يتم طرح النظام الغذائي والتغذية بانتظام كوسيلة لمعالجة المشاكل الصحية مثل ارتفاع ضغط الدم وارتفاع نسبة السكر في الدم والدهون الزائدة في الجسم وارتفاع مستويات الكوليسترول. كما أن العلماء يعتقدون بأن خطر الإصابة بأمراض القلب والسكتة الدماغية ومرض السكري من النوع 2 يزداد بسبب ما يشار إليه باسم "متلازمة التمثيل الغذائي".

أهم وجبة في اليوم
قارنت الكثير من الأبحاث بين إيجابيات وسلبيات الأنظمة الغذائية المختلفة، من الكيتو والباليو إلى الصيام المتقطع، وتأثيرها على فقدان الوزن، ولكن طرأ تساؤل حول مدى تأثير النوع على النظام الغذائي. استخدمت الدراسة الجديدة نماذج رياضية للتمثيل الغذائي للإجابة على هذا السؤال فيما يتعلق بـ "أهم وجبة في اليوم" وهي الفطور.

قالت ستيفاني أبو، المرشحة لنيل درجة الدكتوراه في الرياضيات التطبيقية والباحثة المشاركة في الدراسة: "يعتبر نمط الحياة عاملاً كبيرًا في الصحة العامة. يعيش الإنسان حاليًا حياة مزدحمة، لذلك من المهم أن يفهم كيف يمكن للقرارات التي تبدو غير ذات أهمية، مثل ما يتناوله في وجبة الفطور، أن تؤثر على صحته ومستويات الطاقة لديه. سواء كان يحاول إنقاص الوزن أو الحفاظ على الوزن أو مجرد الحفاظ على الطاقة، فإن فهم تأثير النظام الغذائي على عملية التمثيل الغذائي أمر مهم".

6 مغذيات أساسية
إن هناك ست مغذيات أساسية ضرورية لعمل الجسم بشكل صحيح والحفاظ على الصحة العامة هي: الكربوهيدرات والبروتينات والدهون والفيتامينات والمعادن والماء. استخدم الباحثون نموذجًا رياضيًا خاصًا بالنوع وكامل الجسم لعملية التمثيل الغذائي والذي يحاكي ديناميكيات المستقلبات الرئيسية بعد وجبات مختلطة مختلفة. هدف الباحثون إلى تحديد الاختلافات بين الجنسين في عملية التمثيل الغذائي للكربوهيدرات والدهون على مستوى الجسم بالكامل واقتراح الآليات التي دفعت هذه الاختلافات.

النمذجة الحسابية
إن النمذجة الرياضية هي طريقة بحث تصف وتتنبأ وتبسط الأنظمة والأحداث المعقدة في العالم الحقيقي باستخدام الصيغ الرياضية. يمكن للنموذج الذي يعتمد على علم الأحياء والكيمياء الحيوية البشرية الأساسية أن يكشف عن السلسلة السببية للأحداث التي تربط التباين في كمية واحدة بالتباين في أخرى. وعلى هذا النحو، فهو مفيد للتحقيق في عدد كبير من الأسئلة المتعلقة بالتمثيل الغذائي.

اختلافات أيضية
قالت أنيتا لايتون، أستاذة الرياضيات التطبيقية في واترلو والتي شاركت في قيادة الدراسة مع أبو: "من خلال بناء نماذج رياضية بناءً على البيانات المتاحة، يُمكن اختبار الكثير من الفرضيات بسرعة وتعديل التجارب بطرق ربما تكون غير عملية مع البشر".

قام الباحثون بمعايرة نموذجهم باستخدام بيانات من تجارب تشمل وجبات عالية ومنخفضة الكربوهيدرات ووجبات عالية ومنخفضة الدهون لضمان أن تكون معايير النموذج قوية وتعكس العمليات الفسيولوجية الحقيقية. واكتشفوا أن الاختلافات الأيضية المرتبطة بالجنس كانت أكثر وضوحًا بعد الصيام القصير الأمد.

الشوفان للرجال والعجة للنساء
بعد الصيام لعدة ساعات، استجابت عملية التمثيل الغذائي للرجال بشكل أفضل، في المتوسط، لوجبة غنية بالكربوهيدرات - أي وجبة فطور تشتمل على الشوفان أو الحبوب. من ناحية أخرى، كانت النساء أفضل حالاً بتناول وجبة فطور تحتوي على نسبة أعلى من الدهون، مثل العجة (البيض الأومليت) أو الأفوكادو.

وتشير نتائجهم إلى أن الاختلافات في كيفية تخزين الكبد والأنسجة الدهنية للعناصر الغذائية تدفع هذه الاختلافات في التمثيل الغذائي بين الجنسين.

حرقهن للدهون أعلى
قالت بروفيسور ليتون: "نظرًا لأن النساء لديهن دهون في الجسم أكثر من الرجال في المتوسط، فقد تعتقد أنهن سيحرقن دهونًا أقل للحصول على الطاقة، لكن هذا ليس صحيحًا"، مضيفة أن "نتائج النموذج تشير إلى أن النساء يخزنن المزيد من الدهون فورًا بعد الوجبة ولكنهن يحرقن أيضًا المزيد من الدهون أثناء الصيام".

إصدارات أكثر تعقيدًا
يقول الباحثون إن قدرة نموذجهم على التنبؤ بدقة بالاستجابات الأيضية في العالم الحقيقي للوجبات المختلطة لها آثار مهمة: إعلام استراتيجيات التغذية الشخصية، وتطوير البحث في الأمراض الأيضية، ودعم تطوير الأدوية واختبارها من خلال محاكاة الاستجابات الأيضية للأدوية الجديدة. وفي المستقبل، يأملون في تطوير إصدارات أكثر تعقيدًا من نماذج التمثيل الغذائي، التي تأخذ في الاعتبار وزن الفرد أو عمره أو مرحلة الدورة الشهرية.*وكالات