Výživa a metabolizmus

Pri posudzovaní potreby výživy nemožno brať do úvahy len celkové množstvo energie, ale treba dbať na to, aby bolo správne a vyvážené aj samotné zloženie potravy. Pomer živín v potrave kolíše a je ovplyvnený osobnými, rodinnými a národnými zvykmi. Podľa odporúčaní odborníkov by mal byť optimálny pomer základných živín (makronutrientov) v dennej potrave dospelého človeka s bežnou aktivitou približne takýto:

• 10–15 % bielkoviny
• 25–30 % tuky (lipidy)
• 55–60 % sacharidy

Bielkoviny (proteíny) link

Bielkoviny sú primárne stavebnou látkou organizmu a nemožno ich nahradiť žiadnou inou živinou. (Ich energetická hodnota je 17,1 kJ / 4,1 kcal na 1 g). Optimálny denný prívod bielkovín je u dospelého človeka približne 1 g / 1 kg hmotnosti tela. Deti, keďže intenzívne rastú, ich majú dostávať viac, približne 3–4 g / 1 kg hmotnosti tela.

Biologická hodnota bielkovín je daná obsahom nepostrádateľných – esenciálnych aminokyselín. Z 21 druhov bežných aminokyselín si telo dospelého človeka nedokáže 8 syntetizovať samo (u malých detí je to až 9, vrátane histidínu) a sme odkázaní na ich príjem v potrave. Najlepšia bielkovinová potrava je taká, ktorá obsahuje zmes všetkých aminokyselín vo vhodnom vzájomnom pomere. Asi tretinu potrebného množstva bielkovín v potrave by mali tvoriť živočíšne bielkoviny (mäso, mlieko, vajcia), ktoré sú najľahšie stráviteľné, biologicky najvhodnejšie a obsahujú všetky esenciálne aminokyseliny.

Tuky (lipidy) link

Tuky sú energeticky najbohatšou zložkou potravy (ich energetická hodnota je až 38,9 kJ / 9,3 kcal na 1 g). Okrem toho, že slúžia ako zásobáreň energie, tvoria mechanickú i tepelnú izoláciu orgánov a je v nich rozpustených niekoľko dôležitých vitamínov (A, D, E, K). Obsahujú aj esenciálne mastné kyseliny, ktoré organizmus potrebuje a nie je schopný si ich sám vyrábať (napríklad kyselina linolová, ktorá je kľúčová pri tvorbe fosfolipidov v bunkových membránach).

Pre optimálny príjem tukov neexistuje jednotné pravidlo, pretože závisí od energetického výdaja. Celkovo platí, že čím vyšší je energetický výdaj u fyzicky pracujúcich osôb alebo športovcov, tým viac tukov môže byť v potrave. Treba však pamätať na to, že k nadmernému príjmu tukov dochádza veľmi ľahko, čo pri nedostatku pohybu vedie k nadváhe.

Sacharidy (cukry) link

Sacharidy sú najpohotovejším, najrýchlejšie využiteľným a najbežnejším zdrojom energie. (Ich energetická hodnota je rovnaká ako u bielkovín: 17,1 kJ / 4,1 kcal na 1 g). Prijímame ich najmä ako zložené sacharidy (škroby) v chlebe, pečive, obilninách a zemiakoch, ktoré sa v tráviacej sústave štiepia na jednoduchú glukózu.

Ak prijímame adekvátne množstvo sacharidov, telo si ich ukladá do zásoby vo forme živočíšneho škrobu – glykogénu – a to najmä v pečeni a vo svalových bunkách. Ak je však príjem sacharidov nadbytočný a telo ich nestíha využiť, premieňajú sa na tuky a ukladajú sa do tukového tkaniva. Moderná výživa sleduje pri sacharidoch aj tzv. glykemický index (GI), ktorý udáva, ako rýchlo po zjedení sa sacharidy dostanú do krvi v podobe glukózy.

Minerálne látky link

Minerálne látky, aj keď nie sú priamym zdrojom energie, sú stálou a nevyhnutnou súčasťou všetkých buniek a telových tekutín. Tvoria asi 4,7 % hmotnosti tela. Najviac je solí vápnika a fosforu, ktoré sú uložené v kostiach a zuboch a dodávajú im tvrdosť a pevnosť.

Ďalej sa v tele nachádza sodík, draslík, síra, chlór, horčík (makroprvky) a v menšom množstve železo, jód, zinok, meď či kobalt (mikroprvky a stopové prvky). Niektoré prvky majú veľmi špecifický fyziologický význam (napr. železo v molekule krvného farbiva hemoglobínu, jód v hormónoch štítnej žľazy, zinok v inzulíne a pod.). Normálna pestrá strava obsahuje zvyčajne dostatočné množstvo minerálnych látok. Na zvýšený prívod (najmä vápnika a železa) však treba dbať predovšetkým v období rastu detí, v tehotenstve a počas dojčenia.

Vitamíny link

Vitamíny sú esenciálne organické látky, ktoré sú účinné už vo veľmi malých množstvách. Zohrávajú kľúčovú úlohu ako súčasť enzýmových systémov – často tvoria ich dôležitú nebielkovinovú zložku (tzv. koenzým), čím zabezpečujú a urýchľujú premenu látok v tele. Niektoré z nich sú nevyhnutné, avšak medzi živočíchmi existujú rozdiely v tom, ktoré vitamíny musia prijímať z potravy a ktoré si dokážu vytvoriť sami. Napríklad vitamín C je nevyhnutný pre ľudí, opice a morčatá, pretože si ho v priebehu evolúcie stratili schopnosť vyrobiť a musia ho získať z potravy, zatiaľ čo väčšina ostatných zvierat si ho dokáže syntetizovať v pečeni.

Potreba vitamínov je rozličná a závisí od veku, pohlavia, hmotnosti, fyzického stavu organizmu a od intenzity metabolizmu. Ich množstvo v potrave má byť optimálne, t.j. zaručovať dobrý vývin a výkonnosť organizmu. V každom ročnom období musíme dbať na dostatočný podiel ovocia a zeleniny, ale aj zložiek živočíšnej potravy. Toto množstvo sa vyjadruje ako odporúčaná denná dávka (ODD).

V súvislosti s množstvom vitamínov v tele rozlišujeme tri stavy:

1. avitaminóza – úplná absencia vitamínu v tele
2. hypovitaminóza – nedostatok vitamínu
3. hypervitaminóza – nadbytok vitamínu

Voda link

Voda je najviac zastúpená zlúčenina v bunkách (tvorí 60–90 % ich hmotnosti) a slúži ako univerzálne rozpúšťadlo a dôležitý faktor tepelného hospodárenia organizmov. Človek získava vodu rôznymi spôsobmi: samotným pitím, z prijatej potravy, a tiež endogénne – metabolickými procesmi. Pri chemických procesoch, akými sú úplná aj neúplná oxidácia živín (bunkové dýchanie), sa totiž voda uvoľňuje ako vedľajší produkt, pričom denne takto v tele vznikne približne 200–300 ml tzv. metabolickej vody. Všetky uvedené spôsoby prispievajú k celkovému príjmu vody v tele.

Rozdelenie metabolizmu link

Všetky životné prejavy ľudského organizmu majú chemický základ, t.j. premenu látok a energie. Ľudský organizmus získava energiu z potravy v podobe zložitých chemických zlúčenín, ktoré sa v tele ďalej premieňajú. Každú chemickú reakciu sprevádza zmena energie. Preto je premena látok – metabolizmus – nerozlučne spätá s premenou energie. Rast, svalová činnosť, prejavy dráždivosti či vylučovanie priamo závisia od týchto premien.

Metabolizmus sa delí na dva protichodné, no navzájom prepojené procesy:

• katabolizmus (disimilácia) – je to postupné štiepenie zložitých látok na jednoduchšie. Tieto reakcie sú exergonické, čo znamená, že sa pri nich uvoľňuje energia. V tele prebiehajú za prítomnosti kyslíka a konečnou spoločnou cestou oxidácie pre všetky živiny je tzv. Krebsov (citrátový) cyklus. Konečnými splodinami sú oxid uhličitý a voda. Časť uvoľnenej energie sa mení na teplo, no podstatná časť sa prenáša a uchováva v makroergických fosfátových väzbách (predovšetkým v molekule ATP – adenozíntrifosfátu),
• anabolizmus (asimilácia) – sú to procesy, pri ktorých sa z jednoduchších látok tvoria nové, telu vlastné zložité látky (napr. enzýmy, hormóny, plazmatické bielkoviny). Tieto deje sú endergonické, čiže na svoju výstavbu a priebeh spotrebúvajú energiu uloženú v ATP.

Niektoré prijaté látky sa neštiepia hneď, ale hromadia sa v organizme do zásoby. Prebytočné cukry sa ukladajú najmä vo svaloch a v pečeni vo forme glykogénu, a pri ich nadbytku sa premieňajú na tuky a ukladajú do tukového tkaniva. Odtiaľ sa môžu v prípade potreby uvoľniť a použiť.

Úroveň premeny látok a bazálny metabolizmus link

Úroveň premeny látok v živom organizme sa neustále mení v závislosti od podmienok vonkajšieho a vnútorného prostredia a od potrieb organizmu.

Minimálny stupeň metabolickej aktivity organizmu potrebný na udržanie základných životných funkcií sa nazýva bazálny metabolizmus (BMR). U dospelého človeka predstavuje asi 1500–1800 kcal denne a meria sa za určených podmienok: nalačno (12–16 hodín po jedle), pri telesnom a duševnom pokoji a pri indiferentnej teplote prostredia.

Akékoľvek vybočenie z týchto podmienok metabolizmus okamžite zvyšuje. Premenu látok zvyšuje svalová práca, psychické vplyvy, ale aj samotné požitie potravy a proces trávenia (tzv. špecificko-dynamický účinok potravy). Z hľadiska teploty platí, že metabolické procesy zrýchľuje horúčka, ale aj nízka či vysoká teplota okolitého prostredia (organizmus vynakladá energiu na termoreguláciu).

Riadenie a rovnováha metabolizmu link

Metabolické reakcie sa neustále usmerňujú a prispôsobujú, čím sa udržuje stálosť vnútorného prostredia organizmu (homeostáza). Metabolizmus je riadený nervovo a hormonálne. Najdôležitejšími regulátormi sú hormóny štítnej žľazy (tyroxín), hormóny pankreasu (inzulín a glukagón) a drene nadobličiek (adrenalín).

Anabolické a katabolické deje sú v dospelom a zdravom organizme v dynamickej rovnováhe.

• v období rastu a pri regenerácii tkanív jednoznačne prevládajú anabolické deje a celková potreba energie stúpa
• v starobe sa metabolizmus prirodzene znižuje a postupne prevládajú katabolické deje

Metabolizmus sacharidov link

Ústredné postavenie v premene sacharidov má glukóza. Nachádza sa vo všetkých telových tekutinách. V krvi je jej množstvo – glykémia – veľmi stále (fyziologická hodnota nalačno je 3,9–5,6 mmol/l). Prechodne sa zvyšuje po požití potravy, načo organizmus reaguje vyplavením inzulínu, ktorý ju vráti do normálu.

Glukóza je najpohotovejší zdroj energie pre mnohé tkanivá. Dôležitá je pre činnosť ústrednej nervovej sústavy a je jediným možným zdrojom energie pre červené krvinky (erytrocyty). Zásobným zdrojom glukózy je glykogén. Tvorí sa z jednoduchých sacharidov a ukladá sa najmä v pečeni a v kostrových svaloch. Glykogén sa podľa energetickej potreby tela opäť štiepi na glukózu.

Metabolizmus tukov (lipidov) link

Tuky (lipidy) tvoria v tele stavebnú časť buniek (fosfolipidy a cholesterol sú základom cytoplazmatických membrán) a ukladajú sa do zásoby vo forme triacylglycerolov (triglyceridov). V krvnej plazme kolujú tuky transportované v špeciálnych bielkovinových obaloch (napr. ako chylomikróny).

Nadbytočný prijatý tuk sa ukladá v bunkách tukového tkaniva (adipocytoch), najmä v podkoží a v okolí vnútorných orgánov. Rozoznávame dva druhy tukového tkaniva:

• biele tukové tkanivo – funguje ako hlavná energetická rezerva, mechanická ochrana a tepelná izolácia
• hnedé tukové tkanivo – obsahuje veľa mitochondrií a jeho úlohou je spaľovanie tukov na priamu tvorbu tepla (dôležité najmä u novorodencov)

Tukové tkanivo funguje aj ako endokrinný orgán, pretože produkuje hormóny (napr. leptín ovplyvňujúci pocit sýtosti). Zdravý dospelý muž má zásobného tuku priemerne okolo 15 % hmotnosti tela, pričom u žien býva tento podiel mierne vyšší (približne 20 %).

Metabolizmus bielkovín (proteínov) link

Bielkoviny sú základnou stavebnou súčasťou živej hmoty. Obsahujú uhlík, kyslík, vodík a nevyhnutný dusík (niekedy síru). V ľudskom tele na ne pripadá najväčší podiel z pevných látok. Tvoria stavebnú súčasť buniek, medzibunkovej hmoty (kolagén), uplatňujú sa ako enzýmy či hormóny a patrí sem aj krvné farbivo hemoglobín.

V krvi sa udržiava hladina aminokyselín (z potravy a z obnovy telových bielkovín). Bielkoviny sa v tele neukladajú do zásoby, a preto je ich pravidelný prísun dôležitý. Ak telo prijme nadbytok aminokyselín, alebo ich začne využívať ako zdroj energie, dochádza k ich rozkladu. Pri tomto procese sa uvoľňuje dusík vo forme amoniaku. Pečeň tento amoniak premieňa na močovinu (ureu), ktorú krv prenáša do obličiek, odkiaľ sa následne vylúči z tela prostredníctvom moču.

Vybrané poruchy a ochorenia metabolizmu link

Metabolické procesy sú v tele prísne regulované. Ak však v dôsledku genetickej odchýlky, autoimunitnej reakcie alebo životosprávy dôjde k narušeniu tvorby dôležitých enzýmov či hormónov, vznikajú rôzne metabolické poruchy.

Dedičné metabolické poruchy (enzymopatie) link

Ide o geneticky podmienené (zvyčajne autozómovo recesívne) odchýlky, pri ktorých organizmus nevytvára určitý enzým v správnej forme. V dôsledku toho sa v tele môžu hromadiť nezmetabolizované medziprodukty premeny látok.

• galaktozémia – stav, pri ktorom chýba enzým na bežné spracovanie galaktózy (mliečneho cukru). Galaktóza sa následne rozkladá náhradnými cestami na látky, ktoré môžu zaťažovať pečeň, obličky, no najmä mozog, čo spôsobuje mentálnu zaostalosť. Včasná diagnostika a nasadenie bezmliečnej diéty u novorodenca stav plne stabilizujú.
• fenylketonúria (PKU) – vrodená porucha metabolizmu aminokyseliny fenylalanínu. V tele chýba enzým (fenylalanínhydroxyláza), ktorý ho bežne premieňa na tyrozín. Fenylalanín sa v organizme hromadí, čo taktiež spôsobuje mentálnu zaostalosť. Každý novorodenec je na túto odchýlku preventívne testovaný a stav sa dá úspešne kontrolovať prísnou diétou.
• alkaptonúria – porucha v metabolickej dráhe aminokyselín fenylalanínu a tyrozínu. Chýbajúci enzým vedie k hromadeniu kyseliny homogentizovej. Tá sa vylučuje močom (ktorý na vzduchu tmavne) a jej pigment sa môže postupne ukladať v spojivových tkanivách a chrupkách (tzv. ochronóza), čo neskôr ovplyvňuje štruktúru kĺbov a chrbtice. Zaujímavosťou je, že na Slovensku je výskyt tohto inak vzácneho stavu jeden z najvyšších na svete.

Autoimunitné ochorenia (s vplyvom na metabolizmus) link

Pri týchto stavoch imunitný systém nesprávne vyhodnotí telu vlastné bunky alebo bežné zložky potravy a reaguje tak, že naruší ich funkciu.

• cukrovka 1. typu (diabetes mellitus 1. typu) – autoimunitné ochorenie, pri ktorom biele krvinky narušia funkciu buniek pankreasu, a ten prestane produkovať inzulín. Znižuje sa presun glukózy do buniek a stúpa jej hladina v krvi (hyperglykémia). Bunky sú nútené náhradne spracovávať zásoby tukov a bielkovín. Pacienti si inzulín pravidelne dopĺňajú vo forme injekcií alebo prostredníctvom inzulínovej pumpy,
• celiakia – autoimunitný stav, pri ktorom imunitný systém po požití lepku reaguje tak, že postupne narúša vlastné klky tenkého čreva, čím znižuje jeho schopnosť efektívne vstrebávať živiny z potravy. Základom liečby je prísna a celoživotná bezlepková diéta.

Získané metabolické poruchy link

Tieto poruchy úzko súvisia so životným štýlom, stravovacími návykmi a úrovňou fyzickej aktivity.

• cukrovka 2. typu (diabetes mellitus 2. typu) – súvisí najmä s nadváhou a nedostatkom pohybu. Inzulín sa v tele síce tvorí, ale cieľové bunky naň reagujú slabšie (vzniká tzv. inzulínová rezistencia) a glukózu z krvi neabsorbujú v dostatočnej miere. Pri dlhodobom neriešení môže stav ovplyvniť funkciu ciev a obličiek. Základom manažmentu tohto ochorenia je úprava životosprávy a medikácia.

Potravinové intolerancie (enzymatické defekty) link

Sú to stavy, pri ktorých telu chýba (alebo má zníženú aktivitu) špecifický enzým potrebný na chemický rozklad konkrétnej živiny. Na rozdiel od alergií a autoimunitných ochorení, do tohto procesu vôbec nie je zapojený imunitný systém.

• histamínová intolerancia (HIT) – vzniká vtedy, keď má telo prechodne alebo dlhodobo zníženú aktivitu enzýmu diamínooxidáza (DAO), ktorý bežne v čreve odbúrava histamín prijatý v potrave. To môže viesť k rôznym prejavom diskomfortu,
• laktózová intolerancia – veľmi bežný stav, pri ktorom v tenkom čreve chýba enzým laktáza. Organizmus preto nedokáže rozštiepiť mliečny cukor (laktózu). Nerozštiepená laktóza postupuje až do hrubého čreva, kde ju začnú kvasiť prirodzené kvasné baktérie. Pritom vznikajú plyny, čo spôsobuje diskomfort a tráviace ťažkosti.