Metabolizm jest niezwykle szerokim terminem, który mieści w sobie ogół reakcji chemicznych, jakie zachodzą w żywych komórkach. Reakcji, które są podstawą wszystkich zjawisk biologicznych i procesów życiowych. Na metabolizm składają się procesy syntezy związków (czyli anabolizm, który wymaga dostarczenia energii) i rozkładu (katabolizm – rozpad związków złożonych na prostsze z uwalnianiem energii). Na tempo i intensywność tych procesów wpływa wiele czynników. Próby jednostronnego spojrzenia na metabolizm świadczą o niezrozumieniu tematu – tematu, który wciąż stanowi intersujący obszar badań, prowadzonych w ośrodkach naukowych na całym świecie. Wyniki jednego z nich właśnie opublikowano na łamach American Journal of Physiology: Endocrinology and Metabolism.
Śniadanie i rower, czyli metabolizm w najnowszych badaniach
Metabolizm, czyli przemiana materii, obejmuje całokształt reakcji chemicznych (i przemian energetycznych), jakie zachodzą w żywych komórkach. Dzięki nim komórki organizmu mogą rosnąć, rozmnażać się, powstawać i pełnić wszystkie swe funkcje.
O czym dowiadujemy się z najnowszych doniesień naukowych? Brytyjscy uczeni postanowili sprawdzić, jak śniadanie (spożyte przed porannym treningiem, a konkretnie przed jazdą na rowerze) wpływa na metabolizm. Wstępne, krótkoterminowe obserwacje wskazują, że wysiłek po posiłku może poprawiać trawienie, wchłanianie i metabolizm węglowodanów. Co ciekawe, wyniki sugerują, że jedzenie przed aktywnością fizyczną stymuluje również trawienie i metabolizm po wysiłku.
Naukowcy podkreślają, że to dopiero początek drogi i konieczne są dalsze badania, które zresztą już trwają. Ich wyniki pozwolą ocenić długoterminowy wpływ ćwiczeń po posiłku na zdrowie. Uczeni mają nadzieję, że ich praca przyczyni się do opracowania skuteczniejszych metod leczenia i zapobiegania cukrzycy typu 2.
Energia w procesach metabolicznych : anabolizm i katabolizm
Na procesy metaboliczne składają się tzw. szlaki metaboliczne – serie następujących po sobie reakcji biochemicznych, w których substraty przekształcane są w produkty metabolizmu – metabolity. Wyróżnia się procesy przebiegające z wytworzeniem energii – kataboliczne, w których złożone związki organiczne są przekształcane w energię. Natomiast reakcje anaboliczne wymagają dostarczenia energii. W ich przebiegu z prostych związków powstają złożone, np. lipidy, białka, cukry.
Katabolizm zatem to przekształcanie związków organicznych (np. cukrów) w energię. W jego przebiegu dochodzi do rozpadu związków złożonych na związki prostsze i uwalniania energii w postaci wiązań chemicznych. Przykładem katabolizmu są procesy oddychania tlenowego komórki, w których z glukozy tworzą się cząsteczki wody i dwutlenku węgla (plus uwolniona energia).
Można powiedzieć, że anabolizm jest odwrotnością katabolizmu. Procesy powstawania związków złożonych z prostych wymagają dostarczenia energii. W organizmie dziecka prym wiodą właśnie procesy anaboliczne. W ich przebiegu dochodzi do gromadzenia energii. Konsekwencją jest np. przyrost tkanek mięśniowych lub kostnych.
Katabolizm i anabolizm są ze sobą ściśle związane i wzajemnie na siebie wpływają. Energia wytwarzana w procesach katabolicznych zużywana jest podczas procesów anabolicznych.
Podstawowa przemiana materii a całkowity wydatek energetyczny
Zgodnie z definicją zaprezentowaną przez Instytut Żywienia i Żywności – IŻŻ (Normy żywienia dla populacji polskiej 2017 r.) dobowy całkowity wydatek energetyczny (Total Energy Expediture, TEE) jest sumą:
- podstawowej przemiany materii (Basal Energy Expediture, BEE),
- energii wydatkowanej na aktywność fizyczną (Energy Expenditure of Physical Activity, EEPA), tzw. termicznego efektu pożywienia (Thermic Effect of Food, TEF)
- (rzadko) termogenezy indukowanej zimnem.
Czym jest tajemnicza „podstawowa przemiana materii”? Mówiąc w skrócie, to najniższy poziom energii niezbędny do utrzymania podstawowych czynności fizjologicznych (jak oddychanie) w ściśle określonych warunkach (m.in. komfortu psychicznego, fizycznego, cieplnego, na czczo, po przespanej nocy, w pozycji leżącej).
Istnieją zaawansowane, specjalistyczne metody określania wydatków energetycznych. Należą do nich:
- kalorymetria bezpośrednia,
- kalorymetria pośrednia,
- metoda podwójnie znakowanej wody,
- monitoring pracy serca.
Od czego zależy metabolizm?
Wydatek energetyczny i zapotrzebowanie na energię zależą od wielu czynników. IŻŻ na pierwszym miejscu wymienia masę i skład ciała. Oczywiście, wydatek energetyczny związany z masą ciała jest większy u osób otyłych niż u szczupłych. Warto jednak mieć na uwadze, że zależność między masą i składem ciała a wydatkiem energetycznym nie jest zależnością liniową.
Kolejnym czynnikiem wpływającym na wydatek energetyczny jest płeć, przede wszystkim różnice w masie i składzie ciała.
Zapotrzebowanie na energię maleje z wiekiem. Wynika to głównie z procesów związanych z utratą masy mięśniowej, pogorszeniem funkcji mięśni, przyrostem tkanki tłuszczowej, co przekłada się na mniejszą aktywnością fizyczną.
Kiedy rośniemy, wydatek energetyczny jest wyższy. Największe zapotrzebowane na energię obserwuje się u niemowląt w pierwszych miesiącach życia. Później jest już znacznie niższe.
Wydatek energetyczny zwiększa się w czasie ciąży i w okresie laktacji, zależy także od przynależności etnicznej.
Do czynników środowiskowym wpływających na wydatek energetyczny zalicza się przede wszystkim procesy związane z termoregulacją w niskich temperaturach, które obecnie straciły na znaczeniu (ogrzewane pomieszczenia, ciepłe ubrania itp.).
Wydatek energetyczny warunkowany jest oczywiście aktywnością fizyczną (EEPA). Szacuje się, że udział EEPA w całkowitym wydatku energetycznym wynosi od 15 procent (u osób prowadzących siedzący tryb życia) do nawet 50 procent (przy dużej aktywności fizycznej.)
Na ostatniej pozycji znajdują się mało istotne czynniki. IŻŻ wspomina o niektórych lekach i wybranych czynnikach endokrynologicznych, jak hormony tarczycy, które mogą uczestniczyć w wydatku energetycznym, jednak podkreśla się, że u osób zdrowych udział ten ma znikome znaczenie.
Czytaj także: Zasady zdrowego stylu życia
Równowaga energetyczna i źródła energii w diecie
O równowadze energetycznej można mówić, kiedy ilość energii przyjmowanej z pożywieniem jest równa ilości energii wydatkowanej. Wówczas masa ciała jest wartością stałą. Waga zmienia się, gdy bilans energetyczny jest dodatni (np. przy nadmiarze energii spożywanej w stosunku do wydatkowanej) lub ujemny (przy mniejszym spożyciu energii w stosunku do dobowego zapotrzebowania).
Dlatego tak istotne jest dostarczanie organizmowi odpowiedniej ilości energii – z pewnością niekorzystne są jej nadmiary, jednak pamiętajmy, że niedobory energetyczne mogą być równie niebezpieczne. Istotnie utrudniają też odchudzanie, które paradoksalnie (w założeniu) powinno być ich celem. W takich warunkach organizm „broni się” i spowalnia tempo procesów metabolicznych.
Tzw. normy na energię należy ustalać indywidualnie dla każdego pacjenta, uwzględniając m.in. masę ciała, płeć, wiek, aktywność fizyczną, tryb życia i ogólny stan zdrowia.
Głównymi źródłami energii w pożywieniu są:
- węglowodany: 1 g dostarcza 4 kcal;
- tłuszcze: 1 g dostarcza 9 kcal;
- białka (przy małej dostępności energii pochodzącej z węglowodanów i tłuszczów): 1 g dostarcza 4 kcal).
Nie zapominajmy, że alkohol (produkt niezalecany) może być bardzo istotnym źródłem energii (1 g dostarcza aż 7 kcal).
Warto nadmienić, że energii dostarcza także błonnik pokarmowy. Jednak ok. 70 procent błonnika w jelicie grubym ulega fermentacji. Dlatego szacuje się, że 1 g błonnika dostarcza 2 kcal.
Dieta, którą „polubi” metabolizm
Zgodnie z zaleceniami IŻŻ, energię powinniśmy czerpać ze zbilansowanej diety, która zawiera odpowiednią ilość i proporcję węglowodanów (przede wszystkim złożonych), tłuszczów i białek. Prawidłowa dieta pokrywa zapotrzebowanie na wszystkie składniki odżywcze.
Zdrowe odżywianie może zapobiec wielu chorobom cywilizacyjnym, jak otyłość, cukrzyca, choroba wieńcowa, nadciśnienie i osteoporoza. IŻŻ przypomina, że w przypadku chorób przewlekłych lekarz może zmodyfikować zalecenia żywieniowe (według norm obowiązujących w konkretnych jednostkach chorobowych).
Jakich zasad zdrowego żywienia powinny przestrzegać osoby dorosłe? Według IŻŻ duże znaczenie ma regularność przyjmowanych posiłków. Starajmy się zatem siadać do stołu o stałych porach, unikajmy przejadania. Najlepiej spożywać 4-5 posiłków dziennie co 3–4 godziny. Nie zapominajmy o śniadaniu; kolację jedzmy ok. 3 godziny przed snem. Jak najczęściej sięgajmy po warzywa i owoce, które powinny stanowić przynajmniej połowę naszych posiłków; zachowujmy właściwe proporcje (75 procent warzywa, 25 procent owoce). W ich składzie znajdują się związki biologicznie czynne o działaniu antyoksydacyjnym. IŻŻ wymienia:
- karotenoidy (w tym beta-karoten, likopen);
- witaminy: C i E;
- kwas foliowy;
- selen;
- flawonoidy;
- izoflawony;
- błonnik.
Produkty zbożowe, zwłaszcza pełnoziarniste, które zawierają węglowodany złożone, są dobrym źródłem energii. Zawierają także błonnik, witaminy – zwłaszcza z grupy B (tiaminę, ryboflawinę, niacynę, kwas foliowy) i składniki mineralne (magnez, cynk).
Pijmy mleko, jogurty, kefiry (minimum 2 szklanki dziennie). Częściowo możemy zastąpić je serem. Jedzmy mniej mięsa. Zaleca się zwłaszcza ograniczenie spożycia mięsa czerwonego i przetworzonych produktów mięsnych (do 0,5 kg tygodniowo).
Zdrowy styl życia, czyli metabolizm jak marzenie
Jak jeszcze wesprzeć metabolizm? Co jeść, czego unikać?
Na cenzurowanym powinny znaleźć się tłuszcze zwierzęce, bogate w nasycone kwasy tłuszczowe – lepiej ograniczać je na rzecz olejów roślinnych. Warto zwrócić uwagę na olej rzepakowy, który charakteryzuje się unikatowym składem (bardzo korzystnym stosunkiem kwasów nienasyconych omega-6 do omega-3)
1-2 razy w tygodniu warto zamienić porcję mięsa zamienić na porcję roślin strączkowych bogatych w białko Nie zapominajmy o jajkach, które są skoncentrowanym źródłem witamin, składników mineralnych i luteiny (udowodniono, że 1 jajko dziennie nie zwiększa stężenia „złego” cholesterolu LDL we krwi). Przynajmniej 2 razy w tygodniu jedzmy ryby morskie. W ich składzie znajdują się nienasycone kwasy tłuszczowe omega-3, które obniżają ryzyko sercowo-naczyniowe. Na rynku dostępne są również produkty specjalnie wzbogacane w kwasy tłuszczowe z grupy omega-3 (np. margaryny Optima Omega 3, Optima DHA). Warto przypomnieć, że prawidłowy metabolizm chroni tętnice wieńcowe przed niekorzystnymi zmianami, do jakich dochodzi w przebiegu chorób metabolicznych (jak cukrzyca).
Posiłki przygotowujmy samodzielnie z naturalnych, jak najmniej przetworzonych produktów. Nie kupujmy żywności z dużą zawartością soli kuchennej. Nie dosalajmy potraw – ich smak znakomicie podkreślą zioła – świeże lub suszone. Unikajmy szkodliwych kwasów tłuszczowych trans, obecnych m.in. w utwardzanych olejach roślinnych, wyrobach cukierniczych, produktach typu fast food.
Co poza tym? Unikajmy cukru i słodyczy – ich miejsce w diecie mogą zająć (odpowiednie ilości) owoców i orzechów. Pijmy wodę – minimum 1,5 l dziennie. Woda umożliwia prawidłowy przebieg procesów fizjologicznych. Odwodnienie zaburza metabolizm. Reakcje metaboliczne zachodzą przecież w środowisku wodnym. Co więcej, woda jest „nośnikiem” szkodliwych produktów przemiany materii, wydalanych z potem lub moczem.
Jak poprawić metabolizm? IŻŻ przypomina, że (prócz prawidłowej diety) istotna jest regularna aktywność fizyczna. Osoby zdrowe powinny ćwiczyć co najmniej 30-45 minut dziennie. Do zalecanych form wysiłku należy jazda na rowerze, pływanie, aqua-aerobik, nordic walking, jogging, bieganie.
Bibliografia
- Edinburgh R.M., Hengist A., Smith H.A. et al. Pre-Exercise Breakfast Ingestion versus Extended Overnight Fasting Increases Postprandial Glucose Flux after Exercise in Healthy Men. American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism, 2018; DOI: 10.1152/ajpendo.00163.2018.
- Jarosz M. Normy żywienia dla populacji polskiej. Instytut Żywności i Żywienia, Warszawa 2017.
- Matyja M., Haberka M., Olszanecka-Glinianowicz M. Żywienie i styl życia – najnowsze wytyczne AHA 2017. Medycyna po Dyplomie 2017; 26 (9): 20–23.
- Aune D., Keum N., Giovannucci E. et al. Whole grain consumption and risk of cardiovascular disease, cancer, and all cause and cause specific mortality: systematic review and dose-response meta-analysis of prospective studies. British Medical Journal 2016; 353: i2716.
- Cohut M. How does eating before a workout affect the body? https://www.medicalnewstoday.com/articles/322785.php, dostęp: 17.08.2018.
- Gajewski P., Szczeklik A. Interna Szczeklika 2018. Wydawnictwo Medycyna Praktyczna, Kraków 2018.
- Olszanecka-Glinianowicz M. Komentarz: Dobre i złe węglowodany w diecie. W: Wpływ zawartości cukrów w diecie na masę ciała – przegląd systematyczny. Medycyna Praktyczna 2013; 4: 74–77.
- Payne A., Barker H. Dietetyka i żywienie kliniczne. Elsevier Urban&Partner, Wrocław 2013.
- Murawska-Ciałowicz E. Tkanka tłuszczowa – charakterystyka morfologiczna i biochemiczna różnych depozytów. Postępy Higieny i Medycyny Doświadczalnej 2017; 71: 466–484.
