Metabolismus (II.)

V úvodním článku seriálu o metabolismu jste se dozvěděli o základním rozdělení metabolických pochodů a hormonální regulaci metabolismu. V pokračování Vám přiblížím metabolické interakce, přičemž se zastavím u problematiky bazálního metabolismu.

2. Rozdělení metabolické interakce

Metabolické interakce jsou souborem procesů, které navzájem kooperují a tvoří celkový energetický výdej. Do metabolických interakcí můžeme zahrnout bazální metabolismus, energetický výdej fyzickou aktivitou a výrobu tepla v organismu.

Bazální (klidový) metabolismus (BM)

Jedná se o základní přeměnu pro život nezbytných funkcí (srdeční akce, dýchání, činnost mozku, funkce všech ostatních orgánů apod.) za klidových podmínek. Bazální metabolismus se nejvíce podílí na celkovém výdeji energie, jeho výdej se pohybuje v rozmezí 55 - 75 % celkového energetického výdeje. Z toho vyplývá, že tvoří největší část energetického výdeje během dne. Rychlost bazálního metabolismu je řízena hormonem štítné žlázy tyroxinem a závisí na mnoha faktorech.

Faktory ovlivňující úroveň bazálního metabolismu

Věk, pohlaví a množství aktivní svalové hmoty jsou hlavními faktory ovlivňujícími úroveň bazálního metabolismu.

S rostoucím věkem se bazální metabolismus snižuje. Úroveň bazálního metabolismu dvacetiletého člověka je úplně jiná než úroveň člověka v seniorském věku. Úměrně s věkem jsme nuceni se s ohledem k našim metabolickým podmínkám více hýbat.

Muži mají bazální metabolismus vyšší než ženy (o 5 - 10 %). Vzhledem k tomuto faktu jsou muži při redukčních dietách zvýhodněni.

Vyšší podíl svalové hmoty zvyšuje úroveň bazálního metabolismu. Sportovec - kulturista, který disponuje velkým podílem svalové hmoty, má vyšší bazální metabolismus oproti běžné populaci. Kulturisté to mají jednodušší i v redukční výživě, protože jejich velké množství aktivní svalové hmoty jim usnadňuje spalování triacylglycerolu (tuku). Z uvedeného vyplývá, že čím bude vyšší poměr Vaší aktivní svalové hmoty, tím lépe se Vám bude tuk spalovat.

Všem ženám a mužům, kteří podstupují drastické diety, pro vylepšení postavy doporučuji, aby se nedrželi nízkoenergetických a nízkobílkovinových jídelníčků, které vedou ke ztrátě aktivní svalové hmoty. Snížená aktivní svalová hmota se negativně odráží na úrovni bazálního metabolismu, kdy dochází k jeho snížení a energetickému plýtvání.

Úroveň bazálního metabolismu je z velké části dědičná. Pokud jsme smolaři, že naši rodiče a prarodiče mají utažený bazální metabolismus, můžeme počítat s komplikacemi spojenými nejen s nadváhou. Tyto faktory bývají obvykle ovlivněny našimi předky, kteří si procházeli abnormálními životními podmínkami, jako jsou hladomory a koncentrační tábory. Tyto podmínky nám z dlouhodobého hlediska dovolily nastartovat úsporný gen, který novodobě řídí rychlost bazálního metabolismu.

Velký podíl na úrovni bazálního metabolismu má také rasa. Například Číňané a Indové mají nižší úroveň bazálního metabolismu než lidé kavkazoidní (což jsou i Evropané).

Veškeré emoce se odrážejí na našem bazálním metabolismu. Úzkost a nervové vypětí zvyšují bazální metabolismus. Pokud se v práci naštveme na šéfa, tak je pravděpodobné, že během krátké doby, až se stresová situace uklidní, dostaneme hlad. Naopak při apatii a skleslosti se úroveň bazálního metabolismu snižuje.

Na tato fakta bych rád navázal, protože veškeré emoční vypětí a stresové podmínky jsou ovlivněny hladinou hormonů, které nejvíce ovlivňují bazální metabolismus. Největší podíl na úrovni bazálního metabolismu mají hormony štítné žlázy a dřeně nadledvin. Zvýšená hladina hormonů štítné žlázy zvyšuje bazální metabolismus a naopak. Zvýšená nebo snížená hladina hormonů v dřeni nadledvin ovlivňuje tonus vegetativního nervstva. Snížená hladina katecholaminů (adrenalin, noradrenalin, dopamin) snižuje bazální metabolismus a naopak.

Velký vliv na úroveň bazálního metabolismu má teplota organismu. Během zvýšené teploty o 1 °C se zvyšuje bazální metabolismus asi o 14 %, z čehož lze logicky vyvodit, že zvýšená aktivita příznivě ovlivňuje úroveň bazálního metabolismu a celkový energetický výdej.

Úroveň bazálního metabolismu ovlivňuje regenerace organismu. V prvních 13 hodinách po výkonu se bazální metabolismus zvyšuje až o 23 % a v dalších 48 až 72 hodinách o 10 %.

Klimatické podmínky mají velký vliv na úroveň bazálního metabolismu. V chladu se bazální metabolismus zvyšuje a naopak. Z těchto důvodů není dobré být nabalený v teplém prostředí, protože tímto způsobem se snižuje úroveň bazálního metabolismu - tělo není nuceno vyrábět větší množství tepla.

Úroveň bazálního metabolismu ovlivňují i různé diety. Hladovky a drastické diety dlouhodobě snižují bazální metabolismus, protože tělo během hladovky sníží nejen jej, ale také termogenezi v důsledku nedostatečného energetického příjmu.

Výpočet bazálního metabolismu

Bazální energetický výdej si můžeme spočítat. Výpočtové vzorce udávají bazální energetický výdej v energetických jednotkách (kJ, kcal). Vzorce v sobě zahrnují individuální parametry, protože, jak již bylo uvedeno výše, úroveň bazálního metabolismu ovlivňuje hlavně pohlaví (žena, muž), hmotnost (množství ATH) a věk.

Výpočet pomocí Faustova vzorce

muži > BM (kcal) = hmotnost (v kg) x 24

ženy > BM (kcal) = hmotnost (v kg) x 23

Výpočet pomocí Faustova vzorce není přesný, jedná se pouze o orientační předpoklad energetického výdeje.

Výpočet pomocí Harris-Benedictovy rovnice

muži > BM [kcal] = 66,5 + 13,8 x hmotnost + 5,0 x výška - 6,8 x věk

ženy > BM [kcal] = 655 + 9,6 x hmotnost + 1,8 x výška - 4,7 x věk

Výpočet pomocí Harris-Benedictovy rovnice je přesnější než výše zmíněný vzorec, nicméně nerespektuje některé odchylky, které je nutno zohlednit pro přesný výpočet. Rovnice není vhodná pro lidi s abnormální tělesnou stavbou - svalnatou či obézní. V případě kulturisty či obézního člověka výpočet není relevantní.

Měření bazálního metabolismu

Existují metody, pomocí kterých se měří bazální metabolismus. Měření provádějí nejčastěji výživoví poradci a lékaři v endokrinologických ústavech, které disponují příslušným vybavením. Toto měření pomůže odborníkům zjistit momentální stav klienta či pacienta. Měření je také základní indikací, která může odborníkovi nechat nahlédnout do skutečných stravovacích zvyklostí klienta či pacienta.

Bazální energetický výdej v organismu je možno měřit uvedenými způsoby:

Přímá kalorimetrie

Při této metodě se zjišťuje množství vydaného tepla za určitou dobu. Měřený subjekt je umístěn do kalorimetru (izolované místo). V kalorimetru vydává svoji tělesnou teplotu, kterou ohřívá vzduch, přičemž teplo se odebírá do vodní lázně. Přesnými teploměry se měří teplota vody, která je přímoúměrná velikosti bazálního metabolismu měřeného subjektu. Použití metody je omezené, protože klient či pacient je v uzavřeném prostoru.

Nepřímá kalorimetrie

Při této metodě se zjišťuje množství spotřebovaného kyslíku za určitou dobu. Více než 95 % vydané energie se uvolňuje za přítomnosti kyslíku. Měřenou spotřebu kyslíku srovnáváme s příslušnou normou, která je závislá na hmotnosti těla, pohlaví, výšce a věku. Při měření nepřímou kalorimetrií musíme dodržet řadu podmínek. Měření probíhá nalačno, za úplného duševního a fyzického klidu a v podmínkách tepelného komfortu (teplota okolí 18 - 20 °C). Tato metoda je poměrně komfortní, protože klient či pacient není v uzavřeném prostoru.

Bioelektrická impedance

Existují profesionální analyzátory, které dokáží změřit mimo jiné množství aktivní svalové hmoty, procento tuku, bazální metabolismus a metabolickou potřebu při zvoleném stupni fyzické aktivity. Princip metody je stanovení odporu těla při průchodu proudu o nízké hustotě a vysoké frekvenci. Touto metodou se nejčastěji měří podkožní tuk, ale dokáže vypočítat i úroveň bazálního metabolismu, je tou nejpřesnější bioelektrickou metodou, protože zohledňuje množství tekutin ve svalové hmotě. Výpočty jsou založeny na předpokladu, že tělo obsahuje 73 % vody. Na základě naměřeného odporu přístroj spočítá obsah tuku, vody a svalové hmoty. Tato metoda mírně nadhodnocuje procento tělesného tuku zhruba o 4 %.

Mechanická práce a tvorba tepla

Energetický výdej dospělých v průměru činí přibližně 8400 - 11700 kJ a jak bylo uvedeno, s věkem tyto hodnoty klesají v důsledku klesání bazálního metabolismu. S fyzickou aktivitou se hodnoty energetického výdeje markantně zvyšují. Průměrný energetický výdej člověka, který se výrazně hýbe, se zvyšuje o 2100 - 4200 kJ za hodinu, v závislosti na zdatnosti, délce zátěže, typu a intenzitě sportovního výkonu.

Kromě hodnoty bazálního metabolismu tvoří hodnotu celkového energetického výdeje další parametry.

• Tělesná aktivita a tvorba tělesné teploty (termogeneze) průměrného muže tvoří 15 - 30 % z celkového energetického výdeje.
• Termický účinek stravy (postprandiální termogeneze) průměrného muže tvoří maximálně 10 % z celkového energetického výdeje.
• Pozátěžová regulační termogeneze průměrného muže tvoří maximálně 5 % z celkového energetického výdeje.

U žen jsou tyto hodnoty v průměru mírně snížené v poměru k celkovému energetickému výdeji.

Substrátové cykly (prázdné cykly)

Lidský organismus má vynikající schopnost vytvářet teplo a pomocí tepla se zbavovat přebytku energie. Mechanismus prázdných cyklů snižuje díky svým termoregulačním účinkům účinnost ukládání energie v chemických vazbách organismu. Tento mechanismus je v podstatě křižovatkou mezi substrátem (glukóza, mastné kyseliny a aminokyseliny) a produktem (energie, oxid uhličitý a voda). Křižovatka stahuje přebytečnou energii a přeměňuje ji do formy tepla. Ve většině případů metabolismus průměrného a zdravého jedince přebytečnou energii odvede v podobě tepla.

Naproti tomu u osob s nedostatečným příjmem potravy dochází k potlačení prázdných cyklů a tím se ušetří energie, i když za cenu menší výroby tepla. Jedinec, který má narušené prázdné cykly, může tloustnout i při minimálnímu energetickému příjmu. Tyto prospěšné prázdné cykly lze narušit různými drastickými dietami a hladovkami. Jakékoliv hladovění má negativní dopad na metabolické procesy. Prázdné cykly dále mohou být narušeny velkým množstvím tepla a častým pobytem v teplém prostředí. Proto i vysoké množství podkožního tuku a nadměrné oblékání vede k omezení prázdných cyklů. Naopak pravidelné otužování a určité druhy meditace (jóga) prázdné cykly mohou podporovat.

Termogeneze po zátěži

Je všeobecně známo, že během pohybové aktivity se zvyšuje teplota organismu. Už víme, že pokud se teplota organismu zvýší o 1 °C, bazální metabolismus se zvýší o 14 %. Tento stav přetrvává ještě několik desítek minut po tréninku, než se teplota vrátí do normálního stavu. Tento mechanismus ovšem zajímá sportovce, kteří se snaží redukovat svůj podkožní tuk tréninkem. Aby zvýšená teplota mohla proběhnout, je zapotřebí energetického substrátu. Hlavním energetickým substrátem pro udržení zvýšené tělesné teploty jsou mastné kyseliny. Spalování mastných kyselin (β-oxidace mastných kyselin) však probíhá za určitých okolností správného stravování, protože jejím řídícím hormonem je hormon senzitivní lipáza (HSL). Pokud si chceme udržet termické spalování, je doporučeno přijmout sacharidové jídlo se zpožděním. Sacharidy jsou okamžitým impulzem k vyplavení inzulínu a tento hormon inhibuje HSL a v důsledku toho může být rozklad tuku zpomalen. Proto každému sportovci, který usiluje o redukci podkožního tuku, je doporučeno přijímat po tréninku pouze proteinový nápoj. S plnohodnotným jídlem je doporučeno vyčkat dalších minimálně 45 minut po přijmutí proteinu.