Chuyển hóa chậm lại khi giảm calo: Thích nghi trao đổi chất là gì?

Vì sao cân nặng chững lại sau vài tuần cắt giảm calo?

Nhiều người bước vào hành trình giảm cân với quyết tâm cao độ, tuân thủ nghiêm ngặt chế độ ăn kiêng và đạt được kết quả khả quan trong những tuần đầu tiên. Tuy nhiên, chỉ sau một thời gian ngắn, chiếc kim trên bàn cân dường như đứng yên dù lượng thức ăn nạp vào vẫn ở mức rất thấp. Tình trạng này khiến không ít người cảm thấy bối rối, thất vọng và nghi ngờ sự nỗ lực của chính mình.

Hiện tượng cân nặng chững lại không hoàn toàn do bạn thiếu kiên trì hay phạm lỗi trong thực đơn. Đây là phản ứng sinh học hoàn toàn tự nhiên của cơ thể khi phải đối mặt với tình trạng thiếu hụt năng lượng kéo dài, được y học gọi là sự thích nghi trao đổi chất (metabolic adaptation) hoặc sinh nhiệt thích nghi (adaptive thermogenesis) ^[1], ^[2]. Cơ thể kích hoạt cơ chế tự bảo vệ để sinh tồn, giảm mức tiêu hao nhằm bù trừ cho lượng calo bị cắt giảm ^[3], ^[2].

Thích nghi trao đổi chất là gì theo góc nhìn khoa học?

Trao đổi chất là quá trình cơ thể biến đổi thức ăn thành năng lượng để duy trì các hoạt động sống cơ bản như thở, tuần hoàn máu và tái tạo tế bào ^[3]. Mức năng lượng tối thiểu cần cho các hoạt động này khi cơ thể nghỉ ngơi được gọi là tỷ lệ trao đổi chất khi nghỉ (RMR) ^[1], ^[3]. Khi áp dụng chế độ ăn hạn chế năng lượng, cơ thể sẽ giảm mức tiêu thụ calo ^[3].

Sự suy giảm tiêu hao năng lượng này không chỉ đơn thuần đến từ việc khối lượng cơ thể nhẹ đi ^[1], ^[3]. Nghiên cứu chỉ ra rằng khi giảm cân, mức tiêu hao năng lượng thực tế giảm sâu hơn nhiều so với mức dự tính dựa trên sự hao hụt của khối lượng cơ và mỡ ^[3], ^[4]. Hiện tượng chênh lệch vượt mức này chính là sự thích nghi trao đổi chất ^[1], ^[3].

Khi lượng calo đưa vào giảm xuống, cơ thể nhận diện đây là một giai đoạn khan hiếm thức ăn và chủ động cắt giảm chi phí năng lượng để tích lũy ^[5]. Ba yếu tố chính của tiêu hao năng lượng tham gia vào quá trình điều chỉnh này gồm tỷ lệ trao đổi chất khi nghỉ, sinh nhiệt từ hoạt động không tập luyện (NEAT) và hiệu ứng nhiệt của thực phẩm ^[1]. Sự thích nghi này làm thu hẹp khoảng cách giữa năng lượng nạp vào và năng lượng tiêu hao, dẫn đến tốc độ giảm cân chậm dần rồi chững lại ^[3], ^[5].

Cơ chế sinh học: Cơ thể làm gì để "tiết kiệm" năng lượng?

Để hiểu tại sao cơ thể có thể hoạt động mà tiêu tốn ít năng lượng hơn, các nhà khoa học đã phân tích những biến đổi từ cấp độ hormone đến tế bào. Một tổng quan nghiên cứu công bố năm 2022 cho thấy việc hạn chế calo làm giảm nồng độ leptin, giảm tiết insulin và suy giảm hormone tuyến giáp ^[3]. Leptin là hormone được tiết ra chủ yếu từ mô mỡ, có chức năng báo hiệu no và điều hòa năng lượng; khi mô mỡ giảm, nồng độ leptin giảm theo, kích hoạt phản ứng thích nghi để tiết kiệm năng lượng ^[6], ^[3].

Song song với sự biến động của hệ nội tiết, các cơ quan trong cơ thể cũng tăng cường hiệu quả sử dụng năng lượng ^[3]. Bằng chứng ghi nhận hiệu suất sử dụng năng lượng của ty thể tăng lên, giúp tế bào tạo ra cùng một lượng hoạt động nhưng tiêu tốn ít nhiên liệu hơn ^[3]. Thậm chí, hiệu quả hoạt động của cơ xương cũng tăng lên chỉ sau vài giờ hạn chế calo, trước khi có bất kỳ sự suy giảm mô cơ thể nào diễn ra ^[4].

Bên cạnh đó, các nghiên cứu trên mô hình động vật cũng cung cấp thêm nhiều góc nhìn về vai trò của đường ruột đối với hiện tượng này. Một nghiên cứu năm 2018 trên chuột cho thấy hệ vi sinh đường ruột đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì mức trao đổi chất cơ bản và ngăn chặn sự tụt giảm quá nhanh của chỉ số này khi ăn kiêng ^[2]. Những con chuột bị suy giảm hệ vi sinh đường ruột chịu mức suy giảm trao đổi chất mạnh nhất khi hạn chế calo, đồng thời cấu trúc ruột non dài ra để tăng diện tích hấp thu năng lượng ^[2].

Các nghiên cứu nói gì về mức độ sụt giảm trao đổi chất?

Để định lượng chính xác sự sụt giảm trao đổi chất, một phân tích công bố năm 2022 từ dữ liệu nghiên cứu CALERIE đã theo dõi 109 cá nhân trong 12 tháng hạn chế calo ^[6]. Các nhà nghiên cứu dùng phương pháp đo hấp thụ tia X năng lượng kép (DXA) để đánh giá sự thay đổi của từng loại mô tiêu hao năng lượng bao gồm cơ xương, mô mỡ, xương, não và các cơ quan nội tạng ^[6].

Kết quả cho thấy sau khi giảm trung bình 7,3 ± 0,2 kg cân nặng, tỷ lệ trao đổi chất khi nghỉ (RMR) của những người tham gia giảm 101 ± 12 kcal/ngày ^[6]. Đáng chú ý, việc mất các mô tiêu hao năng lượng chỉ giải thích được 60% mức giảm RMR, trong khi 40% còn lại xuất phát từ sự thích nghi trao đổi chất ^[6]. Trái với quan niệm phổ biến, việc giảm khối lượng cơ xương (1,0 ± 0,7 kg) không liên quan đáng kể đến sự thay đổi RMR (r = 0,14, p = 0,16), trong khi sự mất mô mỡ (7,2 ± 3,0 kg) lại tương quan thuận rõ rệt với việc giảm RMR (r = 0,42, p < 0,001) và mức độ thích nghi trao đổi chất (r = 0,31, p < 0,001) ^[6]. Sự thích nghi này cũng tương quan thuận với sự sụt giảm của leptin, triiodothyronine và insulin ^[6].

Trước đó, các mô hình toán học dựa trên định luật thứ nhất của nhiệt động lực học công bố năm 2009 cũng đã tích hợp các điều chỉnh của trao đổi chất khi nghỉ, sinh nhiệt không tập luyện và hiệu ứng nhiệt của thức ăn ^[1]. Mô hình này chứng minh rằng việc không tính đến thích nghi trao đổi chất sẽ dẫn đến những dự đoán sai lệch lớn về kết quả giảm cân trong các nghiên cứu lâm sàng ^[1].

Ở mức độ thực nghiệm sâu hơn, một nghiên cứu năm 1991 trên chuột béo phì bị hạn chế 50% lượng thức ăn cho thấy tổng mức tiêu hao năng lượng giảm tới 30% trong quá trình giảm cân (từ 1356 kJ ở chuột đối chứng xuống 966 kJ ở chuột ăn kiêng) ^[7]. Đáng chú ý, thành phần thích nghi chuyển hóa chiếm gần hai phần ba mức giảm tiêu hao năng lượng này mà không liên quan đến sự thay đổi khối lượng nạc hay vận động ^[7]. Thậm chí khi duy trì cân nặng sau giảm cân hoặc khi được cho ăn trở lại, mức tiêu hao năng lượng vẫn tiếp tục duy trì ở mức thấp hơn bình thường từ 17% đến 25% ^[7].

Lợi ích tiến hóa và rào cản trong kiểm soát cân nặng

Dưới góc nhìn tiến hóa và sinh học lão hóa, sự thích nghi trao đổi chất không phải là một lỗi của tự nhiên mà là một cơ chế thích nghi hoàn hảo ^[3]. Việc giảm tốc độ trao đổi chất giúp động vật có vú sống sót qua các giai đoạn thiếu hụt nguồn thức ăn kéo dài trong tự nhiên ^[3], ^[5]. Ngoài ra, việc giảm tiêu hao năng lượng không cân xứng này còn giúp giảm các tổn thương do oxy hóa, từ đó góp phần làm chậm lại sự suy giảm chức năng sinh lý do tuổi tác ^[3].

Tuy nhiên, trong bối cảnh xã hội hiện đại nơi thực phẩm luôn dư thừa, cơ chế "tiết kiệm" này lại trở thành trở ngại lớn nhất cho những người muốn kiểm soát cân nặng ^[5], ^[8]. Một tổng quan năm 2021 nhấn mạnh rằng bất kỳ sự hạn chế năng lượng nào cũng dẫn đến việc cơ thể kích hoạt chế độ tích trữ, làm giảm trao đổi chất cơ bản và giảm sút mạnh tốc độ giảm cân về trung và dài hạn ^[5].

Thêm vào đó, việc giảm tiêu hao năng lượng kéo dài khiến những người từng béo phì phải duy trì mức năng lượng nạp vào thấp hơn người chưa từng béo phì có cùng chỉ số BMI để không bị tăng cân trở lại ^[4]. Một số nghiên cứu phân loại phản ứng trao đổi chất của con người thành kiểu hình "tiết kiệm" (thrifty) với mức giảm tiêu hao năng lượng rất lớn khi nhịn ăn và kiểu hình "tiêu xài" (spendthrift) ^[8]. Những người mang kiểu hình tiết kiệm sẽ gặp nhiều khó khăn hơn và giảm cân ít hơn dù áp dụng cùng một mức thâm hụt calo ^[8].

Những hiểu lầm thường gặp về chững cân

Hiểu lầm phổ biến nhất là cho rằng cân nặng chững lại hoàn toàn do cơ thể bị "mất cơ bắp" làm tụt chuyển hóa. Dữ liệu từ nghiên cứu can thiệp 12 tháng cho thấy sự sụt giảm khối lượng cơ xương không có mối liên hệ đáng kể với sự thay đổi của tỷ lệ trao đổi chất khi nghỉ ^[6]. Ngược lại, chính sự hao hụt mô mỡ và sự sụt giảm hormone leptin đi kèm mới là yếu tố chính thúc đẩy sự thích nghi trao đổi chất ^[6].

Một ngộ nhận khác là quy kết việc ngừng giảm cân hoàn toàn cho sự thiếu kỷ luật hoặc không tuân thủ kế hoạch ăn uống. Mặc dù việc tuân thủ kém là một nguyên nhân thực tế, nhưng bằng chứng sinh học chỉ ra rằng hiện tượng chuyển hóa chậm lại do thích nghi sinh học là có thật và diễn ra tự động ^[5], ^[8]. Sự thích nghi này độc lập với ý chí của người ăn kiêng và có thể xuất hiện rất sớm ngay khi bắt đầu giảm lượng calo ^[4].

Nhiều người cũng tin rằng việc tập thể dục càng nhiều sẽ liên tục cộng dồn vào tổng năng lượng tiêu hao để bù đắp chuyển hóa chậm. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu đã đề xuất mô hình tiêu hao năng lượng thích ứng linh hoạt, cho thấy cơ thể có thể phân bổ lại các nguồn năng lượng nội tại để duy trì mức tổng tiêu hao trong một giới hạn nhất định thay vì chỉ cộng dồn đơn thuần theo mức độ vận động ^[8].

Ai nên thận trọng khi áp dụng cắt giảm calo?

Hiện tượng thích nghi trao đổi chất cho thấy việc cắt giảm calo quá sâu không phải lúc nào cũng mang lại hiệu quả bền vững và có thể tiềm ẩn rủi ro cho một số đối tượng. Cần lưu ý rằng các dữ liệu hiện có về thích nghi trao đổi chất chủ yếu được ghi nhận trên người trưởng thành thừa cân, béo phì hoặc trên các mô hình động vật thí nghiệm ^[6], ^[1], ^[7]. Chưa có đầy đủ nghiên cứu chuyên sâu về tác động này trên phụ nữ mang thai, bà mẹ đang cho con bú, trẻ em hoặc người cao tuổi.

Những người có tiền sử rối loạn ăn uống hoặc gặp các rào cản tâm lý hành vi cần hết sức thận trọng trước khi áp dụng các chế độ ăn kiêng ngặt nghèo ^[5]. Việc sụt giảm hormone tuyến giáp và leptin trong quá trình thích nghi trao đổi chất cũng có thể ảnh hưởng đến người có bệnh nền nội tiết ^[6], ^[3]. Bất kỳ ai đang mắc các bệnh mạn tính hoặc có vấn đề về chuyển hóa nên tham khảo ý kiến bác sĩ hoặc chuyên gia dinh dưỡng trước khi thay đổi mạnh mẽ chế độ ăn.

Các chu kỳ giảm cân rồi tăng cân trở lại liên tục (weight cycling) cũng là điều cần cảnh giác ^[4]. Dù dữ liệu trên người còn cần thêm bằng chứng dài hạn, một số dữ liệu cho thấy việc tăng cân trở lại có thể thiên về tích lũy mô mỡ nhiều hơn mô nạc, khiến tỷ lệ mỡ/nạc tăng lên và làm giảm tỷ lệ trao đổi chất trong các lần giảm cân tiếp theo ^[4].

Lời khuyên áp dụng thực tế để vượt qua giai đoạn chững cân

Để hạn chế tác động tiêu cực của thích nghi trao đổi chất và duy trì hiệu quả giảm mỡ, việc áp dụng chế độ thâm hụt năng lượng cần được thiết kế một cách khoa học và linh hoạt thay vì chỉ nhịn ăn cực đoan.

• Tránh cắt giảm calo quá đột ngột: Không nên cắt giảm năng lượng quá sâu ngay từ đầu; việc giảm từ từ với mức độ vừa phải giúp cơ thể có thời gian thích ứng và giảm bớt mức độ suy giảm mạnh của các hormone điều hòa như leptin và hormone tuyến giáp ^[6], ^[3].
• Điều chỉnh lượng calo theo cân nặng mới: Khi cân nặng đã giảm, nhu cầu năng lượng của một cơ thể nhỏ hơn sẽ tự động giảm đi ^[1], ^[5]. Bạn cần tính toán lại mức năng lượng nạp vào cho phù hợp với thể trạng mới thay vì giữ nguyên mức thâm hụt ban đầu.
• Duy trì vận động thể chất đều đặn: Kết hợp rèn luyện sức mạnh và các hoạt động thể chất hàng ngày để hỗ trợ tiêu hao năng lượng tổng thể, đồng thời hỗ trợ cải thiện hành vi ăn uống để ngăn ngừa việc tăng cân trở lại ^[3], ^[8].
• Theo dõi sức khỏe đường ruột: Chú ý bổ sung dinh dưỡng hợp lý để nuôi dưỡng hệ vi sinh đường ruột, bởi vì hệ vi sinh khỏe mạnh góp phần bảo vệ và duy trì mức trao đổi chất cơ bản ổn định ^[2].
• Kiên nhẫn và tham vấn y tế: Khi cân nặng chững lại, không nên nản lòng hay tiếp tục nhịn ăn khắt khe hơn. Hãy tham khảo ý kiến chuyên gia dinh dưỡng hoặc bác sĩ để có lộ trình cá nhân hóa, đánh giá lại thành phần cơ thể và điều chỉnh mục tiêu thực tế ^[6].

Giảm cân là một quá trình tương tác phức tạp giữa sinh học và hành vi chứ không phải một bài toán trừ calo đơn giản ^[5]. Thích nghi trao đổi chất là minh chứng cho thấy cơ thể đang vận hành bình thường để bảo vệ chính bạn ^[3]. Hiểu rõ cơ chế này sẽ giúp bạn kiên nhẫn hơn, lựa chọn lối sống lành mạnh bền vững thay vì chạy theo những giải pháp ép cân cấp tốc gây hại cho sức khỏe.