição do glicogênio muscular. Quando o período entre os exercícios físicos for menor que oito horas, o atleta deve começar a ingestão de carboidratos logo após o primeiro treino para maximizar o tempo efetivo de recuperação entre as sessões. Pode haver algumas vantagens na ingestão de carboidratos, como uma série de lanchinhos durante o início da fase de recuperação, mas durante períodos mais longos (24 h) o atleta deve seguir um padrão e o tempo das refeições e lanches

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ricos em carboidratos de acordo com aquilo que é prático e confortável para a sua situação individual. Alimentos ricos em carboidrato com um índice glicêmico moderado a elevado proporcionam uma fonte de carboidrato prontamente disponível para a síntese de glicogênio muscular, e devem ser as principais escolhas de carboidratos nas refeições de recuperação. Embora haja interesse de recuperação dos estoques de triglicerídeos intramusculares entre as sessões de treinamento, não há provas de que dietas ricas em gorduras e restritas em carboidratos aumentam o desempenho. Supõe-se que, dada a quantidade de triglicerídeos armazenada no tecido adiposo, a gordura dietética provavelmente não é essencial para a recuperação dos exercícios. No entanto, o aumento da oxidação da gordura corporal, característica de atletas de “endurance”, é derivado quase que exclusivamente do triglicerídeo intramuscular. A fim de restaurar integralmente o triglicerídeo intramuscular, atletas não devem seguir uma dieta extremamente baixa em gordura, mas são aconselhados a consumir 20% de suas calorias em gorduras e óleos mais saudáveis como o azeite, as nozes e o abacate. Fluidos e Eletrólitos Durante atividades vigorosas, o calor que é produzido é dissipado pelo processo de transpiração. No entanto, a longo-prazo, a transpiração extensiva pode levantar desafios significantes aos atletas no que diz respeito ao saldo líquido. Sem um controle efetivo, os atletas irão desgastarse prematuramente, e a medida que a desidratação progride, exaustão de calor, câimbras e insolação podem ser resultados. Além da temperatura do ar, outros fatores ambientais como a umidade relativa, o movimento do ar e a escolha das roupas podem modificar a quantidade da perda de suor. O valor da perda incorrida durante a prática, em um ambiente quente, é primeiramente dependente da intensidade e duração dos exercícios. Em condições morna a quente, atletas adultos perdem entre 1 a 2,5 litros de suor por hora durante competição ou treinamento intenso, e pode aumentar para mais de 3,5 litros por hora em competições de atletas da classe mundial em condições muito quente e úmida. Perdas nesta escala não podem ser mantidas por muito tempo e, embora as taxas de esvaziamento gástrico tendem a aproximar as perdas de suor para

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permitir a reposição de fluidos, apenas aproximadamente metade da perda do suor é voluntariamente substituída durante os exercícios. Atletas que estão acostumados a treinar em climas quentes e estão aclimatados devem suar mais que aqueles que não estão, o que dá ao atleta uma vantagem termorregulatória, porém mais suor também implica em maiores desafios no que diz respeito a ingestão de fluido. Contudo, os níveis de suor variam amplamente entre esportes e dentro dos esportes (posição jogada), e mesmo em populações de atletas relativamente homogenias, tal que a variabilidade de transpiração individual pode ser significativa. A desidratação de 2% da massa corporal durante os exercícios em um ambiente quente visivelmente atrapalha o desempenho de resistência (exercícios aeróbicos contínuos com mais de 60 minutos de duração), enquanto que perdas similares em um ambiente temperado terão um efeito menor; em ambientes frios, a desidratação de 2% pode ser tolerada. Todavia, ao exercitar em qualquer tipo de clima os atletas devem prestar atenção nas perdas líquidas e substituí-las adequadamente, mesmo que eles não sintam que seu desempenho esteja prejudicado. Quando o índice de água corporal é diminuído, há um aumento nos batimentos cardíacos e uma diminuição no volume sistólico é observada, indicando um aumento na tensão cardiovascular. Se os exercícios ocorrerem em lugares quentes, então o débito cardíaco pode não ser capaz de ser mantido em um nível que permita que os exercícios continuem. Além dos efeitos no desempenho, sinais de desidratação incluem perda de apetite, diminuição na freqüência urinária, aumento na concentração da urina, um aumento de esforço percebido durante a atividade física. Além da água, sódio e cloreto são os principais íons perdidos durante a transpiração. As concentrações da perda de eletrólitos são variáveis, com alguns atletas bem condicionados e bem aclimatados capazes de conservar mais sódio. As concentrações de sódio e cloreto também variam com a proporção da transpiração; se a freqüência aumenta , a concentração de sódio e cloreto geralmente aumenta. Potássio e magnésio também são perdidos pela transpiração, mas as perdas são tipicamente muito menores, com atletas perdendo 3-10 vezes mais sódio que potássio durante os exercícios. 42


Sem a reposição adequada, a perda de eletrólitos pode levar a reidratação incompleta, pior desempenho e câimbras musculares relacionadas ao calor e pode fazer com que o atleta tenha um risco maior de desenvolver uma exaustão térmica. Câimbras musculares ocasionadas pelo calor podem ocorrer durante exercícios prolongados, especialmente se houve uma perda anterior de fluidos e sódio. Água irá restaurar fluidos, mas sal dietético deve ser aumentado para reabastecer eletrólitos perdidos. Os atletas não deveriam restringir o sal de sua alimentação e boas fontes de sódio, cloreto e potássio incluem suco de tomate, sucos e sopas de legumes misturados, os quais também fornecem fluidos. Enquanto que para a maioria das pessoas a sede pode fornecer o sinal adequado para manter as necessidades de hidratação, deve ser aconselhável as pessoas fisicamente ativas a beber água com certa programação, e acompanhar seu peso antes e após o evento para substituir as perdas adequadamente. No entanto, muitos atletas começam a competição ou o treinamento desidratados em algum grau, então o déficit de água corporal pós-exercícios pode ser ainda pior que o indicado pela diferença do peso corporal pré e pós-evento. Além disto, a sede não é uma resposta rápida indicadora da perda de água corporal, e pode haver um déficit de fluidos de mais de 1 litro antes da sede ser distintamente percebida. Ao mesmo tempo, os atletas devem estar atentos que beber a mais pode diluir o sódio do corpo, levando a hiponatremia. Quando as orientações de reidratação são seguidas, os riscos são mínimos, mas alguns atletas e seus treinadores assumem que “se um pouco é bom, mais é melhor” em relação a reposição de fluido. Hiponatremia ocorre quando a concentração de sódio no sangue cai para níveis anormalmente baixos, causando inchaço no cérebro que pode levar a convulsões, coma e até mesmo a morte. Beber mais fluidos que a quantidade perdida no suor é um fator de risco para a hiponatremia, mas isto também pode ocorrer durante exercícios prolongados como um resultado de uma alta perda de sódio pela transpiração. Também, a substituição padrão recomendada de fluidos pode não ser adequada para aqueles que se dedicam a atividade física vigorosa, especialmente em altas temperaturas, ou aqueles que tendem a transpirar pesadamente mesmo em temperaturas moderadas, ou os chamados “salty sweaters” com maiores perdas de sódio pela transpiração que o normal. Os sintomas da hiponatremia podem ser sutis, e

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podem parecer com de doenças relacionadas aos exercícios, o que complica o diagnóstico e o tratamento.

Faculdade Americana de Recomendações de Medicina do Esporte: Antes da Atividade ou Competição: ! Beba líquidos adequados durante as 24 horas anteriores ao evento, especialmente durante a refeição anterior ao exercício ! Bebe aproximadamente 500ml de água (ao redor de 17 onces) ou uma bebia esportiva nas últimas duas ou três horas anteriores aos exercícios ! Dez a vinte minutos antes de começar os exercícios, outros 10 onces de água ou bebidas esportivas é aconselhável. Durante a Atividade ou Competição: ! 6-12 onces a cada 20 minutos durante a atividade para facilitar a hidratação ! Os líquidos devem ser mais frios que a temperatura ambiente e aromatizados para aumentar a palatabilidade e promover a substituição de líquidos. Durante a Atividade que Duram Mais de Uma Hora: ! Os substitutos de fluidos devem conter a concentração de 4 a 8% de carboidratos ! Os eletrólitos deveriam estar na solução para aromatizar e para reduzir o risco de hiponatremia. Exercícios Seguintes: ! Para cada pound de peso perdido, consuma duas xícaras (16 ounces) de água ou uma bebida esportiva. Bebidas cafeinadas devem ser evitadas pois elas aceleram a perda de fluidos. Bebidas Esportivas ! Beber um líquido que seja de 125 a 150% da perda de fluido é geralmente suficiente para promover a hidratação completa. Bebidas esportivas são formuladas para fornecer carboidratos para energia, eletrólitos e fluidos para promover a hidratação. No geral, elas são recomendadas quando a duração do exercício for exceder uma hora. Estas bebidas têm um sabor sutil e um gosto ligeiramente adocicado para encorajar

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os atletas a ingerirem mais líquidos, e a concentração de carboidratos é formulada para maximizar a absorção do líquido (menos que 10% de concentração de carboidrato) enquanto minimiza a crise gástrica, que pode ocorrer através de líquidos com maior concentração de carboidratos. Sucos de fruta e refrigerantes são fontes concentradas de carboidratos e podem diminuir o esvaziamento gástrico. Além disto, a frutose nos sucos de fruta e em alguns refrigerantes está associada a um esvaziamento gástrico mais lento. Bebidas esportivas são adocicadas com glicose, maltodextrina, sacarose ou xarope de milho com alto teor de frutose. Atletas Vegetarianos Há um crescente interesse nos potenciais benefícios para a saúde de uma dieta a base de plantas. Dependendo de quanto restrita a dieta é, um desequilíbrio nutricional pode ocorrer, o que poderia afetar o desempenho. De modo geral, dietas vegetarianas, que são bem planejadas e apropriadamente suplementadas, deveriam sustentar eficazmente o desempenho na maioria dos esportes, contanto que a ingestão protéica seja adequada. Encontrar os requisitos protéicos para um treinamento de resistência pode representar um desafio para o atleta vegetariano, com maiores desafios para os veganos. Vegetarianas sofrem o risco de adquirirem uma deficiência de ferro, o que poderia delimitar o desempenho de resistência, e os vegetarianos, como um grupo, tem uma menor concentração de creatina nos músculos comparados com onívoros, o que pode afetar o desempenho supramáximo de exercícios. Alguns atletas adotam dietas vegetarianas como uma estratégia de controle de peso, e os treinadores deveriam estar atentos, pois um atleta que esteja seguindo uma dieta vegetariana, particularmente se estiver acompanhado de uma perda de peso indevida, pode sinalizar um transtorno alimentar. Atividades físicas aumentam as necessidades protéicas em diversos graus dependendo do tipo e da quantidade das atividades. Recomendações típicas são de 1,2 a 1,4 g/kg/d para atletas de resistência, e acima de 1,7g/kg/d para atletas que treinam a força e a resistência. Vegetarianos que consomem produtos lácteos, ovos e ovos brancos, e misturas complementares de plantas com alto valor biológico deveriam ser capazes de suprir as necessidades protéicas. No entanto, aqueles que seguem uma dieta vegana terão uma ingestão limitada de aminoácidos que contêm enxofre. A ingestão protéica

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entre vegetarianos é menor que entre os onívoros, embora eles estejam acima do RDA (Recommended Dietary Allowance ou Recomendações Dietéticas). Por causa da exigência, relativamente alta, de energia em atletas é possível em uma dieta, com uma porcentagem calórica relativamente baixa de proteína, fornecer quantidades adequadas de proteína quando a ingestão energética for alta. Vários micronutrientes têm o potencial de influenciar o desempenho atlético, particularmente o ferro e a vitamina B12. Dietas vegetarianas não contêm nenhuma forma de ferro heme. A forma de absorção de ferro não-heme é reforçada por fatores de produtos de origem animal, e inibida por ácido fítico em grãos inteiros, legumes, lentilha e nozes o que pode formar a base para uma dieta vegetariana. Este fatores podem resultar em um nível de hemoglobina reduzido, ainda dentro dos limites normais, o que poderia afetar a performance negativamente devido ao transporte reduzido de oxigênio. Vegetarianos que excluem todas as proteínas animais não têm uma fonte confiável de vitamina B12 se eles não usarem alimentos fortificados ou suplementos. Ao longo do tempo, a ingestão inadequada pode levar a anemia macrocítica, a qual está associada com o reduzido transporte de oxigênio. Suplementos e alimentos fortificados são aconselháveis sob estas circunstâncias. Tríade da Atleta e Anorexia Atlética Em alguns esportes, atletas com baixo peso corporal têm certa vantagem em relação aos seus oponentes. Esses esportes incluem: saltos de esqui, ciclismo em estrada, escalar, ginástica e corridas de longa distância. No entanto, esta vantagem pode ser tornar uma desvantagem quando o baixo peso pode estar associado com riscos de saúde. Os atletas podem ser muito restritivos com a ingestão de calorias e/ou exercitarem-se a mais para alcançar ou manter um peso e massa gorda baixos. Em atletas femininas, transtornos alimentares, conjugada com um atraso no início da menarca ou irregularidade menstrual e diminuição da densidade óssea com uma freqüência elevada de lesões são marcas distintivas da Tríade da atleta feminina. Atletas femininas correm mais risco de sofrem transtornos alimentares e problemas associados a saúde porque elas participam de esportes nos quais um baixo peso é favorecido, tais como: balé,

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ginástica e patinação artística. Sobre o controle dos pais e treinadores associado com uma isolação social, resultado do excesso de treinos, o risco de Tríade pode ser aumentado. A verdadeira incidência de Tríade é difícil de constatar pois frequentemente passa despercebida. Foi relatado que transtornos alimentares entre atletas do sexo feminino na fase universitária variam de 15 a 62%, amenorréia foi relatada em acima de 66% das atletas, comparado com apenas 5% ou menos da população em geral. Características comuns de indivíduos que desenvolvem a Tríade incluem uma personalidade perfeccionista, comportamentos de autocrítica, baixa alto-estima e sintomas depressivos, e os indivíduos podem ter fraturas por estresse sem nenhuma mudança significante nos treinamentos, ou fraturas múltiplas ou recorrentes. Pacientes com a Tríade apresentam sintomas como intolerância ao frio, fatiga, depressão, anemia, pele seca, constipação, decrescente habilidade de concentração e delírio. Restrição alimentar, treinamentos intensos e uma significante perda de massa gorda pertubam o equilíbrio hormonal natural, levando à amenorréia. Com níveis baixos de estrogênio e a pobre ingestão dietética de cálcio, os indivíduos ficam propensos a fraturas por estresse e osteoporose. Este problema é particularmente importante pois indivíduos com Tríade geralmente estão na idade que eles deveriam estar atingindo o pico de massa óssea. Obstáculos que devem ser superados incluindo opiniões: 1) a perda do ciclo menstrual regular significa que a atleta está treinando na intensidade apropriada; 2) uma porcentagem muito baixa de massa gorda é a chave para uma performance excelente; 3) o peso ideal para a aparência é o mesmo peso ideal para a performance. O time de tratamento geralmente consiste em um médico de cuidados primários, assim como um psicólogo e um dietista; e a família, técnicos e treinadores precisam estar envolvidos no plano de tratamento. A Anorexia Atlética (AA) é diferenciada de um transtorno alimentar em que a redução da massa corporal e/ou a perda de massa gorda são baseadas na performance e não na aparência ou preocupação excessiva com a forma

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corporal. Isto não quer dizer que uma preocupação excessiva com o corpo não vai surgir. Na verdade, isso normalmente ocorre quando atletas comparam os seus níveis de gordura corporal com outros atletas que podem ser mais bem sucedidos. Indivíduos com AA geralmente iniciam a dieta e/ou treinamento excessivo (overtraining) voluntariamente ou em resposta a recomendações de treinadores ou técnicos. A perda de massa corporal e a ciclagem de peso são, também, características da AA. Uma outra distinção de outros transtornos alimentares é que hábitos alimentares associados com a AA não devem ser detectados no final da carreira de um atleta. Todavia, os sintomas da AA certamente podem sobrepor aqueles da anorexia nervosa. Medição e Interpretação da Composição Corporal Composição Corporal Classificação de Indivíduos Obesos de Acordo com a Massa Corporal Magra: Obesidade = Excesso de Gordura Corporal (Gordura Corporal > 20% em homens, > 30% em mulheres) Obesidade Sarcopênica (massa magra reduzida)

Obesidade Normal (proporcional)

Obesidade Hipermuscular (massa magra aumentada)

O aumento da massa magra, assim como da massa gorda, é vista em indivíduos obesos. Em 1964 a Forbes relatou que houve um aumento do tecido magro em crianças obesas em comparação com aquelas não-obesas (2). Drenick, utilizando o potássio corporal total, verificou um aumento no tecido magro em adultos obesos (3). A Webster mediu a composição corporal de 104 mulheres obesas e de peso normal por densitometria (4). Eles relataram que o excesso de peso corporal dos obesos em relação aos não-obesos consistiu de 22 a 30% de tecido magro e de 70% a 78% de tecido adiposo. A Forbes e a Welle (5) analisaram dados da massa magra em indivíduos obesos coletados em seus laboratórios ou publicados na literatura. Seus próprios dados demonstraram que 75% da população obesa teve uma proporção de massa magra que excedeu 1 desvio padrão (DP), e que mais da metade ultrapassou 2 DP. Uma revisão literária apoiou estas observações e determinou que a massa magra corporal pudesse representar aproximadamente 29% do excesso de peso em pacientes obesos. Um aumento proporcional da massa magra de

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aproximadamente 25% é considerado normal. Ambos os desvios, acima e abaixo, dessa quantidade de massa magra, são observados em estudos clínicos baseados em diversas etiologias listadas a seguir (ver Tabela Dois abaixo). Um exemplo de dados coletados na Clínica de Alto Risco de Câncer da Mama da UCLA é demonstrado na tabela Três abaixo. Tabela Dois Etiologias da Obesidade Sarcopenia e Hipermuscular Obesidade Sarcopenia

Obesidade Hipermuscular

Uso crônico de corticóides

Aparecimento de obesidade grave na Infância

Prolongada inatividade ou repouso

Utilização de anabolizantes andrógenos

Hipogonadismo

Hiperandrogenismo em Mulheres

Hipopituitarismo

Atlética (por exemplo: futebol, luta, levantamento de pesos)

Doenças Neuromusculares

Genética

Menopausa e Hipogonadismo Relacionado a idade Genética

Tabela Três Massa Corporal e a Porcentagem da Gordura Corporal em Mulheres com Alto Risco de Câncer de Mama (De Heber et. Al. American Journal of Clinical Nutrition, 1996).

Perda de Peso Prevista através da Massa Corporal Magra A massa magra é clinicamente importante por dois motivos. Primeiro, a massa corporal magra prediz o gasto energético e, assim, a taxa prevista de perda de peso em uma determinada dieta com restrição calórica (10). Em segundo lugar, a massa corporal magra pode ser utilizada para diagnosticar a redução ou o aumento da massa magra. No primeiro caso, o aumento da

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massa magra pode ser utilizado para calcular um “peso-alvo” mais adequado do que seria previsível a partir de tabelas de peso corporal ideal. Naqueles indivíduos com reduzida massa magra, um programa de treinamento aeróbio e de forte resistência pode ser iniciado para fornecer um aumento de massa magra e gasto energético. Em ambos, obesos e indivíduos com massa magra diminuída, há uma relação linear (Sterling-Pasmore Equation) da massa magra e do gasto energético (cerca de 13,8 Kcal / dia / lb de massa magra). Isso representa aproximadamente 90% do gasto energético total em um indivíduo obeso sedentário, e fornece uma boa estimativa clínica de manutenção de calorias em minha experiência clínica. Ciência Básica por trás da Bioimpedância O princípio por trás da análise da impedância bioelétrica é que o tecido adiposo do corpo não conduz impulsos elétricos tão bem quanto a massa magra, como os músculos que consistem em 70% de água. Enquanto há muitas maneiras para medir a bioimpedância, o método mais aceito mundialmente envolve a colocação de eletrodos, similares aqueles usados para se obter o eletrocardiograma. Estes são colocados em pontos definidos no braço e na perna. Separando os eletrodos a uma distância, baseada na altura do indivíduo que é fornecida ao computador no analisador, é possível ao analisador de bioimpedância medir quantitativamente as características elétricas o corpo. Podendo ser usada para calcular a massa corporal magra e massa gorda como descrito abaixo: O Medidor de Impedância é um simples circuito elétrico com as seguintes características:

Resistor (em freqüências altas e baixas) Entrada

Saída Resistor e Condensador (gama média de freqüências)

Este tipo de circuito tem uma freqüência dependente da impedância baseada na resistência e capacitância (reatância) dos elementos do circuito, que são a massa magra e o tecido adiposo neste caso. Quando a freqüência é aumentada o circuito age mais como uma simples resistência, e a eletricidade viaja através do circuito facilmente. Em baixas freqüências ele age mais como um capacitor até a 0 Hz (ciclos/seg.) não existe um fluxo e a

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impedância aproxima da infinidade. Todos os analisadores da Bioimpedância utilizam de uma equação como a mostrada abaixo. O analisador de impedância biodinâmica, em especial, utiliza quatro conjuntos de equações para ser capaz de predizer massa magra com constantes diferentes para diferentes tipos de corpos. MCM = (Ht AX

2) + (BX

Wt) + (CX Idade) + (DXR) + E

Onde: MCM = Ht

2

massa corporal magra =

A altura ao quadrado, em unidades, quer a máquina lê cm. ou polegadas

Wt =

peso em libras ou kg

Idade =

idade em anos desde que a massa corporal magra tende a diminuir com a idade

R =

Bioimpedância em ohms

A reactância não é utilizada mas por convenção a bioimpedância é lida a 50 Hz. Algumas máquinas de freqüência variável estão disponíveis para representar água extracelular e intracelular através da medição da impedância em diferentes freqüências. Dados fornecidos por um fabricante na correlação com Pesagem Subaquática (Bioanalogics, Inc.) Resultados Clínicos

Homens

Mulher

Percentual de gordura corporal

4.337.1

12.045.5

R correlação

0,98

0,96

VER (% de gordura corporal)

1,50%

1,62%

Dimensão da

198

226

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amostra Problemas Potenciais na Utilização Clínica de Bioimpedância Durante a primeira semana de restrição calórica, há uma perda excessiva de peso corporal, de tecido magro e gordo, devido a uma diurese. Se os pacientes são medidos na sua primeira visita e, em seguida, semanalmente é possível encontrar pacientes que, aparentemente, estão ganhando gordura como eles perdem peso utilizando bioimpedância. Como a massa magra é avaliada com base na água corporal e muscular, a perda de água leva a uma aparente diminuição da massa magra, que na maioria dos casos ultrapassa a perda de gordura na primeira semana de dieta levando a um aumento na porcentagem de gordura corporal (11). Tenho achado a medição por bioimpedância mais útil na primeira visita para avaliar o tipo de obesidade (normal, diminuição da massa magra, aumento da massa magra, ou de má distribuição de gordura), e não útil para múltiplas determinações seriadas. Na verdade, eu explico aos pacientes que a máquina não é exata o suficiente para pegar as pequenas mudanças, e demora repetindo a medição até que o paciente tenha atingido um peso próximo ao “peso-alvo”. Um segundo problema potencial é a ênfase excessiva na exatidão quantitativa da avaliação da gordura corporal. Pequenas mudanças não podem ser medidos através deste dispositivo. É importante realçar este fato aos pacientes. As mudanças observadas no percentual de gordura muitas vezes não impressionam tanto os pacientes como a razão da alteração absoluta em massa gorda em libras em comparação com mudanças na massa magra. Pesquisa futura Deveria haver normas estabelecidas para calibrar máquinas de diferentes fabricantes. Existe um certo número de laboratórios que têm vários métodos para medir a composição corporal, incluindo o potássio corporal total, pesagem subaquática, TOBEC, DEXA e diluição com deutério. Cada um deles tem desvantagens e pontos fortes, mas nenhum é o “padrão de ouro”. O único método perfeito é a análise da carcaça que pode ser feito apenas uma vez. A tabela abaixo mostra os métodos e os princípios subjacentes a sua determinação. Eles correlacionam uns com os outros mas não dão exatamente as mesmas medidas da composição do corpo. 52


Potássio Corporal Total

Varredura de Dexa

TOBEC

Peso Subaquático

Diluição com Deutério

BOD POD

Detecta a deteriorização natural do K39 no corpo a partir do potássio supostamente existente no músculo. Supõe-se que a concentração de potássio no corpo é constante – o que não é sempre verdade na má-nutrição. A gordura corporal atenua os sinais, tão pobres, na obesidade. A Absortometria Radiológica do corpo, na tabela de varredura, supões a diferente densidade do músculo e da gordura. O corpo passa por um campo magnético enfraquecendo-o proporcional à condutibilidade do corpo. O peso subaquático comparado com no solo é uma função da densidade corporal. O ar aprisionado nos pulmões afeta a densidade. Volume exato de deutério diluído na água corporal. O volume de água não é exatamente igual a massa magra – problemas similares a bioimpedância. Deslocamento do ar em uma câmara fechada com escala no assento. Problemas similares aos da bioimpedância.

Fundamentos da Nutrição Celular As dietas são constituídas por inúmeros tipos de alimentos em porções variadas, que são preparadas de muitas maneiras diferentes, mas, finalmente, a finalidade dos alimentos é contribuir com energia para dar suporte às necessidades básicas de energia celular. Como esta energia é fornecida como alimentos, que são compostos de macronutrientes básicos – proteína, carboidrato e gordura – tem um papel fundamental na determinação do impacto no padrão alimentar sobre a saúde e a doença. Em cada categoria de macronutrientes, há diferenças marcantes no modo como diferentes fontes de alimentos são digeridas, absorvidas e metabolizadas. Torna-se crucial entender o impacto das fontes alimentares específicas desses macronutrientes.

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Os alimentos podem ser agrupados de acordo com seu índice de macronutrientes combinado com seu uso tradicional em uma culinária étnica ou social geográfica. Agrupamentos alimentares tais como os quatro grupos alimentares básicos (1. Frutas e Legumes; 2. Grãos e cereais; 3. Lacticínios e 4. Carne, feijão, nozes e queijo) classificam alimentos de composição muito diferente juntos. Assim como, carne vermelha e peixe do mar ou muffins e pão de grãos inteiros. No entanto, considerações da estrutura química, digestibilidade, metabolismo e funcionalidade contribuem para, o que é chamado de a qualidade da dieta total, assim como, para os macronutrientes individuais. A Qualidade da Dieta: Bom x Ruim A qualidade dos macronutrientes na dieta, como a relação dos ácidos graxos n-3 e dos ácidos graxos n-6 ou dos grãos inteiros e dos grãos refinados, complica as considerações básicas dos efeitos da dieta sobre a incidência de doenças crônicas e os esforços para organizar intervenções dietéticas destinadas a reduzir risco. Além disso, uma consideração importante é a presença de fitoquímicos em frutas, verduras e grãos inteiros, levando à sua designação, em alguns casos, como os "Alimentos funcionais". O termo “alimento funcional” indica a presença de substâncias bioativas que afetam a fisiologia ou a biologia celular e molecular. O termo “qualidade” implica em um julgamento de valor que está sendo nivelado de encontro a um determinado alimento. Embora exista uma classificação hierárquica das gorduras, carboidratos e proteínas comuns à literatura de prevenção das doenças, os mecanismos, que são a base das diferenças entre os alimentos que fornecem proteína, gordura, e carboidratos à dieta, são simplesmente analisados à luz de princípios fundamentais da nutrição. Em conjunto, estes aspectos dos alimentos contribuem para a avaliação da qualidade da dieta. Os alimentos de menor qualidade são chamados de "junk food”, pois eles têm alta densidade energética (calorias) mas pouca densidade nutricional (por exemplo, batata frita). Tem sido dito que não existe “junk food” mas simplesmente "junk diets." Obviamente, se é combinado suficiente “junk food”, resulta-se em uma “junk diet”.

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Energética e Obesidade Entre as espécies, animais com uma menor área superficial, como os ratos, queimam mais energia em repouso por unidade de massa corporal do que grandes mamíferos, como os elefantes. As crianças têm taxas metabólicas mais elevadas por unidade de massa corporal do que adultos. Dentro da mesma espécie, pode haver variações significativas nas taxas metabólicas. Por exemplo, o rato de laboratório sedentário e overfed (superalimentados) têm uma taxa metabólica mais elevada do que o rato de deserto que está mais bem adaptado à fome (Kalman e outros, 1993). A eficiência energética pode variar bem entre os seres humanos. Há evidências de que um adulto pósobeso pode ter um metabolismo mais lento do que um indivíduo, do seu mesmo tamanho, que jamais fora obeso. No entanto, o impacto do excesso de energia é modulado pela localização do excesso de gordura corporal e seus efeitos sobre hormônios e citocinas inflamatórias. Portanto, enquanto o balanço energético é fundamental, não é suficiente para uma compreensão dos efeitos da nutrição ao risco de doenças. Como a obesidade resulta de um desequilíbrio da ingestão e do gasto energético, determinados fatores dietéticos foram identificados como elementos que contribuem para a obesidade. Estes incluem gorduras processadas ocultas em alimentos, açúcar refinado adicionado aos alimentos e, uma dieta com uma alta carga glicêmica (GL) rica em carboidratos refinados. Consequentemente, a qualidade da dieta, em termos da densidade de nutrientes, pode contribuir à tendência de um padrão alimentar que promova o desenvolvimento da obesidade em indivíduos geneticamente suscetíveis. Alimentos de baixa densidade energética incluem todas as frutas e legumes, geralmente, devido ao seu alto índice de água. Alimentos com alta-densidade energética incluem carnes vermelhas, gorduras, queijos, bolos, biscoitos, sorvetes, salgadinhos, alguns sucos de frutas e grãos refinados. Proteína e Seu Papel Na Nutrição Celular As proteínas estão envolvidas no crescimento, reparação e substituição dos tecidos e servem numerosas funções no organismo como enzimas, anticorpos, hormônios, são reguladoras do equilíbrio líquido e do ácido-base e, como parte integrante da maioria das estruturas corporais incluindo a pele, os

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músculos e os ossos. Dentro de cada célula, há um processo contínuo de síntese e de desagregação das proteínas no corpo, referida como proteínas turnover. A taxa de degradação/renovação (“turnover”) da proteína afeta a massa protéica do órgão, do tamanho do corpo e, por último as exigências de proteína e de aminoácidos do organismo (Matthews, 1999; Fuller, 2000). Os aminoácidos são as unidades básicas no metabolismo protéico e, todos têm a mesma estrutura básica com um átomo de carbono central com um hidrogênio, o grupo amina, e um grupo carboxila ligado a ele. Preso ao quarto local no átomo de carbono está uma cadeia lateral distinta, que define o aminoácido. As células ligam estes aminoácidos em uma variedade infinita para criar proteínas que se transformam metabolicamente em compostos essenciais. Qualidade Protéica Existem 21 aminoácidos nas proteínas humanas, e 12 destes são sintetizados pelo corpo e são, portanto, conhecidos como aminoácidos não-essenciais. Os nove aminoácidos restantes (histidina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina,triptofano e valina) ou não são produzidos pelo nosso organismo ou não são produzidos em uma quantidade suficiente para satisfazer as nossas necessidades e são, assim, denominados aminoácidos essenciais. O equilíbrio adequado e a ingestão suficiente de aminoácidos essenciais, juntamente com um montante adequado de nitrogênio para a produção de aminoácidos não-essenciais, são necessários para uma nutrição protéica adequada (Berdanier, 2000). A fim de fabricar proteínas, as células necessitam de todos os aminoácidos necessários juntamente com os amino grupos com adequada quantidade de nitrogênio para a produção dos aminoácidos não-essenciais. A composição de aminoácidos de um alimento pode variar amplamente, e determina a qualidade nutricional da proteína dietética. Os alimentos que contêm aminoácidos essenciais em níveis que facilitem o crescimento e reparo dos tecidos são conhecidos como proteínas completas e são oferecidos na dieta por fontes animais e pela proteína de soja.

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Existem várias maneiras de medir a qualidade protéica. Mais comumente, o termo valor biológico é usado, o qual é uma medida da eficiência de uma determinada proteína no apoio as necessidades do organismo. As proteínas completas têm um alto valor biológico, que é uma expressão da quantidade de nitrogênio absorvida em relação à quantidade de nitrogênio retido pelo corpo. Todas as fontes de proteína são comparadas com o ovo branco, que fornece a proteína mais completa e tem o mais alto valor biológico de 100, indicando que 100% do nitrogênio absorvido é retido. Uma baixa concentração de um ou mais aminoácidos essenciais em um alimento abaixa seu valor biológico. Com a exceção da soja, a maioria das proteínas vegetais é deficiente em um ou mais aminoácidos essenciais e são, portanto, consideradas incompleta. No entanto, o valor biológico das proteínas incompletas pode ser melhorado, através da combinação de duas proteínas que são complementares de modo que aqueles aminoácidos essenciais faltosos ou inexistentes em uma proteína são fornecidos pela outra quando elas forem combinadas. Desta forma, as duas proteínas complementares juntas fornecem todos os aminoácidos essenciais nas proporções ideais para o uso humano de proteína (Lappe, 1971; Kreutler e Czajka-Narins, 1987; Matthews, 1999). Por exemplo, a combinação de milho (limitado em lisina) com feijão (limitado em metionina) resulta em uma combinação alimentar de alta qualidade protéica. Assim, a exigência adequada de aminoácidos essenciais pode ser encontrada, em uma dieta vegetariana, através da mistura de alimentos compostos de aminoácidos complementares (Lappe, 1971; Comissão da Dieta e Saúde, 1989; Berdanier, 2000).

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Alguns Fatos Sobre Aminoácidos Há vinte e um aminoácidos comuns (não-essenciais) e nove aminoácidos essenciais. Aminoácidos essenciais são aqueles que não podem ser sintetizados de outros aminoácidos, mas precisão ser consumidos na nossa dieta. A maneira comum que um aminoácido não-essencial é formado é pelo metabolismo de outros aminoácidos. Todos os aminoácidos têm uma estrutura básica de um grupo amina O Abastecimento Unidos O pode uma média de é a (NH2) e um grupo Alimentar carboxílicodos ou Estados ácido (COOH). quefornecer define sua identidade 102g de proteína por pessoa por dia abaixo: (Pesquisa Nacional de o Consumo cadeia lateral denominada R no diagrama Alimentar, 1984). O consumo diário atual varia de 88 a 92g para homens e de 63 a 66g para mulheres (McDowell 1994). Os produtos animais R – C – Ce– outros, O–O–H fornecem 75% dos aminoácidos essenciais no fornecimento alimentar, seguido de produtos lácteos, produtos a base de cereais, ovos, legumes, frutas e vegetais (McDowell e outros, 1994). A Dose Diária Recomendada NH2 (DDP) de proteína de alto valor biológico para adultos, baseada no peso corporal,aminoácidos é de 0,8g/kg (Conselho Nacional de Pesquisa, 1989) ou 0.36g/lb. Alguns são chamados de condicionalmente essenciais, poisNoeles entanto, DDP é estabelecida para atender as necessidades de um uma grupotaxa devem sera consumidos na diéta durante o crescimento para fornecer populacional definido ao invés as não-essenciais necessidades individuais. um não de crescimento adequada, masdeseindicar tornam em adultosEmque recente estudo aUmrespeito das Referências Dietéticas Ingestão,para a o estão crescendo. destes aminoácidos é a histidina, que de é essencial Variação Aceitável Distribuição de não. Macronutrientes (ADMR) foi crescimento de ratos, de mas para ratos adultos A maioria dos dados a respeito estabelecida em dos 10-35% do total calorias proteína. “ADMR” de é um da essencialidade aminoácidos sãodeobtidas em da ratos, onde a A eliminação definida como a variação aceitável ingestão deseproteína associadoécom um único aminoácido é uma maneira dededeterminar este aminoácido essencial. riscoexemplo, reduzidolisina de doenças crônicas enquanto absorção de Por e treonina não podem ser fornece feitas a a partir de outros nutrientes essenciais (Barr e eoutros, Esta variação aminoácidos pela trasaminação devem 2003). ser incluídas na diéta. foi amplamente estabelecida para que a absorção de outros macronutrientes na dieta esteja em uma variação aceitável. Aminoácidos Essenciais Aminoácidos Não-essenciais

Necessidades Protéicas

Histidina Alanina Há muitas condições em que proteína extra é necessária, incluindo os Arginina períodos Isoleucina de crescimento, gestação, lactação, força intensa e treinamento de Leucina Asparaginina nos idosos resistência e outras formas de atividade física e, possivelmente, (CampbellLisina e outros, 1994). Além disso, há pesquisasAspartato recentes sobre o papel Metionina Cistina da proteína na regulação do equilíbrio energético de longo termo, manutenção Ácido Glutãmico do peso Fenilanina corporal e saciedade (veja o Papel na Saciedade, abaixo). Treonina Glutamina IngestãoTriptofano Protéica Adequada Prolina Valina Serina Taurina Dada a variação das necessidades de proteína em todo o ciclo da vida, há uma

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ingestão individual adequada que existe baseada na massa magra e nos níveis de atividade. Contudo, consumos adequados são difíceis de determinar baseados nas bases científicas existentes em nutrição. Em 1977, Garza estudou um pequeno número de voluntários saudáveis e descobriu que 0,8 g / kg / dia resultou num saldo positivo de nitrogênio. Estudos subseqüentes em atletas de “endurance” descobriram que mais que 1 g / kg / dia eram exigidos para o saldo positivo de azoto (Tarnopolsky, 2004), e estudos em levantadores de peso indicaram que mais que 2 g / kg / dia eram necessários para alcançar um saldo positivo de azoto (Tarnopolsky e outros, 1992). Portanto, enquanto o DRI, que é o mesmo da DDR, é fixado em 56 g / dia para os homens coerentes com o estudo de 1977, o intervalo admissível de ingestão de macronutrientes é amplo (10-35% das calorias totais), permitindo alguns ajustes individuais para a absorção adequada para controlar a fome e fornecer sustentação ao tecido magro. Papel da Proteína na Saciedade Em comparação com carboidratos ou gorduras, a proteína fornece um forte sinal para o cérebro para satisfazer a fome. Enquanto o mecanismo de ação é desconhecido, foi sugerido que um único aminoácido ou péptidos pequenos entram no cérebro para eliciar os seus efeitos e vários aminoácidos, incluindo o triptofano, a fenilalanina e a tirosina, foram teorizados a afetar os mecanismos do controle da fome logo que estes atravessam a barreira hematoencefálica. Pequenas diferenças nas taxas nas quais as proteínas liberam aminoácidos na corrente sanguínea também podem afetar a saciedade. Nos indivíduos que consomem refeições hiperprotéicas em comparação com as refeições hiperglicídicas ingeridas à vontade, uma redução voluntária no consumo de energia foi observada. Pesquisadores nos Países Baixos (Westerterp-Plantenga e outros, 1999) estudaram os efeitos da proteína nas percepções da fome ao estudar dois grupos de indivíduos em uma câmara de energia sob condições controladas por mais de 24 horas. Alguns indivíduos foram alimentados com dietas normocalóricas, que eram hiperprotéica/hiperglicídica (proteína/carboidrato/gordura, percentagem de calorias 30/60/10) ou hiperlipídica (proteína/carboidrato/gordura, a percentagem de calorias 10/30/60). Foi relatada, significativamente, mais saciedade por indivíduos nas dietas hiperprotéica/hiperglicídica. Ao mesmo tempo, a fome, o apetite,

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vontade de comer, e uma quantidade estimada de alimentos ingeridos foram, significantemente, menores neste grupo, com menos fome durante e após as refeições hiperprotéicas. O nível de proteína na dieta também pode ter um impacto sobre a manutenção do peso corporal após a perda de peso. Depois de seguir uma dieta, muito baixa em calorias, por quatro semanas, os indivíduos que consumiram 20% a mais de proteína do que os controlados (15% x 18% de energia) apresentaram uma reconquista do peso corporal 50% menor, consistindo apenas em massa corporal livre de gordura, com a saciedade aumentada e uma diminuição na eficiência energética durante um período de manutenção de 3 meses (Westerterp-Plantenga e outros, 2004). Estudos semelhantes relataram uma perda de peso e de gordura maior em indivíduos que consumiram uma dieta hiperprotéica em comparação com uma dieta controlada (25% vs. 12% de energia a partir de proteínas), devido a uma redução no consumo calórico diário de aproximadamente 16% (Skov e outros, 1999) e uma melhor utilização da gordura corporal com a manutenção da massa magra em indivíduos, que consumiram 32% de energia proveniente das proteínas, em comparação com os controlados, que consumiram 15% das calorias como proteína (Layman e outros, 2003). Um estudo similar, que comparou dietas com 15% contra 30% de calorias, descobriu que enquanto a perda de peso nos dois grupos foi similar ao longo das seis semanas de experimentação, a satisfação dietética foi significativamente maior naqueles que consumiram dieta hiperprotéica (Johnston e outros, 2004). Uma meta-análise de estudos (Eisenstein e outros, 2002) concluiu que, em média, dietas hiperprotéicas eram associadas com um decréscimo de 9% no consumo calórico total. Embora o papel da proteína, em afetar o consumo calórico total e na regulação do peso corporal em comparação com as necessidades de carboidratos e gorduras, precise de uma investigação mais aprofundada, as evidências são fortes de que a proteína influencia os mecanismos de sinalização da fome no cérebro, induz termogênese, e contribui para a construção e manutenção da massa magra.

Gorduras na Nutrição Celular As gorduras são um subconjunto da família dos lipídios, que inclui triglicerídeos (óleos e gorduras), fosfolipídios e esteróis. As gorduras

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desempenham um papel extremamente importante no equilíbrio energético permitindo um armazenamento eficiente de calorias no tecido adiposo. É possível para o homem mítico de 70Kg transportar 130.000 calorias em 13,5 kg de tecido adiposo em comparação com apenas 54.000 calorias armazenadas como proteína em um peso equivalente de tecido magro. Este armazenamento eficiente é realizado tanto pela grande parte de água excluída do tecido adiposo quanto pelo armazenamento de energia nas ligações químicas de ácidos graxos de cadeia muito longa . Os típicos ácidos graxos encontrados na gordura digerida e armazenada, variam entre 16 e 22 carbonos de comprimento. Os triglicerídeos são a principal forma de gordura na dieta e a forma mais importante de armazenamento de gordura no corpo, são compostos por uma molécula de glicerol com três de ácidos graxos apensas. As principais fontes de gordura na dieta são carnes, produtos lácteos, aves, peixes, nozes e óleos vegetais e gorduras utilizados em alimentos processados. Hortaliças e frutas contêm apenas pequenas quantidades de gordura portanto, os óleos vegetais apenas são fontes de gordura devido ao processamento dos vegetais. Os óleos e gorduras mais comumente usados como óleos de salada, óleos alimentares, encurtamentos e margarinas, nos Estados Unidos, incluem soja, milho, algodão, semente de palma, amendoim, azeitona, canola (colza modificada geneticamente para diminuir o teor de ácido erúcico), cártamo, girassol, coco, dendê, sebo, e banha. Estes óleos contêm variadas composições de ácidos graxos, que têm propriedades fisiológicas particulares. As gorduras armazenadas nos tecidos refletem em certa medida as gorduras na dieta. Os seres humanos sintetizam gorduras saturadas (por exemplo, o ácido palmítico) dos carboidratos, mas as gorduras polinsaturados essenciais (linoleico e linolénico) devem ser ingeridas através de uma dieta e o equilíbrio dessas gorduras e dos seus produtos metabólicos refletem na ingestão dietética a curto e em longo prazo. Existe uma correlação estatisticamente significante mas pobre entre os perfis do ácido graxo no tecido adiposo e na ingestão dietética de ácidos graxos avaliado em um questionário de freqüência alimentar (Londres e outros, 1991). As membranas de glóbulos vermelhos mudam a sua composição em cerca de 3 semanas. No entanto, é claramente possível alterar a quantidade de ácidos graxos nos tecidos (Bagga e outros, 1997), e o total quantitativo de ácidos graxos pode ser alterado por uma intervenção dietética. A qualidade das

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gorduras na dieta é definida pela taxa dos ácidos graxos, que pode ser medida no plasma e nos tecidos. Classificação e Estrutura dos Ácidos Graxos Os ácidos graxos são compostos orgânicos que possuem uma cadeia de carbono com hidrogênios unidos em uma extremidade e um grupo ácido na outra. Ocorre naturalmente que, os ácidos graxos, em sua maioria, têm um número par de carbonos em sua cadeia, acima de 24 carbonos no comprimento, com 18 cadeias de carbono os ácidos graxos mais abundantes no abastecimento alimentar.

Ácidos graxos saturados são completamente saturados com hidrogênios. Esses ácidos graxos que faltam dois átomos de hidrogênio e que contêm uma ligação dupla são ácidos graxos monoinsaturados, e os ácidos graxos poliinsaturados contêm duas ou mais ligações duplas na cadeia de carbono. O grau de saturação influência a textura das gorduras portanto, em geral, os óleos vegetais poliinsaturados são líquidos na temperatura ambiente e as gorduras mais saturadas, a maioria das quais são gorduras animais, são sólidas. Alguns óleos vegetais, como o óleo de coco e o da semente de palma, são altamente saturados e os óleos líquidos podem ser hidrogenados na presença de um catalisador de níquel para produzir uma gordura mais firme.

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A nomenclatura dos ácidos graxos é baseada na localização das ligações duplas: um ácido graxo ômega-3 tem em sua primeira ligação dupla três carbonos a partir do metilo e da cadeia de carbono. Da mesma forma, um ácido graxo ômega-6 tem em sua ligação dupla seis carbonos a partir do final do metilo. Os ácidos graxos são também denotados pelo comprimento da cadeia de carbono, bem como pelo número de ligações duplas neles contidos, de tal forma que um ácido linoleico é um ácido graxo 18:2 que contêm 18 carbonos e duas ligações duplas. O corpo humano requer ácidos graxos e pode fabricar todos, menos dois ácidos graxos essenciais: ácido linoléico e ácido linolênico (18:3). (Veja Figura 1, abaixo). O ômega-3 possui propriedades anti-inflamatórias, antiarrítmicas, antitrombóticas e foi provado que reduz o risco de morte súbita causada por arritmias cardíacas e diminui a mortalidade por todas as causas em pacientes com doença coronariana. Inversamente, o ômega-6, obtido na dieta principalmente pelos óleos vegetais como o milho, cártamo, girassol e algodão, é pró-inflamatório e pró-trombótico. Peixes e óleos de peixes são as fontes mais ricas dos ácidos graxos ômega 3 icosapentaenóico (EPA) e docosahexaenóico (DHA) e também estão presentes em algas. Folhas verdes, nozes, sementes e soja contêm ácido graxo ômega-3 alfa-linolénico (AHA). Nos Estados Unidos, o aumento do consumo de ômega-6 através de óleos vegetais e de animais alimentados com grãos, conduziu a um aumento drástico na proporção do ômega-6 para o ômega-3 na dieta em uma estimativa de 1:1 no início das dietas humanas para uma proporção superior de 10:1 atualmente (Simopoulos, 2001). Uma ótima maneira de reduzir inflamações nas juntas é diminuindo a sua dieta lipídica total e suplementando, com aproximadamente 3 gramas por dia, com óleo de peixe como o Herbalifeline. Ácidos Graxos como Sinais Celulares Cada vez mais evidências de animais e estudos in vitro indicam que o ácido graxo ômega-3 especialmente os ácidos graxos de cadeia longa poliinsaturados EPA e DHA, presentes nos peixes e óleos de peixes, inibem a carcinogênese (Karmali et al., 1984; Lindner, 1991; Rose et al., 1991; Tsai et al., 1998; Boudreau et al., 2001; Narayanan et al., 2001). Vários mecanismos

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moleculares foram propostos para as influências no processo, incluindo a supressão da síntese dos eicosanoides derivados do ácido araquidônico (Okuyama et al., 1996; Rose e Connolly, 1999) e influências na atividade dos fatores de transcrição, expressão gênica e os caminhos da transdução do sinal (Bartsch et al., 1999). Os receptores ativados por proliferadores de peroxissoma (PPARs; , , ) são ativados pelos ácidos graxos poliinsaturados, eicosanóides e diversos ligantes sintéticos (Willson et al., 2000). Coerentes com seus padrões de expressões distintas, experiências com gene-knockout revelaram que cada subtipo de PPAR desempenha uma função específica no equilíbrio dos ácidos graxos incluindo o breakdown dos ácidos graxos ou a estimulação do metabolismo dos ácidos graxos no interior das células do corpo. Carboidratos na Nutrição Celular Assim como acontece com as proteínas e gorduras, pode-se considerar a qualidade dos carboidratos baseando-se nas fontes dos mesmos (frutas, legumes ou cereais integrais vs. grãos refinados e açúcares simples) e sua digestibilidade (fibras solúveis vs. insolúveis). Uma abordagem quantitativa para a análise da dieta de carboidratos foi desenvolvida baseada no índice glicêmico (IG) e na carga glicêmica (CG) como discutido a seguir. Açucares e Amidos Carboidratos simples estão presentes em alimentos como monossacarídeos ou dissacarídeos e estão naturalmente presentes em alimentos como frutas e leite. Glicose, frutose e galactose são os monossacarídeos mais comuns na dieta humana e combinam-se para formar o dissacarídeo sacarose (glicose + frutose), lactose (glicose + galactose), e maltose (glicose + glucose). Os oligossacarídeos são curtas cadeias 3-10 moléculas de açúcar e, as mais comuns, a rafinose e a stachiose são encontrados em feijões, ervilhas e lentilhas. Polissacarídeos são amidos que contêm mais de 10 moléculas de açúcar, encontrados no trigo, arroz, milho, aveia, legumes e tubérculos. Os amidos formam longas cadeias que são ou retas (amilose) ou ramificadas (amilopectina). Amilose e amilopectina ocorrem em uma proporção de cerca de 1: 4 em alimentos vegetais. Enquanto há vários fatores dietéticos que contribuem para a obesidade, uma 64


dieta padrão que é rica em açúcares e amidos é considerada um fator de risco para a obesidade, onde uma elevada ingestão de polissacarídeos nãoamido na forma de fibra alimentar é considerada protetora (Swinburn et al., 2004). A típica dieta ocidental é rica em amido e açúcares, que são digeridos e absorvidos rapidamente resultando em uma alta carga glicêmica e uma procura maior de secreção de insulina. Isto, por sua vez, promove a oxidação pós-prandial de carboidratos em detrimento da oxidação de gordura. Tanto os estudos agudos (Ludwig e outros, 1999; febbraio e outros, 2000) e de curto prazo (Howe e outros, 1996; Agus e outros, 2000) indicam que um padrão alimentar que produz uma resposta glicêmica alta afeta o apetite e promove o armazenamento corporal de gordura. No entanto, as dietas baseadas em alimentos ricos em fibras, que produzem uma baixa resposta glicêmica, podem aumentar o controle de peso porque eles promovem saciedade, minimizam a secreção de insulina pós-prandial e mantêm a sensibilidade à insulina (Brand-Miller et al. 2002). Esta opinião é corroborado por vários estudos de intervenção em seres humanos em que dietas com restrição energética, baseadas em alimentos com baixo índice glicêmico, produziram uma perda de peso maior do que dietas equivalentes baseadas em alimentos com alto índice glicêmico. Estudos realizados em animais, em longo prazo, demonstraram que as dietas baseadas em amidos com alto índice glicêmico promovem ganho de peso, adiposidade visceral e maiores concentrações de enzimas lipogênicas do que dietas isoenergéticas com baixo índice glicêmico, que controlam os macronutrientes. (Veja a seguir uma explicação completa do índice glicêmico e da carga glicêmica). Fibras Solúveis e Insolúveis As fibras dietéticas insolúveis, como a celulose e as ligninas não são digeridas no intestino e passam intactas nas fezes. Estas fibras prendem a água e aumentam a massa fecal, e aceleram o tempo de passagem no trato gastrintestinal, promovendo, assim, regularidade. Carboidratos solúveis, como a pectina, gomas, e -glucanas são digeridos por bactérias no cólon. Estas fibras retardam a absorção de glicose e são capazes de vincular ácidos biliares no trato gastrintestinal, reduzindo, assim, os níveis de colesterol sérico. Os homens antigos comeram uma grande quantidade de fibra, estimado em mais de 50 gramas por dia, enquanto que os seres humanos modernos consomem, em média, 10 a 15 gramas por dia. 65


Comer frutas e vegetais, grãos inteiros e adicionar fibras a um objetivo de 25 gramas por dia ajudarão controlar a absorção de glicose e fornecer à dieta total uma carga glicêmica saudável. Os suplementos de fibras como os da Herbalife podem ajudá-lo a atingir este objetivo. Índice Glicêmico e Carga Glicêmica Abordagens convencionais para o emagrecimento centraram-se na diminuição de gordura na dieta devido à sua alta densidade calórica. No entanto, a relação entre a gordura alimentar e a obesidade tem sido posta em dúvida por várias razões. Foi mostrado que o baixo teor de gordura nas dietas apenas produz uma modesta perda de peso e estudos epidemiológicos prospectivos não foram capazes de correlacionar, consistentemente, a ingestão de gordura dietética com o peso. Apesar de uma diminuição no consumo de gordura, como uma porcentagem de calorias totais, e a disponibilidade generalizada de alimentos com baixo teor de gordura e de alimentos sem gordura, a prevalência da obesidade nos Estados Unidos aumentou dramaticamente desde a década de 1970 (Putnam e Allshouse, 1999). Ao mesmo tempo, o consumo de carboidrato aumentou, e a maior parte deste aumento foi na forma de amidos refinados e doces concentrados com um alto índice glicêmico e/ou carga glicêmica. Em 1981, Jenkins apresentou o índice glicêmico como um sistema para classificar os alimentos que contêm carboidratos com base em seus efeitos sobre a glicemia pós-prandial. A resposta glicêmica a ingestão de 50 gramas de carboidratos disponíveis a partir do teste alimentar é comparada com a resposta a partir da ingestão de 50 gramas de um alimento tido como referência, a glicose ou o pão branco, e o índice glicêmico é expresso como a área sob a curva da resposta glicêmica, para o teste os alimentos foram divididos pela área sob a curva padrão, multiplicada por 100. No entanto, a quantidade de carboidrato em 50 gramas de um determinado alimento vai variar dependendo do alimento, e esta constatação levou à introdução do conceito da carga glicêmica. Esta é uma expressão do índice glicêmico dos alimentos multiplicado pelo teor de carboidrato no alimento, e leva em conta a diferença da concentração de carboidrato entre os alimentos (Liu, 1998). Alimentos com um alto índice mas com um teor relativamente baixo de carboidratos totais, como as cenouras, têm uma baixa carga glicêmica. Em 66


geral, frutas, vegetais sem amido, nozes e leguminosas têm um baixo índice glicêmico. (Veja Tabela 1, abaixo). O problema com o Índice Glicêmico é que ele apenas detecta a qualidade do carboidrato mas a quantidade não. O valor do IG apenas diz a velocidade com que um carboidrato em particular transforma-se em açúcar. Não diz quanto daquele carboidrato existe em uma porção de um determinado alimento. É necessário saber as duas coisas para entender o efeito de um alimento sobre o nível de açúcar no sangue. O exemplo mais famoso é o da cenoura. A forma de açúcar na cenoura tem um índice glicêmico alto mas o teor de carboidrato da cenoura é baixo portanto, não são adicionadas muitas calorias. Uma baixa carga glicêmica (CG) é menor que 16, e foi descoberto que está é a variável mais importante nos estudos das populações e de seu risco de doença crônica. Você não será capaz de alimenta-se apenas de alimentos com baixa CG mas é importante saber ambas, a carga glicêmica e as calorias que o alimento fornece. O problema com a CG é que comidas gordurosas que possuem muitas calorias têm um índice glicêmico menor. Mesmo assim, estes alimentos podem adicionar calorias à dieta apesar de terem um baixo índice glicêmico.

Índice Glicêmico, Carga Glicêmica e Calorias O IG, a CG e o total de calorias dos alimentos estão listados aqui. O IG é dos alimentos baseados no índice de glicose – onde a glicose está defina como igual a 100. A outra é a CG, a qual é o índice glicêmico dividido por 100, multiplicado pela quantidade de carboidratos disponíveis (ex.: carboidratos menos fibras) em gramas. (A coluna “Tamanho da Porção (g)” é o tamanho da porção em gramas para calcular a carga glicêmica.) Salvo menção em contrário, cada um dos valores do IG mostrados abaixo são baseados nos 120 estudos das literaturas profissionais referencidas no American Journal of Clinical Nutrition, Julho de 2002.

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Alimentos com Baixo IG < 55 e Baixa CG < 16 Calorias Mais Baixas (110 calorias por porção ou menos) GI

GL

Calorias

Maça Banana Cerejas Toranja Kiwi Mango Laranja Pêssego Ameixas Morangos Suco de Tomate

40 52 22 25 53 51 48 42 39 40 38

6 12 3 5 6 14 5 7 5 1 4

75 90 85 75 45 110 65 70 70 50 40

Maioria do outros Vegetais

<20

<5

40

Leite sem-gordura

32

4

90

Calorias Moderadas (110 a 135 calorias por porções ou menos)

Suco de maça Suco de uva Pêra Ervilhas Suco de abacaxi Pão de grãos inteiros Leite de soja

GI

GL

Calorias

40 48 33 48 46 51 44

12 9 10 3 15 14 8

135 115 125 135 130 120 130

68


Altas Calorias (160 a 300 calorias por porção) GI Cevada Feijão preto Feijão Garbanzo Uvas Feijão Lentilhas Soja Inhame

25 20 28 46 23 29 18 37

GL 11 8 13 13 10 7 1 13

Calorias 190 235 285 160 210 230 300 160

Alimentos com Alto IG (>55) mas Baixa CG (< 16)

Damascos Suco de laranja Mamão Abacaxi Abóbora Filamentos de trigo Aveia tostada Melancia

GI

GL

57 57 60 59 75 75 74 72

6 15 9 7 3 15 15 7

Calorias 70 110 55 75 85 110 110 50

Baixo IG e Baixo CG – Mas Altas Calorias e Gorduras

Cajus Sorvete Sorvete pouco calórico

Amendoins Pipoca

GI

GL

Calorias

22 38 37-50 14 54

4 10 13 1 15

395 360 220 330 345

69


Batata frita Leite integral Pudim de baunilha Frutas iogurte Iogurte de soja

54 27 44 31 50

15 3 16 9 13

345 150 250 200 + 200 +

Alto IG > 55 Alta CG > 16 Inclui Alimentos Desencadeadores, Hipercal贸ricos

Batata cozida Arroz Integral Cola Milho Corn chips Corn flakes Suco de Cranberry (airela) Creme de trigo Croissant Batata frita Mac Cheese Aveia Pizza Pretzels Raisin Bran Passas Crackers Waffles P茫o branco Arroz branco

GI

GL

Calorias

85 50 63 60 63 92 68 74 67 75 64 75 60 83 61 66 74 76 73 64

34 16 33 20 21 24 24 22 17 25 46 17 20 33 29 42 18 18 20 23

220 215 200 130 350 100 145 130 275 515 285 140 300 115 185 250 155 150 160 210

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A ingestão de refeições com alto IG/CG inclui uma seqüência de mudanças hormonais, incluindo um aumento na proporção de insulina em relação ao glucagon, o que limita a disponibilidade de combustíveis metabólicos no período pós-prandial e promove o armazenamento de nutriente (Ludwig, 2002), e é esperado estimular a fome e promover a ingestão alimentar. Estudos a respeito de alimentações feitas em curto prazo demonstraram uma menor saciedade e uma maior ingestão alimentar voluntária após o consumo de refeições com alto IG quando comparado com refeições com baixa CG (Ludwig et al., 1999), por exemplo, a demonstração da saciedade prolongada depois do consumo de um purê de feijão com baixo IG X um purê de batata com um alto IG (Leathwood and Pollett, 1998). A perda de peso em um baixo teor calórico, o reduzido teor de gordura dietética pode ser aumentado se a dieta também tiver um baixo IG (Slabber et al., 1994) e mesmo no caso da ingestão energética não ser restrita, dietas com baixo IG e / ou baixa CG mostraram produzir uma maior perda de peso do que dietas convencionais com baixo teor de gordura (Ebbeling et al., 2003). Além disso, foi relatado que indivíduos que consomem uma dieta com baixo IG ad libitum, sofreram uma experiência espontânea da redução de 25% na ingestão calórica, com reduções significativas do peso corporal e das circunferências da cintura e quadril quando comparados com as dietas controladas (Dumesnil et al., 2001). Alimentos Funcionais Os alimentos funcionais contêm substâncias bioativas e têm efeitos na saúde e na função fisiológica que vão além da mera prestação de calorias. Enquanto muito dos alimentos comentados acima se enquadram nessa definição (por exemplo, ácidos graxos n-3), os alimentos revisados nesta seção têm recebido atenção como alimentos e ingredientes alimentares para a saúde. Eles estão contidos em produtos da Herbalife. Por exemplo, proteína de soja é um dos principais ingredientes do ShapeWorks ™ Fórmula 1 Protein Drink Mix utilizado no ShapeWorks ™ e o pó de proteína (Protein Powder) é feito de proteína de soja e proteína do soro do leite.

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Proteína da Soja A proteína de soja é a proteína de mais alta qualidade encontrada no reino vegetal, e é comida por dois terços da população do mundo. O interesse na proteína de soja e na prevenção do câncer aumentaram através da observação de substâncias químicas que ocorrem naturalmente dentro da proteína da soja, chamadas de isoflavonas, capazes de inibir o crescimento de ambos, do estrogênio-receptor positivo e de células negativas do câncer de mama in vitro (Peterson e Barnes 1996). Além disso, estudos de populações que comem a proteína de soja indicaram que elas tinham menor incidência de câncer de mama e outros tipos comuns de câncer do que populações como a dos Estados Unidos onde alimentos a base da soja eram raramente ingeridos. Esses estudos forneceram apenas evidencias solidárias ao papel positivo dos alimentos a base da soja, pois as dietas das populações que comem mais proteína de soja também eram mais ricas em frutas, legumes, cereais e grãos inteiros em comparação com a dieta nos E.U.A. A proteína de soja naturalmente contém isoflavonas, principalmente a Daidzaina e a Genisteina, as quais são chamadas de fitoestrogênios. Eles são geralmente encontrados em alimentos ligados aos açúcares chamados glicosídeos e estes fitoestrogênios atuam como estrógenos muito fracos ou anti-estrogênios similares ao raloxifeno. Quando as primatas têm uma menopausa cirúrgica induzida e recebem estradiol isoladamente ou em combinação com isoflavonas de soja, as isoflavonas antagonizam as ações do estradiol na mama e útero, mas demonstram os efeitos benéficos do estrogênio nas atividades ósseas, em lipídios e no cérebro. Essas observações são explicadas pela existência de dois receptores de estrogênio chamados alfa e beta. As isoflavonas de soja vinculam com uma afinidade muito baixa (de 1 / 50.000 a 1 / 100.000 a afinidade do estradiol) ao receptor alfaestradiol mas combinam igualmente bem ao receptor beta-estradiol (Clarkson et.al 2001). As isoflavonas da proteína de soja demonstraram influenciar não só os hormônios sexuais e a atividade biológica mas, também, as enzimas intracelulares, a síntese de proteínas, o fator da ação do crescimento, a proliferação celular maligna, diferenciação e angiogênese, fornecendo fortes evidências de que essas substâncias podem ter um papel protetor do câncer (Kim et al., 2002).

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A ingestão de alimentos a base da soja também demonstraram efeitos benéficos às doenças cardiovasculares embora, dados ligando diretamente a ingestão de soja a desfechos clínicos de doenças cardiovasculares têm sido escassos. Um estudo recente entre os participantes do Shanghai Women’s Health Study, uma população com base em estudo de coorte prospectivo de aproximadamente 75.000 mulheres chinesas, documentou uma relação entre a ingestão de alimentos a base de soja e o risco de doença cardíaca coronária, fornecendo provas diretas que o consumo de alimentos de soja pode reduzir o risco de doença cardíaca coronária em mulheres (Zhang et al., 2003). Frutas, Hortaliças e Grãos Ricos em Fotoquímicos Devido ao fato de frutas e vegetais serem ricos em água e fibras, incorporálos a dieta pode reduzir a densidade energética, promover a saciedade e diminuir a ingestão calórica e, ao mesmo tempo, oferecer fitonutrientes. Poucas intervenções são dirigidas especificamente ao consumo de frutas e vegetais e a perda de peso, mas existem indícios de que a recomendação para aumentar esses alimentos e diminuir, simultaneamente, a ingestão total de energia é uma estratégia eficaz de gestão de peso. A obesidade embora muitas vezes considerada sinônimo de supernutrição, é mais corretamente descrita como supernutrição de calorias mas desnutrição de muitas vitaminas, minerais e fitonutrientes essenciais. Este aumento na incidência da obesidade tem sido associado com um aumento na incidência de doença cardíaca, câncer de mama, câncer de próstata, câncer de cólon, em comparação com populações que têm um padrão alimentar constituído de menos carne e mais frutas, legumes, cereais e grãos inteiros. A ingestão de 400 a 600 g / dia de frutas e legumes está associada a uma incidência menor de muitas formas comuns de câncer, doença cardíaca e muitas doenças crônicas do envelhecimento (Temple, 2000; Willett, 1994; Willett, 1995). As formas comuns de câncer, incluindo o câncer de mama, cólon e próstata, são as resultado da interação genético-ambiental. A maioria dos cânceres têm alterações genéticas nas células somáticas, o que leva a um crescimento desregulado através da ativação dos oncogenes ou inativação dos genes supressores tumorais. Os radicais reativos de oxigênio são tidos como

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causadores de danos às estruturas biológicas e às moléculas, incluindo lipídios, proteínas e o DNA, e não existe evidências de que os antioxidantes podem impedir esse dano. Frutas e legumes fornecem milhares de fitoquímicos à dieta humana e muitos destes são absorvidos pelo corpo. Embora estes sejam antioxidantes comuns, com base em sua capacidade de prender o oxigênio singlete, eles foram demonstrados cientificamente ter muitas funções para além da antioxidação. Estes fitoquímicos podem interagir com o anfitrião para conferir um benefício preventivo ao regulamentar as enzimas importantes em metabolizar xenobióticos e cancerígenos, modulando os receptores nucleares e a células sinalizadoras de proliferação e de apoptose, e agir indiretamente através de ações antioxidantes que reduzem a proliferação e protegem o DNA de danos (Blot et al., 1993). Os fitoquímicos encontrados em frutas e legumes demonstram interações sinérgicas e aditivas através dos seus efeitos na expressão gênica, antioxidação e na ação das citocinas. As frutas e legumes são de 10 a 20 vezes menos densas do que os grãos, fornecem quantidades maiores de fibra dietéticas em comparação com os grãos refinados, fornecem um equilíbrio entre o ômega-3 e ômega-6 e um rico fornecimento de micronutrientes. Vários estudos têm buscado caracterizar os padrões dietéticos e relacionar estes padrões com o peso corporal e outros parâmetros nutricionais. Um estudo prospectivo de 737 mulheres não-obesas no Framingham Offspring /Spouse Cohort explorou a relação entre os padrões dietéticos e o desenvolvimento do sobrepeso ao longo de um período de 12 anos. Os participantes foram agrupados em um dos cinco padrões dietéticos no início do estudo, que incluía um padrão de coração saudável (baixo teor de gordura, nutricionalmente variado), alimentação light (menor ingestão de calorias, mas proporcionalmente mais gordura e menos micronutrientes), bem como um padrão alimentar moderado e com uso de vinho, um padrão alto em gorduras e um padrão de calorias vazias (ricos em doces e gorduras, e pobres em frutas e legumes). As mulheres no grupo de coração saudável consumiram mais porções de frutas e legumes do que as mulheres em cada um dos outros quatro grupos. Ao longo dos 12 anos, 214 casos de excesso de peso foram desenvolvidos nesta coorte. Comparado com as mulheres no grupo de coração saudável, as mulheres no grupo de calorias vazias estavam com um risco

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significativamente mais elevado para o desenvolvimento de sobrepeso (RR1.4, 95% CI) (Quatromoni et al., 2002). Em uma outra análise de padrões dietéticos, entre 179 adultos rurais mais velhos, os do grupo de alta densidade de nutrientes (maior ingestão de legumes verdes escuros e amarelos, cítricos, melões, bagas e outras frutas e legumes) apresentaram um menor consumo energético e uma circunferência menor da cintura do que aqueles do grupo de baixa densidade de nutrientes (maior ingestão de pães, doces, sobremesas, carnes processadas, ovos, gorduras e óleos). Aqueles com um padrão de baixa densidade de nutrientes tinham duas vezes mais chances de serem obesos (Ledikewe et al., 2004). Observações similares foram relatadas utilizando dados do Canadian Community Health Survey de 2000 a 2001. O hábito de comer frutas e vegetais foi positivamente relacionado a ser fisicamente ativo e não ser sobrepeso (Perez, 2002). Em um ensaio clínico controlado, as famílias com pais obesos e crianças nãoobesas foram randomizados em um programa detalhado de gerenciamento de peso que incluiu incentivo para aumentar o consume de frutas e vegetais ou diminuir a alta ingestão de alimentos ricos em gorduras e açúcar. Ao longo do período de um ano, os pais do grupo de maior consumo de frutas e vegetais mostraram um aumento significante no decréscimo em porcentagem do excesso de peso do que no grupo que tentava reduzir gordura e açúcar (Epstein et al., 2001). As recomendações alimentares atuais do NCI (National Cancer Institute) enfatizam o aumento do consumo de frutas e produtos hortícolas a partir de diversas fontes, tais como frutas cítricas, vegetais crucíferos e vegetais verdes e amarelos (Steinmetz e Potter, 1991). O processo de selecionar alimentos por cor foi estendido em um livro para o público em sete grupos diferentes baseando seu conteúdo em uma família fotoquímica primária onde há evidências de uma potencial prevenção do câncer.

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Porque se preocupar com a composição da dieta? A premissa é simples: dieta é um fator etiológico importante das doenças crônicas. Produtos químicos dietéticos alteram a expressão dos genes e até mesmo do próprio genoma. A variação genética pode explicar por que duas pessoas podem comer exatamente a mesma dieta e responder muito diferentemente. A genômica nutricional enfatiza as interações nos níveis celulares e moleculares estudados através dos sistemas biológicos. Os produtos Herbalife fornecem não somente um balanço dos macronutrientes, mas também vitaminas e minerais críticos para a saúde como comentado na próxima seção. Palestra 8 Preocupações Nutricionais dos Atletas Uma nutrição adequada é uma das partes essenciais do programa de treinamento do atleta. As principais áreas de preocupação são: 1) Consumir a quantidade de calorias suficiente para suportar a performance; 2) Consumir a quantidade correta de macronutrientes antes, durante e depois dos exercícios e 3) hidratação adequada. Há outras preocupações para certos grupos populacionais tais como os atletas vegetarianos ou veganos, ou atletas femininos – particularmente aquelas que competem em esportes que foca o peso ou a construção muscular, como patinação artística ou ginástica.

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Herbalife Fitness Manual Please Note This manual is not intended for the purpose of diagnosing or treating any illness or disease. It is intended solely as a source of information about Herbalifeâ&#x20AC;&#x2122;s nutrition and fitness programs. The products and programs mentioned in this manual are not being represented by Herbalife International or its nutritional and scientific advisors as being medical treatments or cures, nor are they considered to be substitutes for proper medical diagnosis or treatments. This manual is intended as a guide to the science of nutrition and fitness behind Herbalifeâ&#x20AC;&#x2122;s products and programs. The information contained in this manual does not cover all possible uses, actions, precautions, side effects, and interactions. It is not intended as medical advice for individual problems. Liability for individual actions or omissions based upon the contents of this manual is expressly disclaimed. 1st Edition, 2006, Herbalife International, Inc. Copyright : David Heber, M.D.,Ph.D. Chairman, Herbalife Scientific and Nutritional Advisory Boards


A Letter to Herbalife Distributors and Your Customers Dear Herbalife Disrtibutor/Customer , All humans are genetically programmed to be active and our modern society with its conveniences has reduced the amount of daily physical activity we all experience. Here in America, we are spending twice as much time in our cars and the average person spends seven hours per day watching television. These habits of inactivity are spreading around the world. One of the results of these changes is that obesity is the number one nutritional problem in the world today. Increasing physical activity and fitness are clearly a key part of the solution. Staying fit has a number of benefits including maintaining muscle mass and bone health as well as maintaining your metabolism. The lack of physical activity leads to a gradual loss of muscle with aging which is considered to be a “normal” part of aging. However, being inactive is not a necessary part of aging and sitting around can lead to negative health consequences. There are simple, quick, and easy things you can do to slow down, stop or even reverse the decline in muscle mass and fitness with aging that will make you feel better and stronger every day. This manual will help you get started no matter where you are in your fitness level. The weekend athlete will benefit from this manual, but you will also benefit if you are sitting on your couch now thinking about getting fit. This manual is designed to give you a basic understanding of nutrition and fitness. We have included scientific references so that if you wish you can investigate further the science behind this manual. However, this is not necessary and you will find all the information you need right here. If there is too much information for you, just skip to the part that interests you. Herbalife International, is a publicly traded company listed on the New York Stock Exchange, a leader in nutrition and weight loss for 25 years, with $2 billion in revenues yearly invites you to become a “product of the product” and to embrace our fitness philosophy. Don’t go to quickly. As our founder Mark Hughes said “ Just get a little better every day.” Certainly, our CEO Michael O. Johnson is a model of healthy fitness and nutrition that exemplifies Herbalife’s “mission for nutrition.” With athletes all over the world setting the pace, you can join the Herbalife nutrition and fitness program now at any level. This Fitness Manual is based on concepts developed by David Heber, MD, PhD, Professor of Medicine and Public Health at UCLA* and Director of The Center for Human Nutrition at The David Geffen School of Medicine at UCLA*. Dr. Heber is Chairman of both The


Nutrition and The Scientific Advisory Board at Herbalife International and directs an international group of medical and scientific advisors. The Vice President of Medical Affairs and Vice Chairman of the Nutrition Advisory Board Dr. Luigi Gratton MD, MPH will be working with a number of members of our Nutrition Advisory Board expert in nutrition and fitness. As an athlete and teacher, Dr. Gratton has a deep understanding of the concepts in this manual both from a theoretical and practical perspective. He will be taking the information in this manual around the world as an invaluable resource for all Herbalife distributors and their customers. . This innovative state-of-the-art program offered to you by an industry leader with a 26 year history in nutrition and based on the best science available in nutrition and fitness will help you to provide a comprehensive program to support your fitness plans. Please feel free to contact us with any further questions at the phone number given above or via email at medaffneauto@herbalife.com. You can find more information about fitness products and programs from Herbalife at www.Herbalife.com . Sincerely,

Luigi Gratton, MD, MPH Vice President, Medical Affairs and Education Vice Chair, Medical Advisory Board

David Heber, MD, PhD,FACP, FACN Chairman, Nutrition and Medical Advisory Boards

*Dr. Heberâ&#x20AC;&#x2122;s name and title are for identification purposes only, the University does not endorse specific products or services as a matter of policy.


Table of Contents Section I. Introduction A. Philosophy and History of Herbalife International B. Cellular Nutrition C. How Does Fitness Relate to Cellular Nutrition ? D. How Does Fitness Relate to Herbalifeâ&#x20AC;&#x2122;s ShapeWorks Program ? Section 2. Background


Section I. Introduction A. Philosophy and History of Herbalife International Herbalife International is a unique company that has a worldwide mission of changing people’s lives through improved lifestyles, nutritional health, and weight management This company, now traded on the New York Stock Exchange (symbol HLF) is the largest manufacturer of meal replacements in the world with over 1 million independent distributors in over 60 countries. How did Herbalife grow to this position as an international leader in nutrition? Herbalife was founded in 1980 by Mr. Mark Hughes. At the time this remarkable individual was only in his 20’s but he had the passion to bring healthy weight loss solutions to the world since his mother died of complications from taking diet pills. In his first year of business, he was able to sell one million dollars of meal replacements from the trunk of his car by offering people the opportunity to lose weight and at the same time make money by helping others. However, the company did more than give people a chance to make money. Mark Hughes inspired people to change for the better in many ways. He taught them to speak in front of groups as they received recognition. He taught them to train others to do the same job and then learn business and leadership skills in the process. The critical issue in weight management is adherence to diet and lifestyle change. In our best universities, the average weight loss achieved in any trials is on the order of five percent of initial body weight on average with dropout rates from clinical trials of between 20 and 40 percent after one year. However, in these trials there are always individuals who do much better than the average and some who gain weight despite being given all of the nutritional and lifestyle tools to be successful. The key difference between those who succeed and those who fail is found in their personal motivation and ability to change themselves. Through hard work and person-to-person contact, independent Herbalife distributors from every walk of life move up through the ranks at first helping their family and friends and then developing the skills to run a small business. Through training they can reach leadership positions in the company as President’s Team and Chairman’s Club members. These individuals with innate business skills often have little or no formal education or have failed in other businesses before coming to Herbalife. However, by combining product results, recognition, and a sense of community. Herbalife has helped countless individuals change their health status through long-lasting weight loss and maintenance. In the process, Herbalife has developed an army of over 1 million agents of change throughout the world, and one of the most powerful weapons in the war against the international epidemic of obesity. Herbalife International was acquired from the estate of Mark Hughes in 2003 by the investment banking firms of Whitney and Golden Gate and is led by


CEO Michael O. Johnson, former head of Disney International and President Gregory Probert. The Chief Scientific Officer Steven Henig, Ph.D. has a twenty year history in the food business including positions with Con-Agra, Ocean Spray, and POM Wonderful and was a member of the Board of Directors of ILSI, the International Life Sciences Insititute. A prestigious 12 member Scientific Advisory Board is led by David Heber, MD, PhD, FACP, FACN Professor of Medicine and Public Health and Director of the prestigious UCLA Center for Human Nutrition. Dr. Louis Ignarro, winner of the 1998 Nobel Prize in Medicine and Physiology is a member of the board. Under the leadership of Dr. Heber, Dr. Luigi Gratton, MD, MPH, a Clinical Instructor in Medicine at UCLA administers a worldwide Medical Advisory Board made up of highly qualified physicians often with current or former prestigious university affiliations who work in the training of Herbalife distributors in science-based approaches to nutrition and weight management. B. Cellular Nutrition Good nutrition begins at the cellular level. Not only must the nutrients be delivered but they must get to the appropriate cells of the body. These principles are the basis for cellular nutrition. Cellular Nutrition is the overriding nutritional philosophy of Herbalife International . A fully referenced section on Cellular Nutritoin and the Fundamentals of Human Nutrition is included in Section 2 below. Today, throughout the world, people are facing undernutrition of vital nutrients that their cells need for good health. This occurs even in countries where overweight and obesity are common. In the past 100 years, the human diet has changed drastically in ways that do not fit well with our genes. Our cells are adapted to a calorie-poor environment, rich in bioactive substances from colorful fruits and vegetables, and high in dietary fiber and healthy plant-based proteins. Our genes cannot change rapidly enough through evolution to enable us to adjust in just the past few hundred years to a diet missing key cellular nutrients. For example, humans and fruit-eating bats have given up the cellular machinery to make vitamin C, since both our diets and those of fruit-eating bats were originally rich in vitamin C from plant foods. Unfortunately many individuals in the US donâ&#x20AC;&#x2122;t eat a single piece of fruit all day and so do not get enough vitamin C for optimum health. They often can get the tiny amount (20 milligrams) needed to prevent scurvy from fortified foods, but not enough to get the antioxidant benefits of this essential vitamin. Similarly, many different pathways promote retaining calories when excess food is eaten. The key element in reaching a successful body composition is not simply eating less but eating more of the right foods. Significant scientific evidence supports a high protein/low fat diet including meal replacements such as Herbalifeâ&#x20AC;&#x2122;s ShapeWorks Formula 1 fortified when


necessary with Performance Protein Powder to provide additional protein to help control hunger and support increasing muscle mass with exercise. ShapeWorks meal replacements taken twice a day lead to weight loss while one meal replacement per day helps keep weight off for life. Meal replacements work by structuring the diet so that the healthy shake is providing better control of hunger and more protein to support the lean body mass than the foods normally eaten at meal time. However, these shakes are taken with at least one healthy meal per day, and Herbalife includes a healthy colorful meal plan recommending seven servings of fruits and vegetables per day. While it was generally taught in medical schools some twenty years that you got all you need from the so-called four basic food groups, this is not true. Significant research reviewed in this manual demonstrates that most Americans are not getting what they need from the diet and nutritional supplements are a useful prevention strategy for the general population. Of course, nutritional supplements work best when used together with a healthy diet and lifestyle. Nutritional supplements help you obtain vitamins, minerals, proteins, and other nutrients frequently missing from modern diets. Supplementation including multivitamin supplements, protein supplements, individual mineral and vitamin supplements provided alone or in combination as well as botanicals, amino acids, and other supplements are being used by millons of consumers around the world. Herbalife International has been providing nutritional supplements to over one million distributors in 64 countries and is making a positive contribution to the lives of millions around the world. With over 27 years of experience in providing the finest nutritional supplements available, Herbalife is changing the health of the world one person at a time. C. How Does Fitness Relate to Herbalifeâ&#x20AC;&#x2122;s ShapeWorks Program Over the past 27 years, Herbalife International has become the leading global manufacturer of meal replacements for healthy nutrition and weight management. The goal of weight management is to achieve and maintain not only a healthy weight but also a healthy shape. Shape is critical to achieving the health goals of weight management, since shape includes the concept of body fat distribution, optimizing lean body mass and getting into proper level of fitness. Shape means both body shape and â&#x20AC;&#x153;getting into shapeâ&#x20AC;? and so provides a valuable tool for communicating the benefits of a healthy diet and lifestyle regardless of body weight. It is not simply the weight of the body that determines health but the quality of the body tissues in terms of lean versus fat. Simply because someone is overweight, normal weight, or underweight, does not tell you that they are in nutritional balance. Weight loss can lead to loss of lean body mass which occurs during unsupplemented starvation and with hypocaloric diets that are deficient in protein.


A body of scientific research is demonstrating that increased protein provided at about 1 gram per pound of lean body mass (29 percent of resting metabolic rate) provides better control of hunger and maintains lean body mass better than the usually recommended amount of protein which is about 15 percent of total calorie intake. In addition to research at UCLA which forms the basis for the ShapeWorks program, recent studies in Australia and in Colorado demonstrate that increased protein may be especially useful for promoting weight loss in the pre-diabetic insulin resistant obese individual. Herbalife is currently doing studies in Brazil, Germany, and Korea. Fitness is part of Herbalife, because exercise helps to maintain healthy body weight. During weight loss, exercise has a minimal effect on speeding up weight loss. However, it is one of the most important habits to help you keep your weight off for the long term. Here are the pillars of our nutrition program including fitness:

Many Americans take in too little protein and have a sedentary lifestyle. resulting in loss of muscle and increase in fat or sarcopenic obesity. Attempts at rapid weight loss by eating less of their favorite foods results in deficiencies of multiple nutrients usually including protein. When In this common condition, lean tissue is deficient and the percent body fat is high (>30 percent) despite a normal Body Mass Index (BMI). Similarly, weight lifters can be overweight with a high BMI, but have a normal percent body fat. Their increased weight is due to increased muscle tissue, and they require increased protein based on their lean mass both to control hunger and maintain muscle.


The rate at which weight is lost is a function of how much of a calorie deficit you create from those required to maintain current weight. For every 500 Cal/day deficit created through calorie restriction, increased physical activity or some combination of the two, there will be a one pound weight loss per week. Increased protein intake does not make weight loss more rapid, but it does result in better maintenance of lean body mass at the same rate of weight loss when compared to a lower protein intake. Starvation is the extreme in which about 1 pound of body protein is lost for every 4 pounds of weight lost. With exercise and increased protein intake during weight loss, it is possible to minimize the loss of lean body mass. Some thin women will gain weight when given adequate protein due to an increase in muscle mass. They may not be happy with this and it is their choice to remain at a lower muscle mass. However, in order to keep their body fat percentage in a healthy range these women will need to burn calories daily with aerobic exercise and carefully watch their food intake to minimize total calorie intake. Their lower muscle mass means that they will need fewer calories to maintain their tiny shape. Consistency in maintaining a simple program is the key to steady weight loss. Herbalife Tea Mix â&#x20AC;&#x201C; Lemon & Hibiscus taken hot or cold is an important adjunct to weight loss using ShapeWorks. It provides energy during the late afternoon or whenever this is needed during the day. When individuals are overweight or obese, sympathetic nervous system activity is increased. Low energy and fatigue are common complaints during dieting and Herbalife Tea Mix â&#x20AC;&#x201C; Lemon & Hibiscus can help to boost energy during the day. The ultimate secret ingredient in this program is the care that each Herbalife distributor provides to their customers. Herbalife International provides many resources in the form of pamphlets and educational materials as well as downloadable web-based information to help distributors provide the best care for their customers. In addition to these resources, the Medical Affairs Department maintains an e-mail for inquiries and inquiries can be made by phone through the Herbalife Call Center.


Section 2: Background Material

1. Fundamentals of Fitness

There are many benefits to having a healthy active lifestyle including regular exercise including the following: Benefits of Physical Activity and Exercise •Decreases loss of fat-free mass associated with weight loss •Improves maintenance of weight loss •Improves cardiovascular and metabolic health, independent of weight loss

Energy Expenditure of Physical Activity

Energy Expenditure (kcal/h)

1200

All out competitive sports Running 10 mph

1000 800

Running 6 mph Climbing stairs Sexual intercourse Gardening Walking 4 mph Bicycling Walking 2 mph

600 400 200

Chewing gum (11 kcal/h)

Adapted from: Alpers. Undergraduate Teaching Project. Nutrition: energy and protein. American Gastroenterological Association, 1978.

Many activities of daily living burn calories and these calories can be beneficial in maintaining a healthy body weight. The energy used in various forms of exercise and physical activity is shown above.


It takes a lot of physical activity to burn enough calories to make a difference in weight loss. Physical activity as shown below does not increase the rate of weight loss, but it is an important strategy for maintaining weight loss in the long-term.

Physical Activity Usually Does Not Increase Short-term Diet-Induced Weight Loss Diet only

Diet + exercise Wadden 1997 Ross 1996 Marks 1995 Ross 1995

*

Blonk 1994 Sweeney 1993 Bertram 1990

-15

-10

-5

0

Weight Loss (kg) Duration of each study ranged from 4 to 6 months. *P<0.05 vs diet-only group. Wing. Med Sci Sports Exerc 1999;31(suppl):S547.


Relationship Between Physical Activity and Maintenance of Weight Loss P<0.001

100

Subjects Exercising (%)

80 60 40 20 0

Not Maintained Maintained Weight Loss Pattern Kayman et al. Am J Clin Nutr 1990;52:800.

Considerable Physical Activity is Necessary for Weight Loss Maintenance

Concomitant Behavior Therapy Weekly

Change in Weight (kg)

0

Biweekly

< 150 min/wk â&#x2030;Ľ150 min/wk â&#x2030;Ľ 200 min/wk

Monthly

-2 -4 -6 *P<0.05

-8 -10 -12 -14 -16

0

6

12

18

Time (months) Jakicic et al. JAMA 1999;282:1554.

As shown above, you need to do over 200 minutes per week (which is only 30 minutes per day) to maintain weight loss. Why does it take so much exercise to maintain weight


and why doesnâ&#x20AC;&#x2122;t exercise help with short-term weight loss induced by diet? Below we discuss the energetics and metabolism of anaerobic and aerobic exercise which provides the answer. II. Fuel Utilization During Exercise Skeletal muscle requires energy to relax. Contraction is an automatic process once calcium channels are opened resulting in the binding of calcium to troponin. The troponin protein inhibits the movement of actin and myosin fibers. Therefore, once troponin is inactivated by calcium, muscle contracts. The fact that energy is needed to relax muscle is best illustrated by rigor mortis where the eyelids remain open. You may remember in the old Western movies where the villain eyes are closed by the sheriff after he is shot dead.

Under most circumstances, fat and carbohydrate are the fuels utilized during exercise. The degree to which each fuel acts as the primary or secondary source of energy and the efficiency with which energy is utilized depends on the prior nutrition of the athlete and the


intensity and duration of the exercise. At low levels of prolonged exercise most energy needs come from fat and lesser energy needs come from carbohydrate. At higher intensity carbohydrate plays a greater role but is limited in its duration of action. Protein plays only a minor role at very high levels of energy utilization, but adequate protein intake is critical for maintenance of lean body mass to enable exercise performance. Energy is extracted from foods in the body by converting the chemical energy stored in chemical bonds to high energy phosphate bonds in ATP (Adenosine Triphosphate). This high energy bond can be used in a number of biochemical reactions as a fuel with the conversion of ATP to ADP (adenosine diphosphate). If ADP begins to accumulate in muscle then an enzyme is activated in muscle to break down phosphocreatine (PCr) in order to restore ATP levels (PCr + ADP â&#x2020;&#x2019; ATP + Cr). The creatine released from this reaction is converted to creatinine and excreted in the urine. The stores of PCr are extremely limited and could only support muscle ATP levels for about 10 seconds if there were no other sources of ATP. Since ATP is provided from other sources, PCr ends up being a major energy source in the first minute of strenuous exercise. PCr has the major advantage of being localized in the muscle so that it can rapidly restore and maintain ATP levels for intense exercises such as sprinting, jumping, lifting, and throwing. II. Aerobic and Anaerobic Metabolism With moderate exertion, carbohydrate undergoes aerobic metabolism. Under these conditions, oxygen is used and the carbohydrate goes through both the EmbdenMeyerhoff pathway of anaerobic metabolism in which glucose is converted to lactate, but, prior to the conversion of pyruvate to lactate, pyruvate enters the Krebs Cycle in mitochondria where oxidative phosphorylation results in a maximum extraction of energy from each molecule of glucose. If there is plenty of oxygen available and the exercise is of low to moderate intensity, then the pyruvate from glucose is converted to carbon dioxide and water in the mitochondria. Approximately 42 ATP equivalents can be produced from a single glucose molecule compared to only 4 ATP with anaerobic metabolism. A muscle cell has some amount of ATP floating around that it can use immediately, but not very much -- only enough to last for about three seconds (see figure below). To replenish the ATP levels quickly, muscle cells contain a high-energy phosphate compound called creatine phosphate. The phosphate group is removed from creatine phosphate by an enzyme called creatine kinase, and is transferred to ADP to


form ATP. The cell turns ATP into ADP, and the phosphagen rapidly turns the ADP back into ATP. As the muscle continues to work, the creatine phosphate levels begin to decrease. Together, the ATP levels and creatine phosphate levels are called the phosphagen system. The phosphagen system can supply the energy needs of working muscle at a high rate, but only for 8 to 10 seconds.

Aerobic metabolism supplies energy more slowly than anaerobic metabolism, but can be sustained for long periods of time up to 5 hours. The major advantage of the less efficient anaerobic pathway is that it more rapidly provides ATP in muscle by utilizing local muscle glycogen. Other than PCr, it is the fastest way to resupply muscle ATP levels. Anaerobic glycolysis supplies most energy for short term intense exercise ranging from 30 seconds to 2 minutes. The disadvantages of anaerobic metabolism are that it cannot be sustained for long periods, since the accumulation of lactic acid in muscle decreases the pH and inactivates key enzymes in the glycolysis pathway leading to fatigue. The lactic acid released from muscle can be taken up by the liver and converted to glucose again (Cori Cycle), or it can be used as a fuel by the cardiac muscle directly or by less active skeletal muscles away from the actively contracting muscle. Muscle glycogen is the preferred carbohydrate fuel for events lasting less than 2 hours for both aerobic and anaerobic metabolism. Depletion of muscle glycogen causes fatigue and is associated with a build-up of muscle lactate. Lactate production increases


continuously but physiologists have defined a point at which breathing changes as a result of acid-base imbalance called the anaerobic threshold. Both the nutrition and conditioning of the athlete will determine how much work can be performed in a specific exercise before fatigue sets in. This can be measured directly or indirectly. An indirect measurement uses an exercise treadmill or stairway according to standard protocols and pulse is measured. The more conditioned athlete can produce the same amount of work at a lower pulse rate. This indirect determination assumes that pulse rate is proportional to oxygen consumption. On the other hand, oxygen consumption can be measured directly during exercise. A motorized treadmill is usually used to increase the intensity of exercise until fatigue occurs. The amount of oxygen consumed just before exhaustion is the maximal oxygen uptake or VO2max. Exercise intensity can be expressed as a percentage of VO2max. Low intensity such as fast walking would be 30 to 50% of VO2max. Jogging can demand 50 to 80 % of VO2max depending on the intensity, and sprints can require from 85% to 150% of VO2max (with the added 50% coming from short term anaerobic energy production). It is possible to build up glycogen stores prior to exercise to improve performance. With exercises lasting for more than 20 to 30 minutes, blood glucose becomes important as a fuel to spare muscle glycogen breakdown. Both aerobic and endurance training lead to increases in glycogen stores, triglycerides, oxidative enzymes, and increased number and size of mitochondria. Both the oxidative enzymes involved in the Krebs cycle oxidation of glucose and the lipoprotein lipase needed to convert triglycerides to fatty acids are increased through training. This is not a general effect, but is specific to the muscle and muscle fiber type being used for the exercise. Slow twitch muscle fibers provide for prolonged aerobic activity, while the fast-twitch muscle fibers are used for short intense activities. The fatigue that develops with intense exercise can be related to specific fiber types. In prolonged exercise at 60 to 75 percent of VO2max Type I fibers (red, slow twitch) and Type IIa (red, fast twitch) are recruited during the early stages of exercise, but as the intensity increases Type IIb fibers (white, fast twitch) must be recruited to maintain the same intensity. It requires more mental effort to recruit Type IIb fibers and they produce lactic acid. As the glycogen levels drop in the red muscle fibers, they will rely more on fat. Since fat is less efficient than carbohydrate, intensity will decrease (pace will slow). At the other end of the spectrum, during mild exercise such as a brisk walk, muscles burn fat for fuel because the supply of ATP provided from fat is adequate to


maintain intensity. As mentioned earlier in this course, fatty acids are readily available from stored fat and the rate of lipolysis is three times the rate of fatty acid release at rest so that fatty acids can be supplied at an increased rate rapidly during the onset of low levels of exercise. So while fat is not very useful for short term, intense exercise, it is a great advantage for increasingly prolonged exercise especially when it is maintained at a low or moderate level of intensity. The advantage of fat as a fuel is that it provides extensive stores of calories in a easily portable form. Since fat is not hydrated it weighs much less per unit calorie than protein or carbohydrate (9 Cal/gm of fat vs. 4 Cal/gm of carbohydrate or protein). When you compare the number of ATP produced per carbon atom, fat is also more efficient. A 6-carbon glucose molecule produces 36 to 38 ATP on average providing a ratio of 6 ATP/Carbon, while an 18 carbon fatty acid produces 147 ATP providing a ratio of 8.2 ATP/Carbon. However, carbohydrate is more efficient than fat when the amount of ATP produced per unit of oxygen consumed is considered. Six oxygen molecules are required to metabolize six-carbon glucose producing 36 ATP (ratio = 6 ATP/oxygen molecule), while 26 oxygen molecules are required to produce 147 ATP from an 18 carbon fatty acid (5.7 ATP/oxygen molecule). Therefore, for a performance athlete it is important to maintain the efficiency edge provided by carbohydrate as long as glycogen is available in the muscles. Under usual exercise conditions, protein only provides about 6% of energy needs. With high intensity endurance exercise, the production of glucose from amino acids can be significant up to about 10 or 15% of total energy needs. The only food that provides energy for short-term fast-paced exercise is carbohydrate, while slow steady aerobic exercise uses all three primary fuels but primarily fat and carbohydrate.

Assessment and Prescription of Exercise and Physical Activity 1) Medical and psychological readiness 2) Physical limitations


3) Current activities 4) Barriers to activity •Develop physical activity plan •Start activity slowly and gradually increase planned aerobic activity to 200 min/wk •Enhance compliance –Programmed vs lifestyle activity –At-home vs onsite activity –Multiple short bouts vs single long bout of activity The Exercise Prescription: How Much Exercise Is Enough? The practical application of the above knowledge falls into two categories: first, the prescription of adequate amounts of exercise to optimize performance, and second, the use of dietary, hormonal and pharmacological ergogenic aids to improve performance. The second topic will be covered later in the course, but this brief introduction to exercise prescription is provided as a background to your upcoming self-assessment exercise. Cardiovascular Training A gradual incremental exercise program emphasizing cardiovascular fitness is the basis of all exercise programs. Vigorous exercise involves minimal risks for healthy individuals but can be risky for couch potatoes or the dedicated sedentary. These individuals should check with their physician first as should all those over 35, or with medical conditions such as arthritis, hypertension, shortness of breath, diabetes, obesity, or a family history of heart disease. A basic prescription involves a stretching session and a ten minute low intensity warm-up, to increase blood flow and minimize risk of injury. Then exercises to increase muscular strength, endurance, and flexibility are done. These should be performed at an intensity adequate to increase heart rate into a training zone which is 60 to 90 % of maximum age-adjusted heart rate (MHR = 220 - age). I usually start individuals at 50 to 60% of MHR, and then keep them in the training zone. For weight loss, prolonged sessions at 70% of MHR are effective at burning fat, while increased levels of exercise induce muscle to hypertrophy. A ten minute cool-down is important to minimize cramping and muscle injury at the end of each session.


Components of Fitness Flexibility

- ability to bend without injury which is dependent on the elasticity of muscles, tendons, ligaments, and joints. Stretching for at least 10 seconds with gradual tension will improve flexibility.

Strength

- the ability to work against resistance. Strength of particular muscle groups can be increased by careful heavy resistance training at 60 to 80 % of single repetition maximum with three sets of 8 to 12 reps.

Endurance

- the ability to sustain effort over a period of time. high repetition exercises such as push-ups, pull-ups, and sit-ups increase endurance.

Cardiovascular Endurance - the ability of the cardiovascular system to sustain effort over a period of time. This should involve larger muscle groups and be at 60 to 90 % of MHR.

THE EXERCISE PRESCRIPTION

•A basic prescription involves a stretching session and a ten minute low intensity warm-up, to increase blood flow and minimize risk of injury. •Exercises should be performed at an intensity adequate to increase heart rate into a training zone which is 60 to 90 % of maximum age-adjusted heart rate (MHR = 220 - age). •For weight loss, prolonged sessions at 70% of MHR are effective at burning fat, while increased levels of exercise induce muscle to hypertrophy. Note: A ten minute cool-down is important to minimize cramping and muscle injury at the end of each session.


How Many Calories are Burned? Exercise output can be quantified as METs which are a ratio of the energy being burned to that burned at rest. An individual at rest burns about 1 Cal/per kg/per hour (depending on lean body mass content) and this rate is one MET. Therefore a 50 kg woman would be expending about 10 mets if she was in a heavy aerobics exercise class expending 500 Cal/hour. 500 Calories/hour _____________________________ = 10 METs 1 Cal/kg X 50 kg Typical MET levels (for comparison only, since they differ by individual): For a 150 pound male:Activity

MET level Writing 1.7 Walking Basketball Bicycling Eating Jogging Weightlifting

Calories/Hr 118

4 10 3 1.4 7 9

299 544 204 93 476 612

Strength Training Basics In the last 15 years, better strength training programs have been developed as scientists learned more about how to maximize muscle building over the long term. Studies have shown that over the first twelve weeks the general advice of doing three sets of 8 to 10 repetitions of weight lifting exercises at 60 to 80 percent of the maximum weight you can lift has as good a result as more scientific programs. The difference shows up when you look at results over 6 months to a year between standard training advice and periodized resistance training â&#x20AC;&#x201C; where different workouts with different intensities and different numbers of repetitions are used together with different rest and recovery periods. Individualization is a principle of training just as it is of judging metabolism and protein requirements. Baseline testing of your muscle strength is needed to determine


which muscle groups need strengthening. The next step is the development of realistic, specific, and individual goals. So, your expectations for improvement can be framed in terms of time and ultimate muscle bulk or strength desired. Specific movements and tasks train groups of muscles involved in those complex movements. The type of muscle fiber recruited to the movement also depends on how much external weight is being lifted. Endurance exercises at low weights and high repetitions recruit the Type I slow-twitch fibers while heavier exercises recruit the type 2 fast-twitch fibers as well. You should not experience pain in your workouts, but you need to stimulate your muscles to grow by constantly increasing the demands you make on your muscles at every session. The muscle fibers are stretched on the down cycle of a biceps curl. So the sequence of timing should be two seconds on the upswing and a slower controlled four seconds on the downswing. For other exercises up may be down or sideways and you need to decide which is the eccentric movement for the muscle you are trying to train. On the last few repetitions you should feel a slight burning on the eccentric move. The term for this is progressive overload and simply means if you were comfortable doing ten repetitions of an exercise - now go to eleven. The way to measure this scientifically is to use the one-repetition maximum or 1RM. The external weights at which you can do five repetitions is called the 5RM, and the weight at ten repetitions 10RM and so forth. The RM system has been used for more than 50 years to describe resistance exercise intensities. Using this system DeLorme and Watkins in a famous paper documented the importance of progressive resistance exercise to build the quadriceps muscles for the purpose of rehabilitating military personnel with knee injuries. An RM training zone of 8 to 10RM is the general level used by most trainers, but in order to continue to improve variation is needed and that is where periodized training is used. The various intensities for different types of training days are listed below: Very Heavy: Maximal development of 1RM strength by doing 3 to 5 sets of 2 to 4 repetitions and resting 4 minutes or more between sets. Moderate: Strength development, increase muscle size, and some endurance by doing three sets of 8 to 10 repetitions with 2 to 3 minutes rest between sets


Power Training: Development of maximal mechanical power in a multiple joint exercise such as throwing a medicine ball by doing 3 to 6 sets of 3 repetitions at 30 to 50% of the 1RM with 3 to 4 minutes rest between sets. Very Light: For developing local muscle endurance by doing two sets of 15 to 17 repetitions with less than one minute rest between sets. High Lactic Acid: To develop tolerance lactic acid accumulation in muscles which normally cause fatigue and soreness by doing three sets of 8 to 10 repetitions with only 1 to 2 minutes of rest. Periodized training on a four day per week workout schedule could consist of varying from heavy (3 to 5RM) to moderate (8 to 10 RM) to light (12 â&#x20AC;&#x201C; 15 RM) on successive Mondays and Thursdays. While on Tuesday and Fridays you would train with moderate loads of 8 to 10 repetitions. If more repetitions than the target can be achieved the resistance can be increased for the next session. When this type of regimen was tested in college-age women against simply working out three alternate days per week at 8 to 10 repetitions, there was a clear advantage for the periodized method, but this advantage was not realized until 6 months. At 12 weeks, both methods worked. For most exercisers, varying the routine by doing using different strategies on different days reduces boredom and tends to keep them involved in the training program. This model has been proven to be superior to using the same repetition maximum in every workout. Your workouts should be individually supervised to be sure you are doing each exercise in the above sequence correctly. The American College of Sports Medicine (ACSM) certifies health and fitness instructors and this should be a minimum requirement for the trainer you choose. I would also get personal recommendations as you would with any professional you consult. Control of Muscle Protein Metabolism/Anabolism The area of sports nutrition and anabolic strategies draws its rationale from the physiology of starvation reviewed earlier and on the interrelationships of fuels during aerobic and anaerobic exercise already discussed. There are two broad areas which will be discussed: 1) Ergogenics which are substances touted to enhance performance; and 2) Anabolics which are substances touted to build muscle. The rationales for the various


approaches will be reviewed, but it should be emphasized that there is much room for future research and contributions in this field. 1. Ergogenics The background to increasing energy and performance is eating a balanced diet meeting the same dietary recommendations given for the general public. Because of the importance of loading carbohydrate as emphasized below, and because there are adequate fat stores for exercise, many athletes prefer to shift from eating a general diet of 25% fat, 50% carbohydrate and 25% protein to one with 60% carbohydrate, 15% fat, and 25% protein on training and performance days. This diet recommendation provides adequate protein at about the level of 1 gm/lb of lean body mass. A number of studies have demonstrated that this is an adequate amount of protein which can be kept constant with increased energy demands as long as adequate carbohydrate is provided. This makes sense, since protein is rarely used as a fuel in exercise. Furthermore, most amino acid tablets provide too little protein to be a significant source of high quality protein which is more easily derived from egg white, soy, or milk protein. As already reviewed, in moderate intensity exercise lasting 4 to 6 hours, 60 to 70% of the fuel burned is fat. Exercising for 10 to 15 minutes does not burn significant amounts of fat. Short bursts of high intensity exercise burn primarily carbohydrates and require large stores of glycogen in the muscle. Training causes an increase in the mitochondrial capacity for fat oxidation which spares glycogen utilization. Therefore, the trained athlete will burn fat with long term moderate intensity exercise, but will also want to be sure that the glycogen stores are repleted. Everything that follows in regard to ergogenics does not apply to the weekend athlete, but to the trained high performance athlete where differences in mood, energy, and minor differences in metabolism can be the 0.3 seconds difference between a gold and silver medal in the Olympics. Since many of these effects are minor, they are difficult to demonstrate in standard scientific experiments using normal subjects who are not highly trained athletes. A. Water and Bicarbonate It is recommended that 0.4 to 0.6 liters (14 to 20 oz.) of cool water be ingested 15 to 20 minutes before exercising (1). Typical insensible losses of water in an athlete total about 2.4 liters per day. It is also recommended that 0.5 to 2.0 liters/hour be ingested in most forms of exercise activity. In heavy endurance performance, it is recommended that 3.0 liters/hour be ingested. Dehydration leads to decreased aerobic capacity (2). Bicarbonate is


an important buffer which can neutralize organic acids accumulated from protein breakdown, and also help to neutralize lactic acid released from muscle during anaerobic glycolysis. When lactic acid combines with bicarbonate, carbon dioxide gas and water are formed. The carbon dioxide is excreted through the lungs. By increasing the concentration of bicarbonate in blood, the buffering capacity is increased for lactic acid. B. Carbohydrate Loading It was previously recommended that a 3 day regimen be used to load glycogen stores (3-5) but during rest days prior to an event it is now recommended that a 65-70% carbohydrate diet be ingested as discussed above. Many athletes also load carbohydrates just before an event. This pre-exercise loading depends on the period remaining until exercise and will vary from 1 to 4 gm carbohydrate/kg as follows (6):

Example: for a 64 kg athlete -

1 hr. before exercise: 64 g. of carbohydrate 2 hr. before exercise: 128 g. “ 3 hr. before exercise: 192 g. “ 4 hr. before exercise: 256 g. “

During exercise it is recommended that 15 to 30 gm/ half hour be ingested (7,8). The most rapid glycogen depletion occurs immediately after exercise. Waiting 2 to 3 hours after exercise to ingest carbohydrates reduces the rate of glycogen repletion, while taking 50 to 75 grams of carbohydrate within 30 minutes followed by 50 to 75 gm every 2 hr can help speed glycogen repletion (9). C. Branched Chain Amino Acids The branched chain amino acids (isoleucine, leucine, and valine) have a special role in metabolism. Alanine is one of the most important amino acids used for glucose synthesis between meals or in the fasting state via the Alanine Cycle (see below). Alanine → liver to form glucose NH2 removed to form pyruvate in the process then pyruvate to glucose by gluconeogenesis Glucose formed from Alanine is then utilized, releasing pyruvate Pyruvate → muscle where it gains an NH2 to form Alanine again


The Branched Chain AA's donate this NH2 through the action of a specific enzyme branched chain amino acid oxidase which utilizes only these three amino acids. During intense exercise with increased glucose utilization, the levels of the BCAA drop. This drop can be prevented by feeding or infusing the BCAA, but the effects on performance are minor. A second effect reported by athletes is in preventing the depression or drop in mood that occurs when blood glucose levels fall. The mechanism for this effect has to do with the transport of tryptophan into the brain by a neutral amino acid transport system that transports both valine and tryptophan into the cerebrospinal fluid. With carbohydrate ingestion there is a rise in insulin levels which leads to increased tryptophan transport and increased serotonin synthesis. This theory is the basis of the socalled Carbohydrate Craver's Diet by Judith Wurtman, based on research in animals done by her husband Richard Wurtman at M.I.T. Tryptophan's effects on sleep, and the effects of a warm glass of milk in promoting sleep are based on the same concept. Tryptophan→ →

Tryptophan → Serotonin Common Transport Protein→ → CNS

Valine→ → Metabolites

Valine

Other

D. Phosphate When glucose is utilized in cells, the first biochemical step is phosphorylation. In diabetic patients who are out of control and given insulin, low phosphate levels can result as the high glucose levels in the blood are driven into cells. Unless phosphate is provided these diabetics will have low phosphate levels leading to bursting of their red blood cells. Phosphate salts in the athlete are also meant to enhance glucose utilization for glycogen synthesis which requires phosphorylation. E. Carnitine Carnitine is synthesized from two amino acids (lysine and methionine) by two hydroxylase enzymes containing ferrous iron and L-ascorbic acid. It is found in heart, skeletal muscle, and other tissues where fatty acid oxidation occurs. Carnitine is needed to transport any fatty acids of greater than 8-10 carbon chain length into the mitochondria for oxidation to carbon dioxide and water with the production of energy. Since during heavy


exercise fat is a primary fuel, this is taken to enhance fat utilization and sparing of glycogen stores.

F. Glutamine Glutamine is the most abundant amino acid in the body, and constitutes more than 60% of the free intracellular amino acids in skeletal muscle. Glutamine plays an essential role in a number of metabolic processes including interorgan transfer of nitrogen, renal ammonia synthesis, hepatic gluconeogenesis, and hepatic glycogen synthesis. Circulating levels of glutamine may also regulate muscle protein synthesis and breakdown. Glutamine is an important substrate for cells growing in culture, for proliferating lymphocytes, and for the cells of the gastrointestinal tract. Combinations of glutamine, branched chain amino acids and carnitine are ingested by some athletes based on the above rationale. Results are poorly documented. 2. Anabolics Anabolic agents are designed to cause muscle hypertrophy (increase in the size but not the number of muscle cells) with an increase in muscle strength. A. Insulin - leads to amino acid uptake and protein synthesis, but this is not a practical strategy since administered insulin reduces the amounts of insulin released by the pancreas into the blood stream. B. Growth Hormone - increases muscle protein synthesis by increasing insulin-like growth factor I (IGF-1) levels. IGF-1 is also called somatomedin. Arginine and Insulin release growth hormone, but only in very high doses. Therefore, while supplementation with arginine can increase fitness by increasing nitric oxide production, arginine will not increase muscle mass. C. Anabolic Androgens - synthetic forms of testosterone which are more potent. These are illegal for athletes to use and their use is controlled by physicians since they can have serious side effects. They are most effective in adolescents, children or in women who need them to build muscles. In adult males high dose testosterone has been shown to build muscle. This may be


an important and effective strategy for the elderly, but not a good idea for competitive athletes. Coffee and Caffeine-Containing Products for Athletes

Caffeine causes fat cells to release more fatty acids into the blood stream at rest and so are efficient energy boosters for exercising athletes. Most regulatory bodies in the world have recognized the safety of caffeine discussed. In addition to its metabolic effects, caffeine increases mental alertness and this can clearly have a positive effect on athletic performance. What Is Caffeine? Caffeine is a naturally occurring substance found in the leaves, seeds or fruits of at least 63 plant species worldwide. Caffeine, also known as trimethylxanthine, coffeine, theine, mateine, guaranine, methyltheobromine and 1,3,7-trimethylxanthine, is a xanthine alkaloid found naturally in such foods as coffee beans, tea, kola nuts, Yerba mate, guarana berries, and (in small amounts) cacao beans. For the plant, caffeine acts as a natural pesticide since it paralyzes and kills insects that attempt to feed on the plant. Caffeine's main pharmacological properties are: a stimulant action on the central nervous system with psychotropic effects and stimulation of respiration, a stimulation of the heart rate, and a mild diuretic effect.

Chemical Structure of Caffeine

The most commonly known sources of caffeine are coffee, tea, some soft drinks and chocolate. The amount of caffeine in food products varies depending on the serving size, the type of product and preparation method. With teas and coffees, the plant variety also affects caffeine content. Coffee is the chief source of caffeine in the U.S. An eight-ounce cup of drip-brewed coffee typically has 85 milligrams (mg) of caffeine; an eight-ounce serving of brewed tea has 40 mg; soft drinks that contain caffeine have an


average of 24 mg per eight-ounce serving; and an ounce of milk chocolate has just six mg.

Coffee Consumption Published data shows the per capita consumption level of caffeine for the average adult is approximately 200 mg. daily. The average child consumes much less caffeineâ&#x20AC;&#x201D;only one-quarter of the caffeine consumed by adults. For children and young adults, the primary sources of caffeine are tea and soft drinks, while for adults, caffeine intake is mostly from coffee. Foods and beverages derived from cocoa beans, kola nuts and tea leaves often contain some caffeine. Caffeine is also added to some foods and beverages for flavor. It contributes to the overall flavour profile of those foods in which it is added. F.3 Caffeine Safety In 1958, the U.S. Food and Drug Administration (FDA) classified caffeine as Generally Recognized As Safe (GRAS). In 1987, the FDA reaffirmed its position that normal caffeine intake produced no increased risk to health. In addition, both the American Medical Association and the American Cancer Society have statements confirming the safety of moderate caffeine consumption. What constitutes a normal amount of caffeine depends on the individual. Caffeine sensitivity depends on many factors, including the frequency and amount of regular intake, body weight and physical condition. Numerous studies have shown that moderate amounts of caffeine - about 300 milligrams per dayâ&#x20AC;&#x201D;are safe for most adults. Children consume about 35-40 milligrams daily. Depending on the amount of caffeine ingested, it can be a mild stimulant to the central nervous system. Although caffeine is sometimes characterized as "addictive," moderate caffeine consumption is safe and should not be classified with addictive drugs of abuse. Often, people who say they are "addicted" to caffeine tend to use the term loosely, like saying they are "addicted" to running, working or television. When regular caffeine consumption is stopped abruptly, some individuals may experience mild symptoms such as headache, fatigue or drowsiness. These effects are usually only temporary and will end in a day or so. Moderate amounts of caffeine are safe for most people. Some individuals may be sensitive to caffeine and will feel effects at smaller doses than do individuals who


are less sensitive. Pregnancy and aging all may affect an individual's sensitivity to caffeine. There is no evidence that the caffeine in beverages is dehydrating. Any diuretic effect is more than likely compensated for by the total amount of fluid provided by the beverage. Research has found no evidence to suggest the use of caffeine at the levels in foods and beverages is harmful. As with all foods and beverages, parents should use common sense in giving their children normal servings of caffeinated foods and beverages. There is no evidence to show that caffeine is associated with hyperactive behaviour. In fact, most well-conducted scientific studies show no effects of caffeine-containing foodsâ&#x20AC;&#x201D;or any food or beverage, in generalâ&#x20AC;&#x201D;on hyperactivity or attention deficit disorder in children. Scientific evidence suggests that children are no more sensitive to the effects of caffeine than adults. Most physicians and researchers today agree that it's perfectly safe for pregnant women to consume caffeine. Daily consumption of up to 300 mg/day (approximately two to three 8 oz. cups of brewed coffee) has been shown to have no adverse consequences during pregnancy. However, it is wise for pregnant women to practice moderation in consumption of all foods and beverages. The weight of scientific research indicates that moderate caffeine consumption does not affect fertility, or cause adverse health effects in the mother or the child. Caffeine-containing foods and beverages, in moderation, can be enjoyed while breastfeeding. Studies have shown that although caffeine is passed to the infant through breast milk, the amount is minute and has no effect on the infant. Both the American Academy of Pediatrics and researchers of a review published in the American Journal of Clinical Nutrition confirm that caffeine consumption at usual amounts has no effect on the infant.

2. General Dietary Guidelines for Training Exercise requires different diets depending on the goal of the athlete. A diet moderate to high in carbohydrates is used by aerobic exercisers and endurance runners. In this type of diet, carbohydrate should be about 55 to 70% of total


calories, with the endurance athlete meeting the higher figure. Fat intake will then be reduced from typical 36% of total calories to between 15% and 30 %. Protein will then make up the rest with about 10 to 15% of total calories. Multiple servings of fruits, vegetables, cereals, and grains rather than simple sugars will help maintain glycogen stores, avoid hypoglycemia, and maintain overall energy levels. This will result in a thin look typical of the long distance runner with relatively low muscle and fat mass. However, this athlete will have a lower energy expenditure than the muscular athlete and so will have a harder time maintaining weight if they deviate to a high fat/high calorie diet. Many women seek this “never too thin, never too rich” look characteristic of models. It is a luxury of our modern era of nutrition, antibiotics, dietary supplements and sanitation that such individuals can survive without dying of an infectious disease. They often eat salad with no chicken on top, skip breakfast, and eat tiny dinners. This behaviour is related to binge-eating behaviours when they lose control, and it is interesting that those societies that have a high incidence of obesity also have a high incidence of eating disorders, including bulimia and anorexia. For muscle-building regimens, athletes should consume 1.0 to 1.5 grams of protein per kg per day (0.5 to 0.7 grams per pound body weight). This is slightly above to about double the RDA for protein of 0.8 gm/kg/day. This can easily be achieved by eating normal foods without taking protein supplements. For example, 80 grams of protein could be obtained from 4 ounces of chicken, 3 ounces of tuna, and 3 glasses of non-fat milk per day. This does not include the protein found in grains and vegetables. If you are a vegetarian, it is possible to obtain the protein you need from soy and other high quality vegetable proteins through combining of legumes (beans) and rice or corn. The amino acids in these foods are complementary increasing the biological value of the proteins. Alternatively, you can eat soybean protein, which is the only complete protein in the plant world. Soybean protein isolates are available which provide the protein without the natural soybean fat. Tofu is about 40% fat, and lite Tofu is about 30% fat. What about the “Zone” diet ? This plan is based on concepts borrowed from several sources including a misreading of the diabetes literature. It is basically a 30% protein, 30% fat, 40% carbohydrate diet. It “works” to cause weight loss for those individuals with an increased muscle mass, since it organizes the eating plan. It does not work for individuals with a low muscle mass, since the 30% fat is associated with too many calories to permit


weight loss. In humans, it is difficult to separate fat and calories (with the exception of the artificial non-metabolizable fat, olestra). This diet and Met-Rx plan before it, increased the importance of increased protein in the diet. Many individuals attempting to lose weight made the mistake of reducing dietary protein intake which led to weight and muscle loss and a decrease in metabolism (sarcopenic obesity). By increasing protein intake and raising consciousness about heavy resistance (muscle-building) as well as aerobic exercises, these diets influence the publicâ&#x20AC;&#x2122;s dieting behaviours. To maximize performance, athletes generally want to achieve an optimum sportspecific body size, body composition and mix of energy stores. Always in search of the â&#x20AC;&#x2DC;perfect dietâ&#x20AC;&#x2122;, many athletes experiment, often by trial and error, with the best dietary pattern for their own needs, or which will afford them the winning edge. While there may be some variation by sport, generally speaking athletes require at about 15% of calories from protein, fats at about 25% or calories, with the remaining calories supplied by carbohydrates. For those athletes with extraordinary energy demands, the relative contribution can change, such that carbohydrate would supply up to 70% of total calories. The total number of calories consumed also needs to be considered, and is highly variable depending on the body size, sex and sport of the athlete. Calorie expenditure through exercise has been reported to be as high as 12,000 kcal per day, and individuals with high expenditures from sports such as swimming or distance running may have difficulty in maintaining their desired weight and experience gradual weight losses over the course of a season. Athletes should aim to achieve carbohydrate intakes to meet the fuel requirements of their training program and to optimize restoration of muscle glycogen stores between workouts. However, just as not every day of training should be intense or prolonged, not every day of training requires a high intake of carbohydrate. The most important objective of periodization of daily carbohydrate intake would be to ensure high muscle glycogen levels at the start of the hard training sessions. Athletes typically perform 2-4 'hard' training sessions per week. To raise muscle glycogen to high levels, athletes should eat a total of 7-12 grams of carbohydrate/kg body weight during recovery from the last training session. The recovery period should be not be less than 24 hours. However, during the 24 hours prior to a moderate or easy day of training, it may be


satisfactory for athletes to eat 5-7 grams of carbohydrate/kg. If muscle glycogen is not fully recovered and the athletes sense this as a feeling of slight residual fatigue, they may refrain from exercising too intensely. An athlete's daily energy intake should generally match energy expenditure to minimize hunger and stress. Fluctuations in carbohydrate intake can be matched by inverse fluctuations in calories from fat and or protein. Thus, on the day before an easy day of training, if athletes choose to eat a moderate amount of carbohydrate (5 grams/kg), they can appropriately increase their intake of healthy fat and lean protein. In addition to providing them with a varied diet to satisfy taste, the extra dietary fat may help to raise the concentration of intramuscular triglyceride (Coyle et al., 2001), a source of muscle fuel; extra protein may also be beneficial on a periodic basis. There are as many approaches to varying dietary carbohydrate as there are to weekly and monthly periodization of training intensity. However, the most important aspect is that endurance athletes should not exercise for 20-24 hours prior to a hard training session, and during that time they should consume 7-12 grams of carbohydrate/kg of body weight. Many athletes attempt to reduce body fat as much as is appropriate for their particular sport. Therefore, the simple advice to eat a high-carbohydrate diet may cause concern that it may lead to a positive energy balance and a gain in body fat. In a 65-kg (143 lb) athlete, a daily intake of 7-12 grams of carbohydrate/kg of body weight would be 455-780 grams, amounting to 1820-3120 kcal. This is the amount of carbohydrate needed to fully recover muscle glycogen. However, this amount of carbohydrate can represent either a relatively large or small portion of an athlete's daily energy needs depending on the sport. For example, for athletes who have depleted their muscle glycogen stores with brief, high-intensity interval training, a positive energy balance during recovery may be elicited with 7-12 grams of carbohydrate/kg of body weight. On the other hand, in cyclists training for 4-6 hours per day, this amount of carbohydrate, while sufficient to replenish glycogen stores, may represent only one-half of the total energy intake needed for energy balance. For these reasons, it may be better to express an individual's carbohydrate requirements in grams/day as opposed to a percentage of calories. In all but a few exceptional cases, the contribution of protein as an energy source during exercise ranges from 2-10% of total energy expenditure. This will vary, depending on the type of exercise, its duration and intensity, and the individualâ&#x20AC;&#x2122;s


previous diet. Active endurance exercise results in the oxidation of several amino acids, and a low energy or low carbohydrate intake could increase total protein requirements. However, with adequate calories and carbohydrates, low to moderate intensity endurance activity has little impact on dietary protein requirements. In strength-trained athletes, an increased protein requirement may arise due to catabolic loss of amino acids associated with resistance training. At the same time, studies have also shown that strength training can increase the efficiency of use of dietary protein. Given the relatively high energy needs of the athlete, however, those who consume even 15% of total calories from protein will consume absolute amounts in excess of 100 grams per day to support muscle growth and recovery. Nutrition Before and During Events The pre-event meal serves two purposes. First, it keeps the athlete from feeling hungry before and during the event, and second, it maintains optimal blood glucose levels for working muscles. Carbohydrate feedings just prior to exercise can help restore suboptimal liver glycogen stores, which could result, for example, after an overnight fast. Allowing for personal preferences and habits, the pre-event meal should be high in carbohydrate, low in fat and fiber and easily digested. Before exercise, athletes should consume 1-4 grams of carbohydrate per kilogram (.5-2 grams of carbohydrate per pound) one to four hours before exercise. To avoid gastrointestinal distress, the carbohydrate content of the meal should be reduced, the closer the meal is consumed to the event. For example, 1 gm carbohydrate/kg would be appropriate immediately before exercise, while 4 gm/kg could safely be consumed 4 hours before exercise. Liquid meals have a shorter gastric emptying time and are recommended over solid meals if they are to be consumed close to competition. Formula 1 with added fruits such as one cup of berries and one banana will provide 300 calories or 75 grams of carbohydrate in addition to what is found in Formula 1 which is approximately 20 grams of carbohydrate. This provides more than 1 gm/kg for most athletes and can be safely consumed 2 hours before exercise for maximum nutrition of your muscle. This will prepare them with both healthy carbohydrate stores and the amino acids to avoid excess muscle breakdown.

During exercise, athletes should consume 30-60 grams of carbohydrate each hour (120 to 240 calories from carbohydrate per hour). Since both carbohydrates and fluids are necessary during events, sports drinks can go a


long way in providing adequate carbohydrate and fluid. Typical foods that are used during long events include sports drinks, carbohydrate gels, energy bars, bagels, gingersnaps and bananas. An excellent hydration product is Herbal Tea Concentrate which will enhance the breakdown of fat cells providing energy as you exercise. Be careful to use as directed on the label as too much Herbal Tea can cause rapid pulse and anxiety. This is simply a natural result of the stimulation of the brain and nervous system by the natural caffeine in Herbal Tea Concentrate. Recovery Nutrition Recovery from intense activity requires nutrients which will replenish muscle glycogen stores, body water, electrolytes and triglyceride stores in skeletal muscle. Proper nutrition during the recovery period is essential for rapid and effective recovery and for optimal performance at the next event or workout. During a heavy workout or competition, an individual weighing 130 – 160 pounds could lose the following: 

Water: 2,000 ml (1,000 – 3,500 ml) – depending on exertion. Active athletes will need more while the average person may need an additional 4 glasses of water per day.

Sodium Chloride: 5 gm

Muscle glycogen: (200 gm (150 – 250 gm)

Liver glycogen: 50 gm

Intramuscular triglyceride: 75 gm (50 – 100 gm)

Adipose tissue triglyceride: 50 gm

For muscle glycogen recovery, the average consumer who has performed aerobic activity for 30 minutes, needs simply water for hydration and one Formula 1 shake. However, the following intense regimen is recommended for very active athletes in competition who exercise at least one hour per day: 

Within 15 minutes after stopping exercise, eat 50-100 gm rapidly absorbed carbohydrate along with 10-20 grams of protein. An excellent recovery meal is


Formula 1 made with Yogurt, milk, or soy milk with an added scoop of Performance Protein Powder (PPP) and a fruit. ď&#x20AC;

Continue eating 50-100 gm carbohydrate plus 10-20 grams of protein every 2 hours until the next complete meal. So you can take another shake as needed until your next meal.

ď&#x20AC;

For the day, eat 400-800 gm carbohydrate. The exact amount will vary depending upon the intensity and duration of the training It is valuable to choose nutrient-rich carbohydrate foods and to add other foods to

recovery meals and snacks to provide a good source of protein and other nutrients. These nutrients may assist in other recovery processes and, in the case of protein, may promote additional glycogen recovery when carbohydrate intake is suboptimal or when frequent snacking is not possible. Muscle glycogen synthesis is twice as rapid if carbohydrate is consumed immediately after exercise, as opposed to waiting several hours, and a rapid rate of synthesis can be maintained if carbohydrate is consumed on a regular basis. Glycogen synthesis is enhanced with by the combination of carbohydrate and protein, and this combination also stimulates amino acid transport, protein synthesis and muscle tissue repair. Research also suggests that aerobic performance following recovery is related to the degree of muscle glycogen replenishment. When the period between exercise sessions is < 8 h, the athlete should begin carbohydrate intake as soon as practical after the first workout to maximize the effective recovery time between sessions. There may be some advantages in meeting carbohydrate intake targets as a series of snacks during the early recovery phase, but during longer recovery periods (24 h) the athlete should organize the pattern and timing of carbohydrate-rich meals and snacks according to what is practical and comfortable for their individual situation. Carbohydrate-rich foods with a moderate to high glycemic index provide a readily available source of carbohydrate for muscle glycogen synthesis, and should be the major carbohydrate choices in recovery meals. Although there is new interest in the recovery of intramuscular triglyceride (IMTG) stores between training sessions, there is no evidence that diets which are high in fat and restricted in carbohydrate enhance training. It has been assumed that given the amount of triglyceride stored in adipose tissue, dietary fat is probably not essential for recovery from exercise. However, the increase in body fat oxidation characteristic of endurance-trained athletes is derived almost exclusively from IMTG. In order to fully


restore IMTG, athletes should not follow an extremely low fat diet, but are advised to consume about 20% of their calories from the healthier fats and oils such as olive oil, nuts and avocado. Fluids and Electrolytes During vigorous activity, heat that is produced is dissipated through the process of sweating. However, long-term, extensive sweating can pose significant challenges for athletes with regard to fluid balance. Without effective management, athletes will fatigue prematurely, and as dehydration progresses, heat exhaustion, heat cramps and heat stroke can result. In addition to the air temperature, other environmental factors such as relative humidity, air motion and choice of clothing can modify the amount of sweat loss. The magnitude of loss incurred during exercise in a warm environment is dependent primarily on exercise intensity and duration. In warm to hot conditions, adult athletes lose between 1 and 2.5 liters of sweat per hour of intense competition or training, and can increase to over 3.5 liters per hour in world-class athletes competing in very hot and humid conditions. Losses in these ranges cannot be sustained for long, and although gastric emptying rates tend to approximate sweat losses to allow for fluid replacement, only about half of sweat losses are voluntarily replaced during exercise. Athletes who are used to training in hot climates and are acclimatized may sweat more than those who are not, which gives the athlete a thermoregulatory advantage, but greater sweating also presents greater challenges with regard to fluid intake. However, sweating rates range widely between sports and within sports (positions played), and even in relatively homogeneous populations of athletes, such that inter-subject sweating variability can be significant. Dehydration by 2% of body mass during exercise in a hot environment clearly impairs endurance performance (continuous aerobic exercise of more than 60 minutes in duration), while similar losses in a temperate environment will have a lesser effect; in cold environments, dehydration by more than 2% may in fact be tolerable. Nevertheless, athletes exercising in any climate need to pay attention to fluid losses and replace them adequately, even if they do not feel their performance is impaired. When body water content is decreased, an increased heart rate and decreased stroke volume is observed, indicating an increased cardiovascular strain. If exercise in


taking place in a warm environment, then cardiac output may not be able to be maintained at a level that allows exercise to continue. In addition to effects of performance, signs of dehydration include loss of appetite, decrease in urinary frequency, increase in urine concentration, an increase in perceived exertion during activity. In addition to water, sodium and chloride are the primary ions lost during sweating. The concentrations of lost electrolytes are variable, with some wellconditioned and well-acclimatized athletes able to conserve more sodium. Sodium and chloride concentrations also vary with the rate of sweating; as the rate goes up, the concentrations of sodium and chloride usually increases. Potassium and magnesium are also lost through sweating, but the losses are typically much lower, with athletes losing 3-10 times more sodium than potassium during exercise. Without adequate replacement, electrolyte losses can lead to incomplete rehydration, poorer performance and heat-related muscle cramps, and can put the athlete at higher risk for developing heat exhaustion. Heat-related muscle cramps can occur during prolonged exercise, especially if there has been previous extensive and repeated fluid and sodium losses. Water will restore fluids, but dietary salt should be increased to replenish lost electrolytes. Athletes should not restrict salt in their foods, and good sources of sodium, chloride and potassium would include tomato juice, mixed vegetable juices and soups, which would also provide fluid. While for the average person thirst may provide appropriate cues for maintaining hydration needs, it may be advisable for physically active people to drink on a schedule, and to keep track of their weight pre- and post-event to replace losses adequately. However, many athletes begin competition or training dehydrated to some degree, so that a post-exercise body water deficit may be worse than that indicated by pre- and post-event body weight difference. In addition, thirst is not a rapidly responding indicator of body water loss, and there could be a fluid deficit of more than 1 liter before thirst is distinctly perceived. At the same time, athletes need to be aware that overdrinking can dilute body sodium, leading to hyponatremia. When rehydration guidelines are followed, risks are slight, but some athletes or their coaches take the approach with fluid replacement that â&#x20AC;&#x2DC;if some is good, more is betterâ&#x20AC;&#x2122;. Hyponatremia occurs when blood sodium concentration falls to abnormally low levels, causing swelling in the brain that can lead to seizures, coma, and even death. Drinking more fluid than the amount lost in sweat is a key risk


factor for hyponatremia, but it can also occur in dehydrated athletes during prolonged exercise as a result of large sodium losses in sweat. Also, standard fluid replacement recommendations may not be adequate for those who engage in vigorous physical activity, especially in warm temperatures, or those who tend to sweat heavily even in moderate temperatures, or so-called “salty sweaters” with higher than typical sodium loss through sweat. Symptoms of hyponatremia can be subtle, and can mimic those of other exercise-related illnesses, which complicates the diagnosis and treatment.

The American College of Sports Medicine Recommendations: Before Activity or Competition  Drink adequate fluids during the 24 hours before the event, especially during the meal before exercise 

Drink about 500 mL (about 17 ounces) of water or a sports drink in the final two to three hours prior to exercise

Ten to twenty minutes before starting exercise, another 10 ounces of water or sports drink is advised.

During Activity or Competition  6-12 ounces every twenty minutes during activity to facilitate optimal hydration 

Fluids should be cooler than ambient temperature and flavoured to enhance palatability and promote fluid replacement

During Activity that Lasts More than One Hour  Fluid replacement should contain 4-8 % carbohydrate concentration  Electrolytes should be in the solution for flavour and to reduce the risk of hyponatremia Following Exercise 

For each pound of weight loss, consume two cups (16 ounces) of water or a sports drink. Caffeinated beverages should be avoided, as they accelerate fluid loss.

Drinking fluid that is 125 to 150% of fluid loss is usually enough to promote complete hydration

Sports Drinks


Sports drinks are formulated to provide carbohydrates for energy, electrolytes and fluids to promote hydration. Generally speaking, they are recommended when the duration of exercise is going to exceed one hour. These drinks have a light flavour and slightly sweet taste to encourage athletes to take in more fluid, and the carbohydrate concentration is formulated to maximize fluid absorption (less than 10% carbohydrate concentration) while minimizing gastric upset which can occur with liquids with higher carbohydrate concentrations. Fruit juices and soft drinks are concentrated sources of carbohydrates and can slow gastric emptying. Additionally, fructose in fruit juices and in some soft drinks is associated with slower gastric emptying. Sports drinks are sweetened with glucose, maltodextrin, sucrose or high frucrose corn syrup.

Vegetarian Athletes There is growing interest in the potential health benefits of a plant-based diet. Depending upon how strict the diet is, nutrient imbalances could occur which could affect performance. Generally speaking, vegetarian diets which are well planned and appropriately supplemented should effectively support performance in most sports provided that protein intakes are adequate. Meeting protein requirements for strength training could pose a challenge for the vegetarian athlete, with greater challenges for the vegan. Female vegetarians are at risk for iron deficiency, which could limit endurance performance, and vegetarians, as a group, have lower muscle creatine concentrations compared to omnivores, which may affect supramaximal exercise performance. Some athletes adopt vegetarian diets as a weight control strategy, and coaches and trainers should be aware that an athlete following a vegetarian diet, particularly if it is accompanied by unwarranted weight loss, may signal a disordered eating pattern. Physical activity increases protein requirements to different extents depending on the type and amount of activity. Typical recommendations are 1.2 to 1.4 g/kg/d for endurance athletes, and up to 1/7 g/kg/d for resistance and strength-trained athletes. Vegetarians who consume dairy products, eggs or egg whites, and complementary mixtures of high biological value plant proteins should be able to meet needs. However, those following a vegan plan will have a limited intake of essential sulfur-containing amino acids. Protein intake among vegetarians is lower than that of omnivores, although they are generally above the RDA. Because of relatively high energy requirements in athletes, however, it is possible for a diet with a relatively low


percentage of calories from protein to provide adequate absolute amounts of protein when energy intake is high. Several micronutrients have the potential to influence athletic performance, particularly iron and vitamin B12. Vegetarian diets contain no heme iron, which occurs in animal products and is more efficiently absorbed than the non-heme form in plant foods. Absorption of the non-heme form is enhanced by factors in animal products, and inhibited by phytic acid in whole grains, legumes, lentils and nuts which may form the basis for the vegetarian diet. These factors could result in reduced hemoglobin levels, still within normal range, which could negatively affect performance due to reduced oxygen transport. Vegetarians who exclude all animal proteins do not have a reliable source of vitamin B12 if they do not use fortified foods or supplements. Over time, inadequate intakes could lead to macrocytic anemia which is associated with reduced oxygen transport. Supplements or fortified foods are advised under these circumstances.

The Female Athlete Triad and Anorexia Athletica In some sports, athletes with a low body weight have an advantage over their opponents. These sports include ski jumping, road cycling, climbing, gymnastics and long-distance running. However, this advantage can turn to a disadvantage as low body weight can be associated with health risks. Athletes may be too restrictive with their calorie intake and/or over exercise to achieve or maintain low body body weight and fat mass. In female athletes, disordered eating coupled with delayed onset of menarche or menstrual irregularities and decreased bone density with a high frequency of injuries are hallmarks of the Female Athlete Triad. Female athletes are more at risk for disordered eating and associated health problems because they participate in sports in which a low body weight is favoured, such as ballet, gymnastics and figure skating. Over controlling parents and coaches coupled with social isolation resulting from over-training can increase the risk of the Triad. The true incidence of the Triad is difficult to ascertain, as it often goes undetected. Disordered eating among female college athletes has been reported to range from 15-62%, an amenorrhea has been reported in up to 66% of female athletes, compared to only about 5% or less in the general population. Common characteristics


of individuals who develop the Triad include a perfectionist personality, self-critical behaviour, poor self-esteem and depressive symptoms, and individuals may have stress fractures without any significant changes in their training, or multiple or recurring fractures. Patients with the triad present with symptoms such as cold intolerance, fatigue, depression, anaemia, dry skin, constipation, decreased ability to concentrate and light-headedness. Food restriction, intense training and significant loss of body fat upset the bodyâ&#x20AC;&#x2122;s natural hormonal balance, leading to amenorrhea. With the low estrogen levels and often poor intakes of dietary calcium, individuals are then at risk for stress fractures and osteoporosis. This issue is particularly important since individuals with the Triad are generally at an age when they should be achieving peak bone mass. Obstacles that need to be overcome include the beliefs that 1) the loss of regular menstrual cycles mean that the athlete is training at the proper intensity; 2) very low body fat is the key to excellent performance; and 3) the optimal weight for appearance is the same as the optimal weight for performance. The treatment team often consists of the primary care physician as well as a psychologist and dietitian, and family, coaches and trainers need to be involved in the treatment plan. Anorexia Athletica (AA) is differentiated from an eating disorder in that the reduction in body mass and/or the loss in body fat mass are based on performance and not on appearance or excessive concern about body shape. This is not to say that excessive concern about body shape will not develop. In fact, it often does when athletes compare their degree of body fatness with other athletes who may be more successful. Individuals with AA generally initiate dieting and/or overtraining on a voluntary basis or in response to recommendations from coaches or trainers. Loss of body mass and frequent weight cycling are also characteristic of AA. Another distinction from other eating disorders is that eating behaviours associated with AA should no longer be detectable at the end of the athleteâ&#x20AC;&#x2122;s career. Nevertheless, symptoms of AA can certainly overlap those of anorexia nervosa. 3. Body Composition Measurement and Interpretation

Body Composition E 1. Classification of Obese Subjects According to Lean Body Mass Obesity = Excess Body Fat


(Body Fat > 20% in men, > 30% in women) Sarcopenic Obesity (reduced lean mass)

Normal Obesity (proportionate)

Hypermuscular Obesity (increased lean mass)

Increased lean mass as well as fat mass is seen in obese individuals. In 1964 Forbes reported that lean tissue in obese children was increased compared to non-obese peers (2). Drenick (3), using total body potassium, found increased lean tissue in obese adults (3). Webster et al. measured the body composition of 104 obese and normal weight women by densitometry (4). They reported that the excess body weight of the obese over non-obese women consisted of 22 to 30% lean and 70 to 78% fat tissue. Forbes and Welle (5) examined data on lean body mass in obese subjects collected in their laboratory or published in the literature. Their own data demonstrated that 75% of the obese population had a lean-toheight ratio that exceeded 1 standard deviation (SD) and that more than half exceeded 2 SD. A review of the literature supported these observations and determined that the lean body mass could account for approximately 29% of excess weight in obese patients. A proportionate increase of lean body mass of approximately 25% is considered normal. Deviations both above and below this amount of lean mass are observed on clinical grounds based on various etiologies listed below (see Table Two below). An example of data collected in the UCLA High Risk Breast Cancer Clinic is shown in Table Three below.

TABLE TWO Etiologies of Sarcopenic and Hypermuscular Obesity Sarcopenic Obesity • • • • • • •

Chronic Use of Corticosteroids Prolonged Inactivity or Bed Rest Hypogonadism Hypopituitarism Neuromuscular Diseases Menopause and Age-Related Hypogonadism Genetic

Hypermuscular Obesity • Childhood Onset Severe Obesity • Use of Anabolic Androgens • Hyperandrogenism in Females • Athletics (e.g. football, wrestling, weightlifting)


â&#x20AC;˘

Genetic TABLE THREE

Body Mass and Percent Body Fat in Women at Increased Risk of Breast Cancer (From Heber et. al. American Journal of Clinical Nutrition, 1996). n=28

Age (yr)

Mean + SD 36.8+6.4

Wt. (lbs) 137.8+1.9

Ht. (in) 65.3+2.7

BMI (wt/ht2) 22.9+3.1 (nl < 27)

Body Fat (%) 34.6+4.8 (nl 22-28%)

E.2 RMR and Predicted Weight Loss from Lean Body Mass Lean body mass is clinically important for two reasons. First, lean body mass predicts energy expenditure and, thereby, the predicted rate of weight loss on a given calorically-restricted diet (10). Secondly, lean body mass can be used to diagnose increased or decreased lean body mass. In the first instance, the increased lean body mass can be used to calculate a more appropriate target weight than would be predicted from ideal body weight tables. In those subjects with reduced lean body mass, a program of aerobic and heavy resistance training can be initiated to provide for an increase in lean body mass and energy expenditure. In both markedly obese individuals and individuals with decreased lean body mass, there is linear relationship (Sterling-Pasmore Equation) of lean body mass to energy expenditure (ca. 13.8 Kcal/day/lb lean body mass). This represents approximately 90% of total energy expenditure in a sedentary obese individual, and provides a good clinical estimate of maintenance calories in my clinical experience. E. 3 Basic Science behind Bioimpedance The principle behind bioelectrical impedance analysis is that the fat tissues of the body do not conduct electrical impulses as well as lean tissues, such as muscle, which are 70% water. While there are many ways to measure bioimpedance, the most widely accepted method involves the placement of four skin paste electrodes similar to those used to obtain electrocardiograms. These are placed at set points on one arm and one leg. By separating the electrodes a known


distance based on the height of the individual which is provided to the computer in the analyzer, it is possible for the bioimpedance analyzer to quantitatively measure the electrical characteristics of the body. This can then be used to calculate lean body mass and fat mass as described below: The impedance meter is a simple electrical circuit with the following characteristics:

Lean Tissue  Resistor (at low and high frequencies)  Input 

 Output  Resistor and Capacitor (at mid-range frequency)

Lean Tissue Fat Tissue

This type of circuit has a frequency-dependent impedance based on the resistance and capacitance (reactance) of the circuit elements, which are fat and lean tissue in this case. As the frequency is increased the circuit acts more like a simple resistor, and electricity travels through the circuit easily. At low frequencies it acts more like a capacitor until at 0 Hz (cycles/sec) there is no circuit flow and the impedance approaches infinity. All bioimpedance analyzers use an equation such as the one shown below. The Biodynamics impedance analyzer in particular uses four sets of equations to be able to predict lean body mass with different constants for different body types. LBM = (A X Ht2) + (B X Wt) + (C X Age) + (D X R) + E Where: LBM= lean body mass Ht2 = the height squared in units the machine reads either cm. or inches Wt = weight in pounds or kilograms


Age = age in years since lean body mass tends to decrease with age R = bioimpedance in ohms. The reactance is not used but by convention the bioimpedance is read at 50 Hz. Some variable frequency machines are available which claim to represent extracellular and intracellular water by measuring impedance at different frequencies. Data Provided By a Manufacturer on Correlation with Underwater Weighing (Bioanalogics, Inc.) Clinical Results Percent Body Fat R correlation SEE (% body fat) Sample Size

Men 4.3-37.1 0.98 1.50% 198

Women 12.0-45.5 0.96 1.62% 226

E. 4 Challenges in the Clinical Use of Bioelectrical Impedance During the first week of caloric restriction, there is a loss of body weight in excess of the loss of lean and fat tissue due to a diuresis. If patients are measured at their first visit and then weekly thereafter, it is possible to find that patients are apparently gaining fat as they lose weight using bioelectrical impedance. Since lean body mass is assessed based on both body water and muscle, the loss of water leads to an apparent decrease in lean body mass which in most cases exceeds the loss of fat in the first week of dieting leading to an increase in percent body fat (11). I have found the bioelectrical impedance measurement most useful at the first visit for assessing type of obesity (usual, decreased lean mass, increased lean mass, or fat maldistribution), and not useful for multiple serial determinations. In fact, I explain to patients that the machine is not accurate enough to pick up small changes, and delay repeating the measurement until the patient has reached a weight close to target weight. A second potential problem is overemphasis on the quantitative accuracy of body fat estimation. Small changes cannot be measured using this device. It is important to stress this fact to patients. The changes observed in percent fat often don't impress patients as much as the ratio of the absolute change in fat mass in pounds compared to changes in lean mass. E.5 Future Research and Other Methods There should be standards set for calibrating machines from different manufacturers. There are a number of laboratories that have multiple methods for measuring body composition including total body potassium, underwater weighing, TOBEC, DEXA, and deuterium dilution. Each of these has drawbacks and strong points, but none is the gold standard. The only perfect method is carcass analysis


and that can only be done once. The table below shows the methods and the principles underlying their determination. They correlate with one another but do not give the exact same measurements of body composition. Total Body Potassium

Detects natural K 39 decay in body from potassium assumed to be in muscle. Assumes potassium concentration of muscle is constant – not always true in malnutrition. Body fat attenuates signal so poor in obesity

DEXA Scan

X-ray absorptiometry of body on scan table Assumes density of muscle and fat different

TOBEC

Body passes through magnetic field weakening it proportional to conductivity of the body. Uses magnetic field for bioimpedanceSimilar problems to bioimpedance

Underwater Weighing

Weight underwater compared to land is a function of body density. Air trapped in lungs affects density

Deuterium Dilution

Exact volume of deuterium diluted into the body water. Water volume not exactly equivalent to lean tissues similar problems to bioimpedance.

BOD POD

Air displacement in a closed chamber with scale in the seat. Similar problems underwater weighing.

4. Fundamentals o f Cellular Nutrition Diets are made up of numerous foods in varied proportions that are prepared in many different ways, but ultimately the purpose of foods is to contribute energy to the body to support basic cellular energy needs. How that energy is provided as foods which are made up of the basic macronutrients – protein, carbohydrate, and fat – plays a major role in determining the impact of dietary patterns on health and disease. Within each category of macronutrient,

to


there are marked differences in how different food sources are digested, absorbed, and metabolized. It is critical to understand the impact of the specific food sources of these macronutrients. Foods can be grouped according to their content of macronutrients combined with their traditional use in an ethnic or societal geographic cuisine. Food groupings such as the basic four food groups [1) Fruits and Vegetables 2) Grains and Cereals, 3) Dairy, and 4) Meat, Beans, Nuts, and Cheese] classify foods of very different composition together such as red meat and ocean-caught fish or muffins and whole-grain bread. However, considerations of chemical structure, digestibility, metabolism and functionality contribute to what is called the quality of the diet overall as well as for individual macronutrients. B2. The Quality of the Diet: Good vs. Bad The quality of dietary macronutrients, such as the ratio of n-3 fatty acids to n-6 fatty acids or of whole grains to refined grains complicates the basic considerations of the effects of diet on the incidence of chronic diseases and efforts to organize dietary interventions designed to reduce risk. An additional and important consideration is the presence of phytochemicals in fruits, vegetables and whole grains leading to their designation in some cases as functional foods. The term “functional food” indicates the presence of bioactive substances that affect physiology or cellular and molecular biology. The term “quality” implies that a value judgment is being leveled against a particular food. While there is a hierarchical ranking of fats, carbohydrates, and proteins common to the disease prevention literature, the mechanisms underlying the differences among foods which provide protein, fat, and carbohydrate to the diet are simply analyzed in light of fundamental principles of nutrition. Taken together these aspects of foods contribute to the assessment of the quality of the diet. The lowest quality foods are called junk foods, since they are high in energy density but low in nutrient density (e.g. French fries). It has been said that there are no junk foods but simply junk diets. Obviously, if one combines enough junk foods, it results in a junk diet. B.3 Energetics and obesity Among species, smaller surface area animals such as mice burn more energy at rest per unit body mass than large mammals such as elephants. Children have higher metabolic rates than adults per unit body mass. Within the same species there can be significant variations in metabolic rates. For example, the sedentary and overfed laboratory rat has a higher metabolic rate than the desert rat that is better-adapted to starvation (Kalman et al., 1993). Energy efficiency may vary as well among humans. There is evidence that the postobese adult may have a lower metabolism than a never-obese individual of the same size. However, the impact of excess energy is modulated by the location of


excess body fat and its effects on hormones and inflammatory cytokines. Therefore, while energy balance is critical, it is not sufficient for an understanding of the effects of nutrition on disease risk. Since obesity results from an imbalance of energy intake and expenditure, certain dietary factors have been identified as contributing to obesity. These include hidden processed fats in foods, added refined sugars in foods, and a high glycemic load diet rich in refined carbohydrates. Therefore, the quality of the diet in terms of nutrient density can contribute to the tendency of a dietary pattern to promote the development of obesity in genetically susceptible individuals. Low energy density foods include all fruits and vegetables, generally due to their high water content. High energy density foods include red meats, fats, cheeses, pastries, cookies, cakes, ice cream, snack chips, some fruit juices, and refined grains. B.4 Protein and Its Role in Cellular Nutrition Proteins are involved in the growth, repair and replacement of tissue, and serve numerous functions in the body as enzymes, antibodies, hormones, regulators of fluid and acid-base balance, and as integral parts of most body structures including skin, muscle and bone. Within each cell, there is a continuous process of synthesis and breakdown of proteins in the body, referred to as protein turnover. The rate of protein turnover affects organ protein mass, body size, and ultimately the bodyâ&#x20AC;&#x2122;s protein and amino acid requirements (Matthews, 1999; Fuller, 2000). The amino acids are the basic units in protein metabolism, and all have the same basic structure with a central carbon atom with a hydrogen, an amino group, and an acid group attached to it. Attached to the fourth site on the carbon atom is a distinct side chain, which defines the amino acid. Cells link these amino acids in an infinite variety to create proteins which become metabolically essential compounds. B.4.1 Protein Quality There are 21 amino acids in human proteins, and 12 of these are synthesized by the body and are therefore known as nonessential amino acids. The nine remaining amino acids (histidine, isoleucine, leucine, lysine, methionine, phenylalanine, threonine, tryptophan, and valine) are either not made by the body or are not made in sufficient quantities to meet needs, and are thus termed essential amino acids. The proper balance and sufficient intake of essential amino acids, along with an adequate amount of nitrogen for the production of nonessential amino acids, is required for proper protein nutriture. (Berdanier, 2000)


In order to manufacture proteins, cells require all the needed amino acids simultaneously with adequate nitrogen-containing amino groups for the manufacture of the non-essential amino acids. The amino acid composition of a food can vary widely, and determines the nutritional quality of the dietary protein. Foods that contain essential amino acids at levels that facilitate tissue growth and repair are known as complete proteins and are supplied in the diet from animal sources and soy protein. There are several ways of measuring protein quality. Most commonly, the term biological value is used, which is a measure of the efficiency of a given protein in supporting the bodyâ&#x20AC;&#x2122;s needs. Complete proteins have a high biological value, which is an expression of the amount of nitrogen absorbed relative to the amount of nitrogen retained by the body. All protein sources are compared with egg white, which provides the most complete protein and has the highest biological value of 100, indicating that 100 percent of the nitrogen absorbed is retained. A low concentration of one or more essential amino acids in a food lowers its biological value. With the exception of soy, most plant proteins are deficient in one or more essential amino acids and are therefore regarded as incomplete. However, the biological value of incomplete proteins can be improved by combining two proteins that are complementary so that those essential amino acids lacking or deficient in one protein are provided by the other when they are combined. In this way the two complementary proteins together provide all the essential amino acids in ratios ideal for human protein utilization. (Kreutler and Czajka-Narins, 1987; Lappe, 1971; Matthews, 1999). For example, the combination of corn (limited in lysine) with beans (limited in methionine) results in a high-quality protein food combination. Thus, the requirement for adequate essential amino acids can be met in a vegetarian diet by mixing foods of complementary amino acid composition. (Berdanier, 2000; Committee on Diet and Health, 1989; Lappe, 1971)

A Few Facts on Amino Acids There are twenty-one common (non-essential) amino acids and nine essential amino acids. Essential amino acids are those that cannot be synthesized from other amino acids, but must be consumed in the diet. The usual way that nonessential amino acids are formed is by metabolism of other amino acids. All amino acids have a basic structure of an alpha-amino nitrogen and carboxylic acid. What defines their identity is the side chain denoted as R in the diagram below:


R-C–C–O–O–H NH2 Some amino acids are called conditionally essential, because they must be consumed in the diet during growth to provide adequate growth rates, but become non-essential in adults who are not growing. One such amino acid is histidine which is essential for growing rats but not adult rats. Much of the data on essentiality of amino acids is obtained in rats, where single amino acid elimination is a way of determining whether a given amino acid is essential. For example lysine and threonine cannot be made from other amino acids by transamination and must be included in the diet. Essential Amino Acids

Non-Essential Amino Acids

Histidine Isoleucine Leucine Lysine Methionine Phenylalanine Threonine Tryptophan Valine

Alanine Arginine Asparagine Aspartic Acid Cysteine Glutamic Acid Glutamine Glycine Proline Serine Taurine Tyrosine

B.4.2 Protein Requirements. The US food supply can provide an average of 102 g of protein per person per day (Nationwide Food Consumption Survey, 1984). Actual daily protein consumption ranges from 88 to 92 g for men and from 63 to 66 g for women (McDowell et al., 1994). Animal products provide 75% of the essential amino acids in the food supply, followed by dairy products, cereal products, eggs, legumes, fruits, and vegetables (McDowell et al., 1994). The recommended daily allowance (RDA) for protein of high biological value for adults, based on body weight, is 0.8 g/kg (National Research Council, 1989) or 0.36 g/lb. However, the RDA is set to meet the needs of a defined population group as a whole rather than indicating individual requirements. In a recent report concerning Dietary Reference Intakes, the Acceptable Macronutrient Distribution Range (AMDR)


was set at 10-35% of total calories from protein. The AMDR is defined as the acceptable range of intakes for protein associated with reduced risk of chronic disease while providing intakes of essential nutrients (Barr et al., 2003). This range was largely set so that the intake of other macronutrients in the diet would be in an acceptable range. There are many conditions in which extra protein is needed, including periods of growth, pregnancy, lactation, intense strength and endurance training and other forms of physical activity, and possibly in the elderly (Campbell et al., 1994). Additionally, there is recent research into the role of protein in the regulation of long-term energy balance, maintenance of body weight and satiety (see Role in Satiety, below). B.4.3 Optimum Protein Intake Given the variation in the needs for protein throughout the life cycle, there is an individual optimum intake that exists based on lean body mass and activity levels. However, optimal intakes are difficult to determine based on the existing science base in nutrition. In 1977, Garza et al. studied a small number of healthy volunteers and found that 0.8 g/kg/day resulted in positive nitrogen balance. Subsequent studies in endurance athletes found that more than 1 gm/kg/day was required for positive nitrogen balance (Tarnopolsky, 2004 ) and studies in weightlifters indicated that more than 2 gm/kg/day were needed to achieve positive nitrogen balance (Tarnopolsky et al., 1992). Therefore, while the DRI, which is the same as the RDA, is set at 56 gm/day for men consistent with the 1977 study, the allowable range of macronutrient intake is broad (10 to 35 percent of total calories) enabling some individual adjustment for optimal intakes both to control hunger and to provide support to lean tissues. B.4.4 Proteinâ&#x20AC;&#x2122;s Role in Satiety. In comparison with carbohydrate or fat, protein provides a stronger signal to the brain to satisfy hunger. While the mechanism of action is unknown, it has been suggested that either single amino acids or small peptides enter the brain to elicit their effects and several amino acids, including tryptophan, phenylalanine, and tyrosine, have been theorized to affect the hunger control mechanisms once they cross the blood-brain barrier. Small differences in the rates at which proteins release their amino acids into the blood stream may also affect satiety. In subjects consuming high protein meals compared with high carbohydrate meals fed ad libitum, a voluntary reduction in energy consumption has been observed. Researchers in the Netherlands (Westerterp-Plantenga et al., 1999) have studied the effects of protein on hunger perceptions by studying two groups of subjects in a whole body energy chamber under controlled conditions for over 24 hours. Subjects were fed isocaloric diets which were either high-protein/high-


carbohydrate (protein/carbohydrate/fat, percentage of calories 30/60/10) or highfat (protein/carbohydrate/fat, percentage of calories 10/30/60). Significantly more satiety was reported by subjects on the high-protein/high-carbohydrate diet. At the same time, hunger, appetite, desire to eat, and estimated quantity of food eaten were significantly lower in this group, with less hunger both during and after the high-protein meals. The level of protein in the diet may also impact maintenance of body weight after weight loss. After following a very low energy diet for four weeks, subjects who consumed a 20% higher intake of protein than controls (15 % vs 18% of energy) showed a 50% lower body weight regain, only consisting of fat-free mass, with increased satiety and decreased energy efficiency during a three-month maintenance period. (Westerterp-Plantenga et al., 2004). Similar studies have reported improved weight loss and fat loss in subjects consuming a high protein diet vs a control diet (25% vs 12% energy from protein) ad libitum, due to a reduction in daily calorie intake of approximately 16% (Skov et al., 1999) and improved utilization of body fat with maintenance of lean body mass in subjects consuming 32% of energy from protein compared with controls who consumed 15% of calories as protein (Layman et al., 2003). A similar study comparing diets with 15 percent vs. 30% of calories from protein found that while weight loss in the two groups was similar over the 6-week trial, diet satisfaction was significantly greater in those consuming the higher protein diet (Johnston et al., 2004). A meta-analysis of studies (Eisenstein et al., 2002) concluded that, on average, high-protein diets were associated with a nine percent decrease in total calorie intake. While the role of protein in affecting overall calorie intake and in body weight regulation in comparison to fat and carbohydrate needs further investigation, the evidence is strong that protein affects hunger signaling mechanisms in the brain, induces thermogenesis and contributes to the building and maintenance of lean body mass. B.5 Fats in Cellular Nutrition Fats are a subset of the lipid family, which includes triglycerides (fats and oils), phospholipids and sterols. Fats play an extremely important role in energy balance by enabling efficient the storage of calories in adipose tissue. It is possible for the mythical 70 kg man to carry 130,000 Calories in 13.5 kg of fat tissue compared to only 54,000 Calories stored as protein in an equivalent weight of lean tissue. This efficient storage is accomplished both by largely excluding water from adipose tissues and by storing energy in the chemical bonds of very long chain fatty acids. The typical fatty acids found in digested and stored fat range between 16 and 22 carbons in length. Triglycerides are the chief form of fat in the diet and the major storage form of fat in the body and are composed of a molecule of glycerol with three


fatty acids attached. The principal dietary sources of fat are meats, dairy products, poultry, fish, nuts, and vegetable oils and fats used in processed foods. Vegetables and fruits contain only small amounts of fat, so that vegetable oils are only sources of fat due to processing of vegetables. The most commonly used oils and fats for salad oil, cooking oils, shortenings and margarines in the U.S. include soybean, corn, cottonseed, palm, peanut, olive, canola (low erucic acid rapeseed oil), safflower, sunflower, coconut, palm kernel, tallow and lard. These oils contain varying compositions of fatty acids which have particular physiological properties. The fats stored in tissues reflect to a certain extent the fats in the diet. Humans synthesize saturated fats (e.g. palmitic acid) from carbohydrates, but the polyunsaturated essential fats (linoleic and linolenic acids) must be taken in from the diet and the balance of these fats and the metabolic products of these fats reflect short-term and long-term dietary intake. There is a statistically significant but poor correlation between adipose tissue fatty acid profiles and dietary fatty acid intake as measured on a food frequency questionnaire (London et al., 1991). Red blood cell membranes change their composition in about three weeks. However, it is clearly possible to change the amount of fatty acids in tissues (Bagga et al., 1997) and total quantitative fatty acids can be altered by dietary intervention. The quality of fats in the diet is defined as that ratio of fatty acids that can be measured in plasma and tissues. B.5.1 Fatty Acid Structure and Classification Fatty acids are organic compounds composed of a carbon chain with hydrogens attached at one end and an acid group at the other. Most naturally occurring fatty acids have an even number of carbons in their chain, up to 24 carbons in length, with 18-carbon chains the most abundant fatty acids in the food supply. Fatty Acids in Dietary Fats

                  


Saturated fatty acids are completely saturated with hydrogens. Those fatty acids lacking two hydrogen atoms and containing one double bond are monounsaturated fatty acids, and polyunsaturated fatty acids contain two or more double bonds in the carbon chain. The degree of saturation influences the texture of fats so that, in general, polyunsaturated vegetable oils are liquid at room temperature and the more saturated fats, most of which are animal fats, are solid. Some vegetable oils such as palm and coconut oils are highly saturated, and liquid oils can by hydrogenated in the presence of a nickel catalyst to produce a firmer fat. The nomenclature of fatty acids is based on location of the double bonds: an omega-3 fatty acid has its first double bond three carbons from the methyl end of the carbon chain. Similarly, an omega-6 fatty acid has its double bond six carbons from the methyl end. Fatty acids are also denoted by the length of the carbon chain and the number of double bonds they contain, such that linoleic acid is an 18:2 fatty acid which contains 18 carbons and two double bonds. The human body requires fatty acids and can manufacture all but two essential fatty acids: linoleic acid and linolenic acid (18:3). (See Figure 1, below) Omega-3 fatty acids possess anti-inflammatory, antiarrhythmic and antithrombotic properties and have been shown to reduce the risk for sudden death caused by cardiac arrhythmias and decrease mortality from all causes in patients with coronary heart disease. Conversely, the omega-6 fatty acids, obtained in the diet primarily from vegetable oils such as corn, safflower, sunflower and cottonseed, are proinflammatory and prothrombotic. Fish and fish oils are the richest sources of the omega-3 fatty acids eicosapentaenoic acid (EPA) and docosshexaenoic acid (DHA) and are also present in algae. Green leafy vegetables, nuts, seeds and soybeans contain the omega-3 fatty acid alpha-linolenic acid (AHA). The increased consumption in the US of omega-6 fats from vegetable oils and grain-fed animals has led to a drastic increase in the ratio of omega-6 to omega-3 fatty acids in the diet from an estimated 1:1 in early human diets to a ratio exceeding 10:1 today (Simopoulos, 2001). A great way to help reduce inflammation in the joints is to lower your total dietary fat while supplementing with about 3 grams per day of a fish oil supplement such as Herbalifeline. B.5.2 Fatty Acids as Cellular Signals Increasing evidence from animal and in vitro studies indicates that omegaâ&#x20AC;&#x201C; 3 fatty acids, especially the long-chain polyunsaturated fatty acids EPA and DHA, present in fatty fish and fish oils inhibit carcinogenesis (Karmali et al., 1984; Lindner, 1991; Rose et al., 1991; Tsai et al., 1998; Boudreau et al., 2001;


Narayanan et al., 2001). Several molecular mechanisms have been proposed for the influences on the process, including suppression of arachidonic acidderived eicosanoid biosynthesis (Rose, 1999; Okuyama, 1996) and influences on transcription factor activity, gene expression, and signal transduction pathways (Bartsch et al., 1999). The peroxisome proliferator-activated nuclear receptors (PPAR ι,δ, γ ) are activated by polyunsaturated fatty acids, eicosanoids, and various synthetic ligands (Willson et al., 2000). Consistent with their distinct expression patterns, gene-knockout experiments have revealed that each PPAR subtype performs a specific function in fatty acid balance including breaking down fatty acids or stimulation of metabolism of the fatty acids within the cells of the body. B.6 Carbohydrates in Cellular Nutrition As with proteins and fats, one can consider the quality of carbohydrates based on the source of the carbohydrates (fruits, vegetables or whole grains vs. refined grains and simple sugars) and their digestibility (soluble vs. insoluble fiber). A quantitative approach to the analysis of dietary carbohydrate has been developed based on glycemic index and glycemic load as discussed below. B.6.1 Sugars and Starches. Simple carbohydrates are present in foods as mono- or di-saccharides, and are naturally present such foods as fruit and milk. Glucose, fructose and galactose are the most common monosaccharides in the human diet and combine to form the disaccharides sucrose (glucose + fructose), lactose (glucose + galactose) and maltose (glucsose + glucose). Oligosaccharides are short chains of 3-10 sugar molecules, and the most common ones, raffinose and stachyose, are found in beans, peas and lentils. Polysaccharides are starches which contain more than 10 sugar molecules, found in wheat, rice, corn, oats, legumes and tubers. Starches form long chains that are either straight (amylose) or branched (amylopectin). Amylose and amylopectin occur in a ratio of about 1:4 in plant foods. While there are several dietary factors that contribute to obesity, a dietary pattern that is rich in sugars and starches is considered a risk factor for obesity, whereas a high intake of nonstarch polysaccharides in the form of dietary fiber is considered protective (Swinburn et al., 2004). The typical Western diet is high in refined starches and sugars which are digested and absorbed rapidly, resulting in a high glycemic load and increased demand for insulin secretion. This in turn promotes postprandial carbohydrate oxidation at the expense of fat oxidation. Both acute (Ludwig et al., 1999; Febbraio et al., 2000) and short-term studies (Agus et al., 2000; Howe et al., 1996) indicate that a dietary pattern that produces a high glycemic response affects appetite and promotes body fat storage.


However, diets based on high-fiber foods that produce a low glycemic response can enhance weight control because they promote satiety, minimize postprandial insulin secretion, and maintain insulin sensitivity. (Brand-Miller et al., 2002). This is supported by several intervention studies in humans in which energy-restricted diets based on low glycemic index foods produced greater weight loss than did equivalent diets based on high glycemic index foods. Longterm studies in animal models have also shown that diets based on high glycemic index starches promote weight gain, visceral adiposity, and higher concentrations of lipogenic enzymes than do isoenergetic diets with a low glycemic index which are macronutrient-controlled. (See below for a full explanation of glycemic index and glycemic load). B.6.2 Soluble and Insoluble Fiber Insoluble dietary fibers such as cellulose and lignins are not digested in the intestine and pass in the stool intact. These fibers trap water and increase fecal weight, and accelerate transit time in the gastrointestinal tract, thus promoting regularity. Soluble carbohydrates such as pectin, gums and β-glucans are digested by bacteria in the colon. These fibers delay glucose absorption, and are able to bind bile acids in the gastrointestinal tract, thus reducing serum cholesterol levels. Ancient humans ate a great deal of fiber, estimated at over 50 grams per day, whereas modern humans consume on average 10 to 15 grams per day. Eating fruits and vegetables, whole grains and adding fiber to a goal of 25 grams per day will help to control absorption of glucose and provide the overall diet with a healthy glycemic load. Fiber supplements such as those from Herbalife can help you reach this goal.

B.6.3 Glycemic Index and Glycemic Load. Conventional approaches to weight loss have focused on decreasing dietary fat, due to its high calorie density. However, the relationship between dietary fat and obesity has been brought into question for several reasons. Low fat diets have been shown to produce only modest weight loss, and prospective epidemiological studies have not been able to consistently correlate dietary fat intake with weight. Despite a decrease in fat consumption as a percentage of total calories and widespread availability of low-fat and fat-free foods, obesity prevalence in the United States has risen dramatically since the 1970s (Putnam and Allshouse, 1999). At the same time, carbohydrate consumption has increased, and most of this increase has been in the form of refined starches and concentrated sweets with a high glycemic index (GI) and/or glycemic load (GL).


In 1981, Jenkins et al introduced the glycemic index as a system for classifying carbohydrate-containing foods based upon their effect on postprandial glycemia (Jenkins et al., 1981). The glycemic response to the ingestion of 50 grams of available carbohydrate from the test food is compared to the response from the ingestion of 50 grams of the reference food (glucose or white bread), and the glycemic index is expressed as the area under the glucose response curve for the test food divided by the area under the curve for the standard, multiplied by 100. However, the amount of carbohydrate in 50 grams of a given food will vary depending upon the food, and this observation led to the introduction of the concept of glycemic load. This is an expression of the glycemic index of the food multiplied by the carbohydrate content of the food, and takes into account the differences in carbohydrate content among foods (Liu, 1998). Foods with a high index but with relatively low total carbohydrate content, such as carrots, have a low glycemic load. In general, fruits, non-starchy vegetables, nuts and legumes have a low GI. (See Table 1, below)


One problem with the GI is that it only detects carbohydrate quality not quantity. A GI value tells you only how rapidly a particular carbohydrate turns into sugar. It doesn't tell you how much of that carbohydrate is in a serving of a particular food. You need to know both things to understand a food's effect on blood sugar. The most famous example of this is the carrot. The form of sugar in the carrot has a high glycemic index, but the total carbohydrated content of the carrot is low so it doesnâ&#x20AC;&#x2122;t add a lot of calories. A low Glucose Load (GL) is less than 16, and this has been found to be the most important variable in studies of populations and their risk of chronic disease. You are not going to be able to eat all low GL foods, but it is important to know both the GL and the Calories that the food provides. The problem with GL is that fatty foods which carry lots of calories have a lower glycemic index. Fatty foods can still add calories to the diet even though they have a low glycemic index.

GLYCEMIC INDEX, GLYCEMIC LOAD AND CALORIES The GI, GL, and total calories of foods are listed here. The GI is of foods based on the glucose indexâ&#x20AC;&#x201D;where glucose is set to equal 100. The other is the glycemic load, which is the glycemic index divided by 100 multiplied by its available carbohydrate content (i.e. carbohydrates minus fiber) in grams. (The "Serve size (g)" column is the serving size in grams for calculating the glycemic load.) Except as noted, each of the G.I. values shown below are based on the 120 studies in the professional literature referenced in the American Journal of Clinical Nutrition, July 2002. LOW GI

(<55) and LOW GL (< 16) FOODS

Lowest Calorie ( 110 calories per serving or less ) APPLE BANANA CHERRIES* GRAPEFRUIT KIWI MANGO ORANGE PEACH PLUMS STRAWBERRIES TOMATO JUICE

GI 40 52 22 25 53 51 48 42 39 40 38

GL 6 12 3 5 6 14 5 7 5 1 4

CALORIES 75 90 85 75 45 110 65 70 70 50 40


Most Other Vegetables NON-FAT MILK

<20 32

<5 4

40 90

Moderate Calorie ( 110 to 135 calories per serving or less) APPLE JUICE GRAPEFRUIT JUICE PEAR PEAS PINEAPPLE JUICE WHOLE GRAINBREAD SOY MILK

GI 40 48 33 48 46 51 44

GL 12 9 10 3 15 14 8

CALORIES 135 115 125 135 130 120 130

Higher Calorie (160 to 300 calories per serving) GI GL CALORIES BARLEY 25 11 190 BLACK BEANS 20 8 235 GARBANZO BEANS 28 13 285 GRAPES* 46 13 160 KIDNEY BEANS 23 10 210 LENTILS 29 7 230 SOYBEANS 18 1 300 YAM 37 13 160 HIGH GI ( >55) BUT LOW GL (< 16) FOODS All Low Calorie 110 or less

APRICOTS ORANGE JUICE* PAPAYA PINEAPPLE PUMPKIN SHREDDED WHEAT TOASTED OATS WATERMELON

GI

GL

57 57 60 59 75 75 74 72

6 15 9 7 3 15 15 7

CALORIES 70 110 55 75 85 110 110 50


Low GI and Low Gl - But High Fat and High Calorie CASHEWS* PREMIUM ICE CREAM LOW FAT ICE CREAM PEANUTS* POPCORN FULL FAT POTATO CHIPS WHOLE MILK VANILLA PUDDING FRUIT YOGURT* SOY YOGURT

GI 22 38 37-50 14 72 54 27 44 31 50

GL 4 10 13 1 16 15 3 16 9 13

CALORIES 395 360 220 330 110 345 150 250 200+ 200+

HIGH GI > 55 HIGH GL > 16 Includes Typical Trigger Foods, Many Higher Calorie

BAKED POTATO BROWN RICE COLA* CORN CORN CHIPS* CORN FLAKES CRANBERRY JUICE CREAM OF WHEAT CROISSANT FRENCH FRIES* MAC ‘N’ CHEESE* OATMEAL PIZZA* PRETZELS* RAISIN BRAN RAISINS SODA CRACKERS* WAFFLES WHITE BREAD* WHITE RICE

GI

GL

85 50 63 60 63 92 68 74 67 75 64 75 60 83 61 66 74 76 73 64

34 16 33 20 21 24 24 22 17 25 46 17 20 33 29 42 18 18 20 23

CALORIES 220 215 200 130 350 100 145 130 275 515 285 140 300 115 185 250 155 150 160 210


The intake of high GI/GL meals induces a sequence of hormonal changes, including an increased ratio of insulin to glucagon, that limit the availability of metabolic fuels in the post-prandial period and promote nutrient storage (Ludwig, 2002) and would be expected to stimulate hunger and promote food intake. Short-term feeding studies have demonstrated less satiety and greater voluntary food intake after consumption of high GI meals as compared to low GI meals (Ludwig et al., 1999), for example, the demonstration of prolonged satiety after consumption of a low GI bean puree vs a high GI potato puree (Leathwood and Pollett, 1998). Weight loss on a low calorie, reduced fat diet may be enhanced if the diet also has a low GI (Slabber et al., 1994) and even when energy intake is not restricted, low GI and/or low GL diets have been shown to produce greater weight loss than conventional low fat diets (Ebbeling et al., 2003). Additionally, subjects consuming a low GI diet ad libitum have been reported to experience a spontaneous 25% reduction in energy intake, with significant reductions in body weight and waist and hip circumference when compared with controls (Dumesnil et al., 2001). B. 7 Functional Foods Functional foods contain bioactive substances and have effects on health and physiological function beyond simply providing calories. While many of the foods reviewed above fit this definition (e.g. n-3 fatty acids), the foods reviewed in this section have received attention as foods and food ingredients for health. They are contained in Herbalife products. For example, soy protein is a major ingredient of the Formula 1 Protein Drink Mix used in ShapeWorks and the Performance Protein Powder is made of soy protein and whey protein. B.7.1 Soy Protein. Soy protein is the highest quality protein found in the plant kingdom, and it is eaten by 2/3 of the worldâ&#x20AC;&#x2122;s population. Interest in soy proteins and cancer prevention arose from the observation that naturally occurring chemicals within soy protein called soy isoflavones were able to inhibit the growth of both estrogen-receptor positive and negative breast cancer cells in vitro (Peterson and Barnes 1996). In addition, the studies of populations eating soy protein indicated that they had a lower incidence of breast cancer and other common cancers compared to populations such as the U.S. population where soy foods were rarely eaten. These studies provided only supportive evidence for a positive role of soy foods, since the diets of the populations eating more soy protein were also richer in fruits, vegetables and whole cereals and grains by comparison to the U.S. diet. Soy protein naturally contains isoflavones, primarily genistein and daidzein, which are called phytoestrogens. They are usually found in foods linked


to sugars called glycosides and these phytoestrogens act like very weak estrogens or anti-estrogens similar to raloxifene. When primates have a surgical menopause induced and are given estradiol alone or estradiol in combination with soy isoflavones, the isoflavones antagonize the actions of estradiol in the breast and the uterus but demonstrate estrogen-like beneficial activities in the bone, on serum lipids and in the brain. These observations are explained by the existence of two estrogen receptors called alpha and beta. Soy isoflavones bind with very low affinity (1/50,000 to 1/100,000 the affinity of estradiol) to the alphaestradiol receptor, but bind equally well to the beta-estradiol receptor (Clarkson et.al 2001). Soy protein isoflavones have been shown to influence not only sex hormone metabolism and biological activity but also intracellular enzymes, protein synthesis, growth factor action, malignant cell proliferation, differentiation and angiogenesis, providing strong evidence that these substances may have a protective role in cancer (Kim et al., 2002). Soy food intake has also been shown to have beneficial effects on cardiovascular disease, although data directly linking soy food intake to clinical outcomes of cardiovascular disease have been sparse. A recent study among the participants of the Shanghai Women's Health Study, a population-based prospective cohort study of approximately 75,000 Chinese women, documented a dose-response relationship between soy food intake and risk of coronary heart disease, providing direct evidence that soy food consumption may reduce the risk of coronary heart disease in women. (Zhang et al., 2003) B.7.2 Phytochemical-rich Fruits, Vegetables and Grains. Because fruits and vegetables are high in water and fiber, incorporating them into the diet can reduce energy density, promote satiety and decrease energy intake while at the same time providing phytonutrients. Few interventions have specifically addressed fruit and vegetable consumption and weight loss, but evidence suggests that the recommendation to increase these foods while decreasing total energy intake is an effective strategy for weight management. Obesity, while often considered synonymous with overnutrition, is more accurately depicted as overnutrition of calories but undernutrition of many essential vitamins, minerals and phytonutrients. This increased incidence of obesity has been associated with an increased incidence of heart disease, breast cancer, prostate cancer, and colon cancer by comparison with populations eating a dietary pattern consisting of less meat and more fruits, vegetables, cereals and whole grains. The intake of 400600 grams/day of fruits and vegetables is associated with a reduced incidence of many common forms of cancer, heart disease and many chronic diseases of aging (Temple, 2000; Willett, 1994; Willett, 1995)


The common forms of cancer, including breast, colon, and prostate cancer, are the result of genetic-environmental interactions. Most cancers have genetic changes at the somatic cell level which lead to unregulated growth through activation of oncogenes or inactivation of tumor suppressor genes. Reactive oxygen radicals are thought to damage biologic structures and molecules including lipids, protein, and DNA, and there is evidence that antioxidants can prevent this damage. Fruits and vegetables provide thousands of phytochemicals to the human diet and many of these are absorbed into the body. While these are commonly antioxidants, based on their ability to trap singlet oxygen, they have been demonstrated scientifically to have many functions beyond antioxidation. These phytochemicals can interact with the host to confer a preventive benefit by regulating enzymes important in metabolizing xenobiotics and carcinogens, by modulating nuclear receptors and cellular signaling of proliferation and apoptosis, and by acting indirectly through antioxidant actions that reduce proliferation and protect DNA from damage (Blot et al., 1993). Phytochemicals found in fruits and vegetables demonstrate synergistic and additive interactions through their effects on gene expression, antioxidation, and cytokine action. Fruits and vegetables are 10 to 20 fold less calorie dense than grains, provide increased amounts of dietary fiber compared to refined grains and provide a balance of omega-3 and omega-6 fatty acids and a rich supply of micronutrients. Together with Herbalifeline, Herbalifeâ&#x20AC;&#x2122;s Garden 7 provides many of these phytochemicals which can work together with multivitamins for optimum cellular nutrition. Several studies have sought to characterize dietary patterns and relate these patterns to body weight and other nutritional parameters. A prospective study of 737 non-overweight women in the Framingham Offspring/Spouse cohort explored the relationship between dietary patterns and the development of overweight over a 12 year period. Participants were grouped into one of five dietary patterns at baseline, which included a heart healthy pattern (low fat, nutritionally varied), light eating (lower calories, but proportionately more fat and fewer micronutrients), as well as a wine and moderate eating pattern, a high fat pattern and an empty calorie pattern (rich in sweets and fat, and low in fruits and vegetables). Women in the heart healthy cluster consumed more servings of vegetables and fruits than women in each of the other four clusters. Over the 12year period, 214 cases of overweight developed in this cohort. Compared with women in the heart healthy group, women in the empty calorie group were at a significantly higher risk for developing overweight (RR1.4, 95% CI) (Quatromoni et al., 2002). In another analysis of dietary patterns among 179 older rural adults, those in the high-nutrient-dense cluster (higher intake of dark green/yellow vegetables, citrus/melons/berries, and other fruits and vegetables) had lower energy intakes


and lower waist circumferences than those in the low-nutrient-dense cluster (higher intake of breads, sweets, desserts, processed meats, eggs, fats and oil). Those with a low-nutrient-dense pattern were twice as likely to be obese (Ledikewe et al., 2004). Similar observations were reported utilizing data from the Canadian Community Health Survey from 2000-2001. The frequency of eating fruits and vegetables was positively related to being physically active and not being overweight (Perez, 2002). In a controlled clinical trial, families with obese parents and non-obese children were randomized into either a comprehensive behavioral weight management program which featured encouragement to increase fruit and vegetable consumption or to decrease intake of high-fat, high-sugar foods. Over a one year period, parents in the increased fruit and vegetable group showed significantly greater decreases in percentage of overweight than in the group attempting to reduce fat and sugar (Epstein et al., 2001). Current NCI dietary recommendations emphasize increasing the daily consumption of fruits and vegetables from diverse sources such as citrus fruits, cruciferous vegetables, and green and yellow vegetables (Steinmetz and Potter, 1991). The concept of selecting foods by colour was extended in a book for the public to seven different groups based on their content of a primary photochemical family for which there is evidence of cancer prevention potential (Heber and Bower man, 2001).


Why worry about the composition of the diet? The premise is simple: diet is a major etiologic factor in chronic disease. Dietary chemicals change the expression of one's genes and even the genome itself. Genetic variation may explain why two people can eat exactly the same diet and respond very differently. Nutritional genomics emphasizes the interactions at a cellular and molecular level studied through systems biology. Herbalife products provide not only a balance of macronutrients but also vitamins and minerals critical to health as reviewed in the next section. References Agus MSD, Swain JF, Larson CL, Eckert EA, Ludwig DS. (2000). Dietary composition and physiologic adaptations to energy restriction. Am J Clin Nutr 271, 901–907. Bagga D, Capone S, Wang H-J, Heber D, Lill M, Chap L, and Glaspy JA. (1997). Dietary Modulation of Omega-3/omega-6 polyunsaturated fatty acid ratios in patients with breast cancer. J Natl Cancer Inst 89, 1123-1131. Barr SI, Murphy SP, Agurs-Collins TD, Poos MI. (2003). Planning Diets for Individuals Using the Dietary Reference Intakes. Nutr Rev 61,352-360. Bartsch H, Nair J, Owen RW. (1999). Dietary polyunsaturated fatty acids and cancers of the breast and colorectum: emerging evidence for their role as risk modifiers. Carcinogenesis 20, 2209–2218. Berdanier C. (2000). Proteins. In: “Advanced Nutrition: Macronutrients 2nd edition” pp. 130–196. CRC Press, Boca Raton. Blot WJ, Li J-Y, Taylor PR, Guo W, Dawsey S, Wang G-Q, Yang CS, Zheng S-F, Gail M, Li G-Y, Yu Y, Liu B-Q, Tangrea J, Sun Y-H, Liu F, Fraumeni JF, Zhang YH, Li B. (1993). Nutrition intervention trials in Linxiang, China: supplementation with specific vitamin/mineral combinations, cancer incidence, and diseasespecific mortality in the general population. J Nat Cancer Inst 85,1483-1492. Boudreau MD, Sohn KH, Rhee SH, Lee SW, Hunt JD, Hwang DH. (2001). Suppression of tumor cell growth both in nude mice and in culture by n–3 polyunsaturated fatty acids: mediation through cyclooxygenase-independent pathways. Cancer Res 61,1386–1391. Brand-Miller JC, Holt SH, Pawlak DB, McMillan J. (2002). Glycemic index and obesity. Am J Clin Nutr 76,281S-285S.


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Lecture 8 Nutritional Concerns of the Athlete

Optimal nutrition is an essential part of every athlete’s training program.

The primary areas of concern are 1) consuming enough calories to support performance; 2) consuming the correct balance of macronutrients before, during and after exercise and 3) proper hydration. There are other concerns for certain population groups as well, such as vegetarian or vegan athletes, or female athletes – particularly those who compete in sports which focus on weight or build, such as figure skating and gymnastics.

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