5 min
Kevin Hall, fysicus van opleiding en wetenschappelijk onderzoeker aan het Amerikaanse National Institutes of Health, weet biochemische processen droog te koken tot wiskundige modellen waarin controleerbare data passen: echt bewijs. Hij kan uitleggen waarom zijn meetfeiten en modellen de beste benadering zijn van de gecompliceerde werkelijkheid van de dik wordende mens. Dat heeft hem gemaakt tot een belangrijke vertegenwoordiger van de exacte beoefening van voedingskunde, die zo vol zit met hypes, aannames en pseudo-bewijs.
Dit is de eerste van twee artikelen naar aanleiding van Halls internetlezing van 24 juni 2020: Calories, Carbs, or Quality? What matters most for body weight. Deel 1: waarom een calorie-in niet een calorie-uit is.
In zijn webinar (gratis te volgen na inschrijving) neemt Kevin Hall, geen onbekende op Foodlog, zijn publiek mee voor een uurtje waarheidsvinding. Hall is onder kritische volgers van de voedingskunde een held geworden door zijn exacte aanpak en de vaak ontnuchterende uitkomsten die dat oplevert.
Uiteindelijk, zegt Hall, val je op élk dieet evenveel af (of niet), ongeacht welke macronutriënt je uit je eten weert, vet of koolhydraten. Op den duur zijn alle modieuze varianten van het koolhydraatarme dieet tijd-, humeur- en geldverspilling (meer daarover in deel twee van dit tweeluik). Het lichaam zit zo complex en listig in elkaar, dat laat zich niet in de luren leggen door simpele aanpassingen in de voeding. “Voedingskunde is geen rocket science, het is eigenlijk veel moeilijker.”
Nog in 2018 verscheen in het gerenommeerde vakblad JAMA een artikel met de strekking dat als een patiënt elke dag 500 kcal minder eet, hij per week een pond gewicht verliest. Het tellen van calorieën is een effectieve manier om af te vallen, volgens dat artikel, dat aansluit bij de aloude opvattingen over afvallen.
Maar dat klopt helemaal niet en het is ook niet zo moeilijk dat in te zien, aldus Hall. Neem als voorbeeld een man van 100 kilo, die 3000 kcal per dag inneemt. Als hij in het vervolg per dag 2500 kcal zou gaan eten, zou hij volgens deze redenering na vier jaar verdwenen zijn.
Waar komt dan het idee vandaan, dat het stelselmatig minderen met calorieën gewichtsverlies moet opleveren? Omdat de inname van calorieën en de verbranding van calorieën als onafhankelijke systemen gezien worden, die een lineaire relatie hebben, op grond van natuurkundige wetten over het behoud van energie. Maar dat is een verkeerde voorstelling van zaken. Inname en verbruik zijn verbonden door meerdere terugkoppelingen via de werking van hormonen en de hersenen. En dat levert een heel ander beeld op dan ‘calories-in-is-calories-out’. Het is een ‘dynamische vergelijking’, met een non-lineair verloop, betoogt Hall.
Hypothalamus
Een voorbeeld van zo’n ‘feedback loop’ is de werking van het hormoon leptine, dat vrijkomt uit vetcellen. Leptine beïnvloedt de signalen uit de hypothalamus, die het hongergevoel, het energieverbruik en de gewichtscontrole sturen. Daardoor is het verbruik van energie via meerdere vormen van communicatie gekoppeld aan de inname.
Hall gaat verder niet in op hoe het allemaal precies werkt, met die hormonale en neurologische systemen, want daar ligt zijn expertise niet. “Het onderzoek dat ik doe is het kwantificeren van deze terugkoppelingen,” zegt hij. Hall is natuurkundige: “Ik wil naar dit systeem kijken zoals een ingenieur naar zo’n systeem kijkt.”
Door te meten hoeveel er in een systeem gaat en hoeveel eruit komt, kan je zien hoe sterk de terugkoppeling is. Hall en zijn medewerkers keken vooral hoe de verwerking van voedsel door het lichaam reageert op verstoringen van de voeding (verschillende soorten) en op lichamelijke activiteit. Met die gegevens hebben Hall en zijn team wiskundige modellen opgesteld en die gevalideerd met bestaande datasets. Daarmee is onder meer een Body Weight Planner ontwikkeld.
Appetite
Ook de trek in eten is onderhevig aan een terugkoppeling, een appetite feedback control circuit. Om dat systeem te leren kennen, dienden zowel het verbruik als de inname van calorieën die bij dat verbruik horen bekeken te worden. Daarvoor ontwikkelden Hall en zijn medewerkers ook een model, dat nauwkeurig berekende hoeveel calorieën uit voeding met hoeveel calorieën van het verbruik correleren.
Om dat model te valideren, waren nauwkeurige datasets nodig uit onderzoeken naar inname en verbruik van calorieën. Veel data over wat mensen eten zijn gebaseerd op notoir onbetrouwbare enquêtes en zelf ingevulde lijstjes. Mensen geven bijna altijd op minder te hebben gegeten dan ze in werkelijkheid deden. Solide data die voor Hall bruikbaar zijn kwamen pas beschikbaar uit een peperduur onderzoek, waarin deelnemers twee jaar lang precies 25% minder calorieën tot zich namen. Gevoegd bij allerlei gegevens per persoon (leeftijd, geslacht, gewicht, ras) pasten de inname- en verbruikscijfers verrassend goed in het model, met een dagelijkse marge van slechts 40 calorieën.
Goedkoop
Daarmee, zegt Hall, hebben we een goedkoop middel in handen om aan de hand van iemands gewicht uit te rekenen wat diens calorie-inname geweest moet zijn. De andere kant op werkt het model ook: hoeveel calorieën verbruikt iemand? En hoeveel extra gaat hij of zij verbruiken door intensiever te bewegen? Ook dat is niet eenvoudig te bepalen. Het is mogelijk om het precieze energieverbruik van iemand te meten, indirect met allerlei technieken. Maar hoe het gedrag verandert van iemand die op een sportief regime staat, is niet te voorspellen.
De een beloont zichzelf met allerlei lekkers na het sporten, de ander wil zijn harde werken niet ruïneren door een ‘extra stuk pizza’ te nemen. Bovendien kan een groep sportende deelnemers aan een onderzoek moeilijk geblindeerd en gerandomiseerd worden. Er is geen placebo voor lichamelijke activiteit, echt deugdelijk onderzoek naar energieverbruik is vrijwel onmogelijk uit te voeren.
Door te meten hoeveel glucose via de urine wordt uitgescheiden (bij gezonde mensen) kan tegenwoordig bepaald worden hoeveel energie zij verbruiken. Hall c.s. zagen dat het energieverbruik en het daarmee bereikte gewichtsverlies niet voldeed aan de verwachting. De deelnemers aan het onderzoek verloren maar ongeveer een derde van het lichaamsgewicht dat ze op basis van de voorspelling over hun energieverbruik zouden moeten verliezen.
De appetite feedback control laat een opvallende onbalans zien, zegt Hall. Voor elke 95 kcal per kilo verlies aan lichaamsgewicht per dag aan de innamekant staat maar 25 kcal per verloren kilo per dag aan de verbruikskant. Met andere woorden: calories-in en calories-uit staan niet in een 1 op 1 verhouding, maar ongeveer 4 op 1.
Spaarbrander
Wat gebeurt er nu in een lichaam dat lange tijd onderworpen is aan een restrictiedieet? Hall zag in de cijfers dat de trek in eten toenam en dat het lichaamsgewicht minder snel afnam. Ook dat alleen volhouden van het dieet niet voldoende is om te blijven afvallen. Om de zoveel tijd bereikt het afvallen een ‘plateau’ en moeten het dieet strenger en de lichamelijke activiteit intensiever worden om meer gewicht te verliezen. Wat Hall hier waarnam, bevestigt de ervaring van elke serieuze lijner: na een tijd wordt het moeilijker nog meer gewicht te verliezen.
Dit onderzoek toont aan dat er geen lineair of anderszins evenredig verband is tussen calorie-inname, calorieverbruik en gewichtsverlies. Het laat zien, voor het eerst gestaafd met geverifieerde uitkomsten, dat het lichaam van iemand die afvalt door een aangepast dieet en meer beweging, naar verloop van tijd de calorieën uit voeding kennelijk zuiniger gaat verwerken.
Het lichaam verzet zich tegen hongeren en gaat op de spaarbrander. Dat maakt afvallen door minder te eten vrijwel onmogelijk.
In deel twee: Hall over koolhydraten en vet in het dieet, de koolhydraat-insuline hypothese en Ultra Processed Food.
Dit artikel afdrukken
Uiteindelijk, zegt Hall, val je op élk dieet evenveel af (of niet), ongeacht welke macronutriënt je uit je eten weert, vet of koolhydraten. Op den duur zijn alle modieuze varianten van het koolhydraatarme dieet tijd-, humeur- en geldverspilling (meer daarover in deel twee van dit tweeluik). Het lichaam zit zo complex en listig in elkaar, dat laat zich niet in de luren leggen door simpele aanpassingen in de voeding. “Voedingskunde is geen rocket science, het is eigenlijk veel moeilijker.”
Het lichaam zit zo complex en listig in elkaar, dat laat zich niet in de luren leggen door simpele aanpassingen in de voedingVerdwenen
Nog in 2018 verscheen in het gerenommeerde vakblad JAMA een artikel met de strekking dat als een patiënt elke dag 500 kcal minder eet, hij per week een pond gewicht verliest. Het tellen van calorieën is een effectieve manier om af te vallen, volgens dat artikel, dat aansluit bij de aloude opvattingen over afvallen.
Maar dat klopt helemaal niet en het is ook niet zo moeilijk dat in te zien, aldus Hall. Neem als voorbeeld een man van 100 kilo, die 3000 kcal per dag inneemt. Als hij in het vervolg per dag 2500 kcal zou gaan eten, zou hij volgens deze redenering na vier jaar verdwenen zijn.
Waar komt dan het idee vandaan, dat het stelselmatig minderen met calorieën gewichtsverlies moet opleveren? Omdat de inname van calorieën en de verbranding van calorieën als onafhankelijke systemen gezien worden, die een lineaire relatie hebben, op grond van natuurkundige wetten over het behoud van energie. Maar dat is een verkeerde voorstelling van zaken. Inname en verbruik zijn verbonden door meerdere terugkoppelingen via de werking van hormonen en de hersenen. En dat levert een heel ander beeld op dan ‘calories-in-is-calories-out’. Het is een ‘dynamische vergelijking’, met een non-lineair verloop, betoogt Hall.
Hypothalamus
Een voorbeeld van zo’n ‘feedback loop’ is de werking van het hormoon leptine, dat vrijkomt uit vetcellen. Leptine beïnvloedt de signalen uit de hypothalamus, die het hongergevoel, het energieverbruik en de gewichtscontrole sturen. Daardoor is het verbruik van energie via meerdere vormen van communicatie gekoppeld aan de inname.
Hall gaat verder niet in op hoe het allemaal precies werkt, met die hormonale en neurologische systemen, want daar ligt zijn expertise niet. “Het onderzoek dat ik doe is het kwantificeren van deze terugkoppelingen,” zegt hij. Hall is natuurkundige: “Ik wil naar dit systeem kijken zoals een ingenieur naar zo’n systeem kijkt.”
Door te meten hoeveel er in een systeem gaat en hoeveel eruit komt, kan je zien hoe sterk de terugkoppeling is. Hall en zijn medewerkers keken vooral hoe de verwerking van voedsel door het lichaam reageert op verstoringen van de voeding (verschillende soorten) en op lichamelijke activiteit. Met die gegevens hebben Hall en zijn team wiskundige modellen opgesteld en die gevalideerd met bestaande datasets. Daarmee is onder meer een Body Weight Planner ontwikkeld.
Appetite
Ook de trek in eten is onderhevig aan een terugkoppeling, een appetite feedback control circuit. Om dat systeem te leren kennen, dienden zowel het verbruik als de inname van calorieën die bij dat verbruik horen bekeken te worden. Daarvoor ontwikkelden Hall en zijn medewerkers ook een model, dat nauwkeurig berekende hoeveel calorieën uit voeding met hoeveel calorieën van het verbruik correleren.
Om dat model te valideren, waren nauwkeurige datasets nodig uit onderzoeken naar inname en verbruik van calorieën. Veel data over wat mensen eten zijn gebaseerd op notoir onbetrouwbare enquêtes en zelf ingevulde lijstjes. Mensen geven bijna altijd op minder te hebben gegeten dan ze in werkelijkheid deden. Solide data die voor Hall bruikbaar zijn kwamen pas beschikbaar uit een peperduur onderzoek, waarin deelnemers twee jaar lang precies 25% minder calorieën tot zich namen. Gevoegd bij allerlei gegevens per persoon (leeftijd, geslacht, gewicht, ras) pasten de inname- en verbruikscijfers verrassend goed in het model, met een dagelijkse marge van slechts 40 calorieën.
Goedkoop
Daarmee, zegt Hall, hebben we een goedkoop middel in handen om aan de hand van iemands gewicht uit te rekenen wat diens calorie-inname geweest moet zijn. De andere kant op werkt het model ook: hoeveel calorieën verbruikt iemand? En hoeveel extra gaat hij of zij verbruiken door intensiever te bewegen? Ook dat is niet eenvoudig te bepalen. Het is mogelijk om het precieze energieverbruik van iemand te meten, indirect met allerlei technieken. Maar hoe het gedrag verandert van iemand die op een sportief regime staat, is niet te voorspellen.
De een beloont zichzelf met allerlei lekkers na het sporten, de ander wil zijn harde werken niet ruïneren door een ‘extra stuk pizza’ te nemen. Bovendien kan een groep sportende deelnemers aan een onderzoek moeilijk geblindeerd en gerandomiseerd worden. Er is geen placebo voor lichamelijke activiteit, echt deugdelijk onderzoek naar energieverbruik is vrijwel onmogelijk uit te voeren.
De deelnemers aan het onderzoek verloren maar ongeveer een derde van het lichaamsgewicht dat ze op basis van de voorspelling over hun energieverbruik zouden moeten verliezenOnbalans
Door te meten hoeveel glucose via de urine wordt uitgescheiden (bij gezonde mensen) kan tegenwoordig bepaald worden hoeveel energie zij verbruiken. Hall c.s. zagen dat het energieverbruik en het daarmee bereikte gewichtsverlies niet voldeed aan de verwachting. De deelnemers aan het onderzoek verloren maar ongeveer een derde van het lichaamsgewicht dat ze op basis van de voorspelling over hun energieverbruik zouden moeten verliezen.
De appetite feedback control laat een opvallende onbalans zien, zegt Hall. Voor elke 95 kcal per kilo verlies aan lichaamsgewicht per dag aan de innamekant staat maar 25 kcal per verloren kilo per dag aan de verbruikskant. Met andere woorden: calories-in en calories-uit staan niet in een 1 op 1 verhouding, maar ongeveer 4 op 1.
Spaarbrander
Wat gebeurt er nu in een lichaam dat lange tijd onderworpen is aan een restrictiedieet? Hall zag in de cijfers dat de trek in eten toenam en dat het lichaamsgewicht minder snel afnam. Ook dat alleen volhouden van het dieet niet voldoende is om te blijven afvallen. Om de zoveel tijd bereikt het afvallen een ‘plateau’ en moeten het dieet strenger en de lichamelijke activiteit intensiever worden om meer gewicht te verliezen. Wat Hall hier waarnam, bevestigt de ervaring van elke serieuze lijner: na een tijd wordt het moeilijker nog meer gewicht te verliezen.
Dit onderzoek toont aan dat er geen lineair of anderszins evenredig verband is tussen calorie-inname, calorieverbruik en gewichtsverlies. Het laat zien, voor het eerst gestaafd met geverifieerde uitkomsten, dat het lichaam van iemand die afvalt door een aangepast dieet en meer beweging, naar verloop van tijd de calorieën uit voeding kennelijk zuiniger gaat verwerken.
Het lichaam verzet zich tegen hongeren en gaat op de spaarbrander. Dat maakt afvallen door minder te eten vrijwel onmogelijk.
In deel twee: Hall over koolhydraten en vet in het dieet, de koolhydraat-insuline hypothese en Ultra Processed Food.
Nog 3
Je hebt 0 van de 3 kado-artikelen gelezen.
Op 6 december krijg je nieuwe kado-artikelen.
Op 6 december krijg je nieuwe kado-artikelen.
Als betalend lid lees je zoveel artikelen als je wilt, én je steunt Foodlog
Lees ook
Ja, voedingskunde is complexer dan 'rocket science'. De wisselwerkingen tussen wat je eet en wat je lichaam ermee doet (in samenspraak met je immuunsysteem, je (epi)genetica, je darmmicrobiota, je hersenen) blijven intrigeren.
Hier nog niet genoemd is de Hongerwinterstudie die aantoont dat de voedingstoestand in de baarmoeder je metabolisme in de rest van je leven beïnvloedt. Geldt ook op kortere termijn: als je een tijdje (te) weinig eet, dan gaat je lichaam de nutriënten efficiënter benutten. Fascinerend, maar logisch!
Dennis en Koen zijn erfelijke factoren ook geen stoorzenders?
Als ik kijk naar de kleinkinderen en de respectievelijke ouders grootouders zie geeft me deze gedachten. De kinderen eten ogenschijnlijk niet heel verschillend, gaat het lichaam er anders mee om of zijn andere factoren van belang? Moet ik begrijpen ieder zijn eigen metabolisch proces?
Leuk stuk! Vanuit mijn eigen fysica achtergrond zie ik hetzelfde: het modelleren van de fysiologie van ons energiesysteem is extreem complex. In het stuk wordt al de niet-lineairiteit genoemd, maar feedback loops zijn complexer dan dat. Die zijn wiskundig niet te beschrijven met een gesloten vorm vergelijking.
Dit alles betekent dat elke eenvoudige uitleg van hoe ons metabolisme zou werken per definitie mank gaat.
Het wordt nog complexer. Wat Hall probeert te doen is in feite een soort meta-model maken. Zo'n model beschrijft ongeveer wat er wordt waargenomen, zonder dat het pretendeert dat het gebaseerd is op uitdrukking (en begrip) van de onderliggende mechanismen. Dit is ook in engineering niet ongebruikelijk, modellen van stromingen zijn vaak semi-empirisch: ze pogen ongeveer wat mechanismes te beschrijven, maar stoppen er allerlei empirisch bepaalde factoren bij in om het passend te krijgen met de waarnemingen. Dat kan prima werken, maar betekent wel iets voor het begrip dat van de betreffende fysica hebben. Die is onvoldoende nauwkeurig en dus moeten er allerlei fiddle factoren gebruikt worden. Voor een model van ons metabolisme is dat nog een stuk sterker het geval, dat zal bijna uitsluitend bestaan uit fiddle factoren.
En dan zijn we er nog niet, want het zodoende opgetuigde model zegt iets op populatie niveau. Op individueel niveau kunnen de afwijkingen best flink zijn, doordat de fysiologische regulering anders 'afgesteld' staat. En dan is er ook nog de vraag of dat binnen het individu constant over de tijd zal zijn.
Kortom, ik verwacht niet dat we hoeven te verwachten dat er binnenkort (of überhaupt ooit) een exact model zal zijn die onze eigen individuele metabolisme kan beschrijven.
Fijn dat dit hier ook eens wordt gedeeld. Het idee van "je moet minder calorieën eten dan verbranden" is technisch correct, maar praktisch nutteloos.
Zegt de loodgieter: "De wc overstroomt omdat er meer water in gaat dan eruit." No shit Sherlock, pak je de ontstopper ook nog een keer?