Evoluce člověka a běh (12) – Kam se vyvinul náš metabolizmus

Minule jsme otevřeli téma mismatch diseases – nemocí, které jsou způsobené tím, že člověk žije v jiném světě, než pro který byl evollučně vyvinutý. Většina dnešních nemocí je mismatch. A většina souvisí s metabolizmem.

Co je to metabolizmus?

Metabolizmus je způsob, jakým tělo zpracovává jídlo a přeměňuje ho na energii, kterou potřebuje, aby mohlo fungovat. Představ si ho jako továrnu, která přijímá suroviny (jako sacharidy, tuky a bílkoviny) a mění je na palivo pro všechny tělesné činnosti – od pohybu až po dýchání nebo trávení.

Kdy nastane metabolická mismatch disease?

Metabolizmus má dvě hlavní části. Ta první, anabolizmus, je fáze „stavění“ – tělo si vytváří nebo ukládá zásoby energie, třeba do svalů nebo tuků, které pak může využít, když to bude potřeba. Druhá část, katabolizmus, je naopak fáze „rozkládání“ – v té tělo tyhle zásoby využívá a přetváří je na energii, když ji potřebuje hned, například když cvičíme nebo jsme delší dobu bez jídla. Obě tyhle části musí být v rovnováze, aby tělo fungovalo správně.

Dokážeš nějak kvantifikovat podíl metabolických nemocí v rámci mismatch diseases?

Odhadem 70 % všech mismatch diseases má základ v metabolických problémech. Tato kategorie zahrnuje obezitu, cukrovku 2. typu, kardiovaskulární choroby a některé druhy rakoviny, které přímo souvisí s tím, jak naše tělo zpracovává a ukládá energii.

Zbylých zhruba 30 % nemocí z nesouladu má původ v dalších faktorech moderního života, jako jsou například nedostatek pohybu, chronický stres nebo vlivy prostředí.

Jaký je rozdíl mezi hlavními makronutrienty z pohledu metabolizmu?

Hlavní makronutrienty – sacharidy, tuky a bílkoviny – tělo zpracovává různými způsoby, protože každý z nich slouží k jiným účelům a má jiný vliv na metabolizmus.

Sacharidy jsou pro tělo nejrychlejší zdroj energie. Jakmile je sníme, rychle se rozkládají na glukózu, což je jednoduchý cukr, který tělo okamžitě využívá jako palivo. Pokud máme glukózy přebytek, ukládá se ve formě glykogenu v játrech a svalech. Když je zásoba glykogenu plná, tělo ukládá přebytečné sacharidy jako tuk. Proto příliš mnoho sacharidů, zejména těch jednoduchých, může přispět k nárůstu hmotnosti.

Tuky jsou nejsoustředěnější zásobárnou energie. Jeden gram tuku obsahuje více než dvojnásobek energie než sacharidy nebo bílkoviny. Tělo si je ukládá jako dlouhodobý zdroj energie, který využívá hlavně v případě, že má málo glukózy. Tuky také podporují tvorbu hormonů a vstřebávání vitamínů rozpustných v tucích (A, D, E a K). Metabolizmus tuků je pomalejší než u sacharidů, což znamená, že nás tuky zasytí na delší dobu.

Bílkoviny jsou hlavně stavebním materiálem pro buňky, svaly, enzymy a hormony. Tělo je využívá ke stavbě a opravě tkání a není primárně určené k získávání energie z bílkovin, pokud máme dostatek tuků a sacharidů. Když ale energie chybí, může je tělo rozložit na aminokyseliny, které pak použije jako zdroj paliva. Rozklad bílkovin na energii je pro tělo metabolicky náročnější a méně efektivní, a proto k tomu dochází jen v případě nouze.

Ještě jednou – kde jsou naše hlavní zásobárny energie v těle a jak jsou velké?

Glykogen je rychlý, ale omezený zdroj energie, který tělo ukládá jako zásobu sacharidů. Játra mohou udržovat asi 100–120 gramů glykogenu, což tělo využívá k udržení stabilní hladiny cukru v krvi mezi jídly. Svaly mohou pojmout až kolem 300–400 gramů glykogenu, který slouží jako palivo při intenzivním cvičení. Glykogen se rychle vyčerpá, což je důvod, proč po něm naše tělo sahá jako po první, když potřebuje energii rychle.

Tělesný tuk je hlavní a největší zásobárna energie. Je velmi efektivní pro dlouhodobé skladování. Tukové zásoby jsou mnohem větší než zásoby glykogenu, a tělo je využívá hlavně během delších, méně intenzivních aktivit nebo v době hladovění, když není dostupná glukóza z potravy.

Bílkoviny nejsou běžnou zásobárnou energie, ale tělo je může rozložit na aminokyseliny, pokud je zásoba sacharidů a tuků vyčerpaná – například při dlouhém hladovění nebo extrémní námaze. Tělo se ale snaží této možnosti vyhnout, protože rozklad svalových bílkovin vede ke ztrátě svalové hmoty a oslabení organismu.

Tělo mezi těmito zásobárnami přepíná podle aktuální potřeby a dostupnosti energie. Tím, že využívá glykogen na krátkodobou a tuk na dlouhodobou energii, dokáže efektivně reagovat na různé podmínky a udržovat stabilní energetickou hladinu.

Jaká je obtížnost spalování paliva z těchto zdrojů? Dokážeš to nějak kvantifikovat?

Existují dvě zajímavé veličiny: respirační kvocient (RQ) a termický efekt potravy (TEF).

RQ vyjadřuje, kolik CO₂ se uvolňuje při jeho metabolizaci. TEF pak vyjadřuje množství energie potřebné k trávení a metabolizaci jednotlivých živin.

Sacharidy mají střední TEF, kolem 5–10 %. Jejich trávení a přeměna na glukózu jsou energeticky méně náročné než u bílkovin. Spalování sacharidů je pro tělo nejjednodušší a nejrychlejší proces, což se odráží i na jejich RQ, který je 1.0

Spalování tuků je energeticky náročnější, a jejich RQ je nižší, obvykle kolem 0,7. To znamená, že tělo potřebuje více kyslíku na to, aby z tuků získalo energii. Ale zase mají nejnižší TEF – kolem 0–3 %. Tuky jsou jednoduše skladovány a nejsou náročné na trávení ani metabolizaci.

TEF bílkovin je nejvyšší – kolem 20–30 % jejich kalorického obsahu. To znamená, že 20–30 % energie z bílkovin je spotřebováno na jejich trávení a přeměnu, protože jde o složité molekuly, které tělo rozkládá na aminokyseliny a následně je využívá nebo přeměňuje na glukózu. Jejich RQ je asi 0,8, což znamená, že bílkoviny vyžadují dost kyslíku k metabolizaci a zároveň produkují více dusíkatých odpadních látek, které zatěžují ledviny.

Jaký je rozdíl mezi glukózou a glykogenem?

Glukóza je jednoduchý cukr a základní palivo, které tělo využívá pro okamžitou energii. Je to hlavní forma cukru v krvi, kam se dostává ze stravy, když jíme sacharidy. je klíčová pro mozek a svaly.

Glykogen je naopak zásobní forma glukózy. Když tělo přijme více glukózy, než právě potřebuje, přemění ji na glykogen a uloží ji v játrech a svalech. Glykogen funguje jako energetická rezerva, kterou tělo snadno mobilizuje.

Kolik glykogenu vyrobíme?

Zásoba glykogenu v těle je omezená – máme kapacitu pro jen asi 400–500 gramů glykogenu, což vystačí na několik hodin intenzivní aktivity nebo přibližně 1 den běžné činnosti bez jídla.

Kolik glukózy máme normálně v krvi?

Za normálních okolností máme v krvi pouze množství jedné čajové lžičky. 30-60 minut po jídle u zdravých lidí se může množství třeba i zdvojnásobit. U lidí s inzulinovou rezistencí to může být i více, čemuž se říká hyperglykemie.

Čemu hyperglykemie vadí?

Chronicky zvýšená hladina glukózy v krvi může způsobit řadu zdravotních problémů. Může vést k ateroskleróze, poškození nervů, ledvin, sítnice. Také je to cesta k diabetu a dalším vážným nemocem.

Víme, že rostliny používají jako úložiště energie místo glykogenu škroby. Jaký je tam rozdíl?

Glykogen je také polysacharid složený z glukózy, ale jeho struktura je mnohem více větvená než u škrobu. Glykogen má více než 10 % větví, což umožňuje rychlejší mobilizaci glukózy v těle, když je potřeba energie.

Dále škrob je hlavní zásobou energie u rostlin, což pro glykogen u živočichů neplatí. My máme tuky.

Jinak škrob se ukládá v různých částech rostlin – např. v hlízách, kořenech nebo semenech. Slouží jako energetická rezerva, kterou rostlina může využít v době, kdy je fotosyntéza omezena (např. během noci nebo za nepříznivých podmínek).

Jaký je metabolicky rozdíl mezi fruktózou a glukózou?

Fruktóza a glukóza jsou oba jednoduché cukry (monosacharidy), ale jejich metabolizmus se v těle liší.

Glukóza je primárním zdrojem energie pro tělo a většina buněk ji může využívat. Po požití se glukóza rychle vstřebává do krve a zvyšuje hladinu cukru v krvi. Tělo reaguje zvýšenou produkcí inzulínu, který pomáhá transportovat glukózu do buněk. Glukóza zvyšuje hladinu cukru v krvi, což aktivuje inzulín, který pomáhá udržovat stabilní hladinu glykémie. To je důležité pro zdraví, zejména pro mozek a svaly, které jsou na glukóze závislé.

Fruktóza se metabolizuje jinak. Vstřebává se do krve také, ale nevyžaduje inzulín pro svůj transport do buněk. Místo toho se fruktóza primárně metabolizuje v játrech, kde se přeměňuje na glukózu nebo tuky. Tento proces je méně regulovaný a může vést k rychlejšímu vzestupu tukových zásob, pokud je fruktózy v potravě příliš. Fruktóza nezvyšuje hladinu cukru v krvi přímo, protože nezpůsobuje takovou inzulinovou odpověď. To může být výhodné, ale nadměrný příjem fruktózy může přispět k metabolickým problémům, jako je inzulinová rezistence a obezita.

Ještě jednou – jakou roli hraje inzulin v těle a jak to souvisí s glukózou?

Po jídle, kdy se hladina glukózy v krvi zvyšuje, slinivka uvolňuje inzulin. Ten umožňuje buňkám (např. svalovým a tukovým) absorbovat glukózu z krve a používat ji jako energii. Tím pomáhá udržovat stabilní hladinu cukru v krvi.

Inzulin podporuje ukládání nadbytečné glukózy jako glykogen v játrech a svalech. Když je hladina glukózy v krvi příliš vysoká, inzulin pomáhá přeměnit přebytečnou glukózu na glykogen pro pozdější využití. Kromě toho inzulin také podporuje ukládání tuků v adipózních buňkách, když jsou zásoby glykogenu plné.

Inzulin dále inhibuje produkci glukózy v játrech. Když je hladina inzulínu vysoká, játra snižují uvolňování glukózy do krve, což přispívá k udržení její rovnováhy v normálních mezích.

A co inzulin a fruktóza?

Po konzumaci fruktózy se hladina inzulínu zvyšuje mnohem méně, což znamená, že fruktóza nevyžaduje inzulin pro svůj transport do buněk.

Dá se říct, že někdy je lepší konzumovat spíše tuk a někdy sacharid?

Optimální příjem živin, jako jsou tuky a sacharidy, závisí na různých faktorech, včetně individuálních potřeb těla, úrovně fyzické aktivity, zdravotního stavu a cíle stravování.

Pokud jste aktivní a pravidelně cvičíte, zejména pokud se věnujete vytrvalostním sportům, může být pro vás prospěšné mít v jídelníčku více sacharidů. Naopak, pokud se zabýváte silovým tréninkem nebo nízkou intenzitou cvičení, může být pro vás vhodnější větší podíl tuků v jídelníčku. Pokud se snažíte zhubnout nebo udržovat hmotnost, některé diety s vyšším obsahem tuků (např. keto dieta) mohou být účinné, protože tuky mají vyšší sytící účinek a mohou pomoci snížit celkový příjem kalorií. Na druhou stranu, pokud se snažíte zvýšit hmotnost nebo zlepšit sportovní výkon, může být vhodné zvýšit příjem sacharidů.

U některých jedinců, zejména těch s inzulinovou rezistencí nebo diabetem, může být prospěšné omezit příjem sacharidů a zvýšit příjem zdravých tuků. Tuky, zejména mononenasycené a polynenasycené tuky, mohou pomoci zlepšit metabolické parametry a podporovat zdraví srdce.