Η πρώτη μελέτη που κατέγραψε το φαινόμενο της μεταβολικής προσαρμογής ήταν το διαβόητο Πείραμα Λιμοκτονίας της Μινεσότα (Minnesota Experiment Study). Αν και είχε ανθρωπιστικό σκοπό το πείραμα ήταν σκληρό, καταγράφοντας τι συμβαίνει στο ανθρώπινο σώμα που λιμοκτονεί και πώς στη συνέχεια η διατροφή μπορεί να συμβάλει στην αποκατάσταση. Διεξήχθη από τον φυσιολόγο Ancel Keys, τον άνθρωπο που θα επηρέαζε τις διατροφικές απόψεις περισσότερο από κάθε άλλον τον περασμένο αιώνα, και τον συνεργάτη του ψυχολόγο Josef Brozek. Μια ομάδα νεαρών ατόμων θα έτρωγε στην αρχή κανονικά, μετά θα έχανε κιλά τρώγοντας το μισό φαγητό από αυτό που χρειαζόταν και στο τέλος θα επέστρεφε στην κανονική διατροφή. Οι αλλαγές στο σώμα τους θα καταγράφονταν με όσο περισσότερες λεπτομέρειες γινόταν.
Η έμπνευση για το πείραμα προήλθε από τις λιμοκτονίες που μαίνονταν στην Ευρώπη κατά τη διάρκεια του Β’ Παγκοσμίου Πολέμου. Η πιο συγκλονιστική ήταν η πολιορκία του Λένινγκραντ επί 872 μέρες από τα γερμανικά και φινλανδικά στρατεύματα. Χωρίς εφοδιασμό και εξαντλημένοι από την πείνα και το κρύο, οι κάτοικοι του Λένινγκραντ προσπάθησαν να επιβιώσουν τρώγοντας γάτες, σκύλους και ποντίκια ενώ οι περιπτώσεις κανιβαλισμού δεν ήταν σπάνιες. Περίπου ένα εκατομμύριο άνθρωποι πέθαναν και πολλοί από αυτούς που επέζησαν είχαν σκελετωθεί έχοντες σοβαρές βλάβες στο συκώτι και τα νεφρά τους, έχοντας συρρικνωμένη καρδιά. Έπασχαν από σκορβούτο, πελάγρα και νυχτερινή τύφλωση λόγω έλλειψης βιταμινών και είχαν πρησμένο πρόσωπο και κοιλιά. Πολλές γυναίκες έχασαν την ικανότητα να τεκνοποιήσουν είτε γέννησαν παιδιά με χαμηλό βάρος γέννησης και αναπτυξιακά προβλήματα. Όταν η τροφή έγινε ξανά διαθέσιμη, παρατηρήθηκε ακραία υπερφαγία. Κάποιοι είχαν αναπτύξει ιδεοψυχαναγκαστική σχέση με το ψωμί και δεν μπορούσαν να πετάξουν ούτε μια ψίχα του. Μερικοί είχαν τύψεις που επέζησαν. Αυτές οι τραγικές εμπειρίες ώθησαν τον Keys να σχεδιάσει μια μελέτη που θα επέτρεπε στην επιστήμη να κατανοήσει τις επιπτώσεις της λιμοκτονίας.
Το 1944, ο Keys στρατολόγησε για το πείραμά του 36 νέους, υγιείς άνδρες που είχαν αρνηθεί να κάνουν τη στρατιωτική του θητεία, για συνειδησιακούς ή θρησκευτικούς λόγους και είχαν ανατεθεί στην Πολιτική Δημόσια Υπηρεσία. Πάνω από 400 άνδρες απάντησαν σε ένα φυλλάδιο που ρωτούσε: «Θα λιμοκτονήσετε για να μπορούν να σας ταΐσουν;» [Will you starve so they can be fed?]. Μετά από συνεντεύξεις περίπου 100 ανδρών επιλέχθηκαν 36 που θεωρήθηκαν ως οι πιο ικανοί ψυχικά και σωματικά. Θα κοιμόντουσαν σε έναν κοιτώνα στο γήπεδο ποδοσφαίρου του Πανεπιστημίου της Μινεσότα, θα εργάζονταν κάποιες ώρες σε εργαστήρια, θα συμμετείχαν σε πανεπιστημιακά μαθήματα, θα περπατούσαν 35 χιλιόμετρα την εβδομάδα και μια φορά την εβδομάδα θα έτρεχαν στο διάδρομο του εργαστηρίου του Πανεπιστημίου με κλίση 10%. Θα εξετάζονταν τακτικά με σωματικά και ψυχολογικά τεστ και θα τηρούσαν ημερολόγιο.
Η μελέτη ξεκίνησε στις 27 Νοεμβρίου του 1944 και είχε τρεις φάσεις. Mια περίοδο τριών μηνών όπου οι εθελοντές θα έτρωγαν γεύματα προσαρμοσμένα στις θερμίδες που χρειάζονταν ώστε να διατηρήσουν σταθερό το βάρος τους -περίπου 3.500 θερμίδες την ημέρα. Mια περίοδο έξι μηνών όπου θα περιόριζαν τις θερμίδες σε 1.500-1.800, ανάλογα με το άτομο. Και μια περίοδο επανασίτισης κανονικής διατροφής για τρεις μήνες ώστε να αποκατασταθεί το βάρος.
H λιμοκτονία
Αφού για 12 εβδομάδες οι εθελοντές έτρωγαν καλύτερα ακόμα και από ό,τι στο σπίτι τους, η φάση της πείνας ξεκίνησε στις 12 Φεβρουαρίου 1945 και θα κρατούσε 24 εβδομάδες. Οι θερμίδες μειώθηκαν απότομα και τα τρία γενναιόδωρα γεύματα της πρώτης φάσης μετατράπηκαν σε δύο σπαρτιατικά γεύματα, το ένα στις 8:30 το πρωί και το άλλο στις 5:00 το απόγευμα. Τα γεύματα παρείχαν τις μισές θερμίδες των προηγούμενων τριών μηνών -περίπου 1.570 θερμίδες την ημέρα- και καταναλώνονταν εκ περιτροπής με τρία μενού. Οι άνδρες συνέχισαν τη σωματική τους δραστηριότητα με εργασίες που τους είχαν ανατεθεί, περπατώντας 35 χιλιόμετρα την εβδομάδα. Τα γεύματα σχεδιάστηκαν για να μιμούνται τα τρόφιμα που ήταν διαθέσιμα στις ευρωπαϊκές λιμοκτονίες με έμφαση στις πατάτες, τα λαχανικά και το ψωμί ολικής άλεσης. Υπήρχαν επίσης, μακαρόνια, τυρί και άπαχο γάλα. Το κρέας ήταν συμβολικό και όπως περισσότεροι εθελοντές θα ορκίζονταν αργότερα ότι δεν περιλαμβανόταν καθόλου. Το νερό, ο καφές, οι τσίχλες και τα τσιγάρα επιτρέπονταν σε απεριόριστες ποσότητες. Η διατροφή ήταν φτωχή σε θρεπτικά συστατικά γιατί ο Keys ήθελε να μελετήσει τις επιπτώσεις της πείνας υπό ρεαλιστικές συνθήκες.
Ο Keys ενδιαφερόταν για κάθε τι που έκαναν οι εθελοντές, για κάθε σκέψη τους, ακόμη και τα όνειρά τους. Οι συμμετέχοντες δεν ήταν φυλακισμένοι, μπορούσαν να τριγυρνούν ελεύθερα στην πόλη, αλλά αν εξαπατούσαν τρώγοντας, αυτό θα φαινόταν στις προγνωστικές καμπύλες του βάρους που διατηρούσε ο Keys και αν υπήρχε τέτοια υπόνοια θα μείωνε την ποσότητα του φαγητού. Ύστερα από ένα περιστατικό εξαπάτησης, ο Keys εφάρμοσε το σύστημα των «δύο κολλητών» κατά το οποίο οι εθελοντές έπρεπε να περπατούν δύο-δύο για να ελέγχει ο ένας τον άλλον, κάτι που θα τους βοηθούσε στη συνέχεια όταν η δύναμή τους θα μειωνόταν. Τελικά, τέσσερα άτομα αποβλήθηκαν γιατί δεν ήταν σε θέση να τηρήσουν τους κανόνες ή είχαν γίνει ψυχολογικά ασταθή -ένας είχε εφιάλτες κανιβαλισμού και ονειρεύονταν τα βράδια ότι έτρωγε τρελούς και ηλικιωμένους.
Οι συμμετέχοντες άρχισαν να έχουν λήθαργο, απάθεια, αναιμία, νευρολογικές δυσλειτουργίες, δυσανεξία στο κρύο, μειωμένη σεξουαλική ορμή, γαστρεντερική δυσφορία και μειωμένο καρδιακό ρυθμό. Απέκτεισαν χλωμό χρώμα όπως οι κρατούμενοι στα στρατόπεδα συγκέντρωσης, ίσως γιατί ο συνολικός όγκος του αίματος είχε μειωθεί κατά σχεδόν 500 κυβικά εκατοστά. Προσπαθούσαν να μην πετάξουν τίποτα από το φαγητό τους και καταγράφηκαν να γλείφουν τα πιάτα τους. Όλοι μασούσαν τσίχλες και έπιναν καφέ και νερό σε μεγάλες ποσότητες, ως τρόπο να βάλουν κάτι στο στόμα και στο στομάχι τους με αποτέλεσμα την πολυουρία. Πολλοί έπιναν πάνω από 15 καφέδες την ημέρα και κάποιοι άρχισαν να καπνίζουν. Απέφευγαν τις σκάλες και την επιπλέον προσπάθεια όποτε ήταν δυνατόν. Ένας δήλωσε αργότερα ότι «η άσκηση ήταν το πιο δύσκολο πράγμα που κάναμε».
Ο Keys κατέγραψε τις σωματικές αλλαγές. Το μέσο βάρος ήταν αρχικά 152,7 λίβρες (69,3 κιλά) και στο τέλος της φάσης της πείνας ήταν 115,6 λίβρες (52,4 κιλά). Οι εθελοντές είχαν χάσει 17 κιλά ή το 24,3%, από 19% έως 28%. Έχαναν περίπου 0,7 κιλά την εβδομάδα, αλλά στην πραγματικότητα η απώλεια βάρους ήταν μεγαλύτερη γιατί ένα μέρος του βάρους τους οφειλόταν στα πολλά υγρά που έπιναν. Ο λιπώδης ιστός είχε μειωθεί 70% και η μυϊκή μάζα 40%. Ο βασικός μεταβολισμός είχε μειωθεί κατά 39%. Ο Δείκτης Μάζας Σώματος των εθελοντών ήταν από 14,9 έως 18,6. Ο μέσος καρδιακός ρυθμός είχε μειωθεί από 55,2 κτύπους το λεπτό σε 37,3 ενώ ο χαμηλότερος που καταγράφηκε ήταν μόλις 28 παλμοί. Η θερμοκρασία του σώματος είχε πέσει από το 98,6°F (37 βαθμοί Κελσίου) σε 95,8°F (35,4 βαθμούς Κελσίου). Ο όγκος της καρδιάς είχε συρρικνωθεί 17%. Η ικανότητα των πνευμόνων να προσλαμβάνουν οξυγόνο μειώθηκε 30%. Οι εθελοντές είχαν γίνει πιο κοντοί περίπου τρία χιλιοστά. Το πείραμα ήταν πραγματικά σκληρό και κάποια στιγμή ο Keys ένιωσε τύψεις λέγοντας στη γυναίκα του: «Τι κάνω σ’ αυτούς τους νεαρούς; Δεν είχα ιδέα ότι ήταν τόσο δύσκολο». [What am I doing to these young men? I had no idea it was going to be this hard].
Η αποκατάσταση
Η περίοδος αποκατάστασης των τριών μηνών άρχισε στις 29 Ιουλίου 1945, αλλά ήταν περιορισμένη και η ανακούφιση που οι συμμετέχοντες περίμεναν δεν ήρθε. Ο Keys τους χώρισε σε τέσσερις ομάδες των οκτώ ανδρών, η καθεμία από τις οποίες θα λάμβανε 400, 800, 1.200 ή 1.600 περισσότερες θερμίδες από ό,τι στη φάση της πείνας. Έπρεπε ακόμα να περπατούν 35 χιλιόμετρα την εβδομάδα μαζί με τον κολλητό τους. Κάποιοι λάμβαναν συμπλήρωμα πρωτεΐνης και άλλοι συμπλήρωμα βιταμινών. Οι 400 θερμίδες ήταν μερικές φέτες ψωμί επιπλέον. Ο Keys ήθελε να δει πως επιδρούν οι διαφορετικές θερμίδες στην αποκατάσταση, αλλά κάποιοι ένιωθαν αδικία και αναστατώνονταν όταν έβλεπαν άλλους να έχουν περισσότερο φαγητό. Οι εθελοντές δεν ήξεραν σε ποια ομάδα ανήκουν και προσπαθούσαν να το καταλάβουν παρατηρώντας τις ποσότητες του φαγητού στο πιάτο των άλλων. Το γλείψιμο του πιάτου συνεχίστηκε, η ευερεθιστότητα και οι εναλλαγές της διάθεσης έγιναν πιο έντονες. Περιέργως, πολλοί άρχισαν να χάνουν επιπλέον βάρος και διαπιστώθηκε ότι η απώλεια προκλήθηκε με τη μείωση του οιδήματος λόγω αποβολής υγρών -αυτό ο Keys το βρήκε συναρπαστικό. Γενικά, οι δείκτες ανάκαμψης ήταν υποτονικοί. Οι καρδιακοί παλμοί τις πρώτες έξι εβδομάδες της ανάρρωσης είχαν αυξηθεί μόνο κατά 4,2 παλμούς το λεπτό. Βλέποντας οι εθελοντές ότι δεν ανέκαμπταν όπως περίμεναν, άρχισαν να γίνονται πιο καταθλιπτικοί.
Είχαν απομείνει άλλες έξι-εφτά εβδομάδες για τη λήξη του πειράματος και δεν υπήρχε αποκατάσταση για κανέναν, με αποτέλεσμα ο Keys να αλλάξει τον σχεδιασμό. Το νόημα του πειράματος δεν ήταν να μάθουν οι επιστήμονες πώς λιμοκτονούν οι άνθρωποι, ήταν να μάθουν πώς αποκαθίστανται. Το μόνο που είχε αποδειχτεί ήταν ότι οι 400, 800, 1.200 και 1.600 επιπλέον θερμίδες δεν έφταναν για την αποκατάσταση. Αν τελείωνε εδώ το πείραμα, δεν θα μάθαιναν τίποτα περισσότερο. Έτσι ο Keys αποφάσισε να αυξήσει τις θερμίδες κατά 800 σε κάθε ομάδα (1.200, 1.600, 2.000 και 2.400 περισσότερες θερμίδες από τη φάση της λιμοκτονίας) και να δίνονται τρία γεύματα την ημέρα.
Το μέσο βάρος από τα 115,6 λίβρες (52,4 κιλά) στο τέλος της λιμοκτονίας πήγε στις 129,2 λίβρες (58,6 κιλά) μετά από την αποκατάσταση, με άλλα λόγια, οι άνδρες είχαν ανακτήσει μόνο το 36,7% του βάρους που είχαν χάσει. Αλλά ακόμη και στην ομάδα με τις υψηλότερες θερμίδες, των 2.400 επιπλέον θερμίδων την ημέρα -άρα συνολικά 4.000 θερμίδες- η ανάρρωση δεν ήταν πλήρης. Οι τυχεροί άνδρες αυτής της ομάδας ζύγιζαν 10% λιγότερο από ό,τι στην αρχή του πειράματος. Τελικά, επειδή το πείραμα δεν είχε αποκαλύψει όλα όσα χρειάζονταν, ο Keys έπεισε 12 από τους εθελοντές να παραμείνουν για άλλες οκτώ εβδομάδες για μια φάση που ονόμασε «απεριόριστη αποκατάσταση». Η διατροφή ήταν υπό επίβλεψη, αλλά μπορούσαν να φάνε όσο ήθελαν. Την πρώτη εβδομάδα, αυτοί που παρέμειναν κατανάλωναν, κατά μέσο όρο, 5.219 θερμίδες την ημέρα. Έτρωγαν μέχρι σκασμού και ακόμη αισθάνονταν πεινασμένοι. Έκπληκτοι οι ερευνητές παρατήρησαν ένα Σάββατο ότι κάποιος είχε καταναλώσει 11.500 θερμίδες με αποτέλεσμα ο Keys να βάλει περιορισμούς. Μόνο αφού πέρασαν μερικές εβδομάδες η πρόσληψη των θερμίδων μειώθηκε σε πιο λογικά επίπεδα, μεταξύ 3.200-4.500 θερμίδων την ημέρα.
Η απεριόριστη φάση τελείωσε στις 20 Δεκεμβρίου 1945. Τα στοιχεία παρακολούθησης ελήφθησαν από 21 συμμετέχοντες σε οκτώ μήνες αποκατάστασης και για έξι συμμετέχοντες σε 58 εβδομάδες. Το βάρος ήταν υψηλότερο σε αυτήν την απεριόριστη φάση. Ο μέσος ΔΜΣ ήταν 23,6 για 21 άτομα ενώ στην αρχή του πειράματος ήταν 21,9 ήταν για 32 άτομα, δηλαδή το βάρος ήταν μεγαλύτερο από το αρχικό. Σε όλη τη φάση αποκατάστασης, οι δείκτες ανέβαιναν αργά αλλά υπήρξε μια εξαίρεση: το σωματικό λίπος. Αυτό ήταν το μόνο που είχε μεγάλες διακυμάνσεις. Κατά τη διάρκεια της πείνας, το σωματικό λίπος μειώθηκε 30% και κατά τη διάρκεια της αποκατάστασης αυξήθηκε 40% -το βάρος αυξήθηκε 10%. Με άλλα λόγια, το ανθρώπινο σώμα είχε τώρα, αναλογικά, περισσότερο λίπος.
H διακύμανση του βάρους και του σωματικού λίπους κατά τη διάρκεια της λιμοκτονίας και της αποκατάστασης.
Ο Ancel Keys, ο οποίος θα γινόταν ο πιο διάσημος ερευνητής διατροφικών θεμάτων του περασμένου αιώνα, θα παρουσίασε αναλυτικά το πόρισμα του πειράματος σε δύο τόμους 1.385 σελίδων το 1950, με τίτλο, The Biology of Human Starvation.
Αφού πέρασε πάνω από μισός αιώνας, το 1998, ο Scott Crow, ειδικός στις διατροφικές στο Πανεπιστήμιο της Μινεσότα και ένας συνάδελφός του αποφάσισαν να ρίξουν άλλη μια ματιά στο πείραμα. Ο μέσος όρος ηλικίας των συμμετεχόντων το 1944 ήταν τα 25 έτη και τώρα ήταν γύρω στα 79 έτη. Ο Crow μπόρεσε να εντοπίσει 19 από τους συμμετέχοντες, 11 είχαν πεθάνει και δεν μπόρεσε να βρει τους άλλους έξι. Όταν τους πήρε συνέντευξη, κάθε άνδρας είχε πτυχίο κολεγίου και έξι είχαν διδακτορικό. Ήταν καθηγητές κολεγίου και δάσκαλοι, ένας αρχιτέκτονας, ένας δικηγόρος, ένας μηχανικός, δύο πολιτικοί και ένας κοινωνικός λειτουργός. Όλοι είχαν μια συναρπαστική ιστορία ζωής να πουν.
Με βάση τα δεδομένα που συγκεντρώθηκαν κατά την παρακολούθηση, οι αλλαγές στο βάρος ήταν μεγαλύτερες και διήρκεσαν περισσότερο από ό,τι αναφέρθηκε στη μελέτη. Η μέση αύξηση του βάρους που ανακλήθηκε από 16 συμμετέχοντες ήταν 22 λίβρες (10 κιλά). Οι περισσότεροι χρειάστηκαν περισσότερο από 58 εβδομάδες για να επιστρέψουν στο αρχικό βάρος. Επτά άνδρες είχαν προβλήματα για έξι μήνες έως ένα χρόνο, πέντε είχαν προβλήματα για δύο χρόνια, ένας είχε προβλήματα για τρία χρόνια και ένας είχε προβλήματα που επιλύθηκαν σε πέντε χρόνια. Τρεις περιέγραψαν ελάχιστα προβλήματα με μη φυσιολογική διατροφή ή υπερβολικό βάρος και ομαλοποιήθηκαν μέσα σε έξι μήνες. Τρεις δεν επέστρεψαν ποτέ στο αρχικό βάρος τους.
Ένας άλλος που είχε πεθάνει, και άρα δεν περιλαμβανόταν στους 16, είχε βιντεοσκοπηθεί να αναφέρει ότι πάχυνε μετά το πείραμα, ζυγίζοντας 22 κιλά παραπάνω. Αισθανόταν πεινασμένος και έτρωγε συνεχώς για μεγάλο χρονικό διάστημα. Του πήρε τρία χρόνια για να επιστρέψει στο αρχικό βάρος του και σε ένα φυσιολογικό διατροφικό μοτίβο. Εάν συμπεριληφθεί και αυτός, το μέσο βάρος που αποκτήθηκε από 17 άτομα, ήταν παραπάνω από 10 κιλά.
Βιβλιογραφία
- Tucker (2007) “The great starvation experiment: Ancel Keys and the men who starved for science” University of Minnesota Press.
- Kalm et al. (2005) “They starved so that others be better fed: remembering Ancel Keys and the Minnesota experiment”. The Journal of nutrition, 135(6), pp.1347-1352.
- Keys et al. (1950) “The Biology of Human Starvation (2 volumes)”. University of Minnesota Press.
- A 57-YEAR FOLLOW-UP INVESTIGATION AND REVIEW OF THE MINNESOTA STUDY ON HUMAN STARVATION AND ITS RELEVANCE TO EATING DISORDERS. 2018.
