Metabolismus

Metabolismus je děj, při kterém jsou v živém organismu přeměňovány základní složky potravy a je uvolňována energie. Tyto děje jsou katalyzovány enzymy a jsou nepřetržité. Základní funkcí metabolických procesů je tvorba energie a stavebního materiálu pro organismus. Na konci metabolických dějů jsou odpadní látky, které je nutno z organismu vyloučit.

Konečným produktem metabolických dějů je CO₂, H₂O a energie (teplo).

Nároky jednotlivých orgánů a tkání jsou rozličné. Množství energie, které se uvolňuje oxidačně­ redukčními procesy, je u jednotlivých složek stravy rozdílné (viz jednotlivé živiny a jejich obsah energie v 1 gramu). Energetické požadavky organismu ovlivňuje řada faktorů, např. věk, velikost těla, aktivita, tělesná teplota a teplota okolí, růst, pohlaví a emoční stav.

1. Bazální metabolismus

Bazální metabolismus je množství energie, které organismus získá z potravy na udržení energetických požadavků člověka, který je v klidu. Jeho hodnota závisí na věku, pohlaví, výšce a tělesné hmotnosti, hormonálních faktorech, diurnálním rytmu (střídání dne a noci), svalové a duševní práci, na teplotě okolí.

Pokud jej chceme měřit, musí se postupovat dle přesně stanovených podmínek – jedinec musí být v klidu, v leže, musí být 12 hodin lačný, měření by mělo probíhat v ranních hodinách, jedinec by měl být ve fyzickém i psychickém klidu.

Pro výpočet hodnoty bazálního energetického výdeje je možné použít Hariss – Benedictovu rovnici.

Hodnotu bazálního metabolismu zvyšují ­ hormony štítné žlázy, adrenalin, noradrenalin, pohlavní hormony, STH, svalová práce, duševní práce, trávení potravy (B o 30 %, T,C o 4 %, smíšená strava o 10 %), klimatické podmínky.

Hodnotu naopak snižuje hladovění.

Rovnice pro ženy zní BEV = (655+9,6(H)+1,8(V)-4,7(R))*4,18; pro muže BEV = (655+13,8(H) +5,0(V)-6,8(R))*4,18.

1. Anabolismus

Stav, kdy organismus využívá a spotřebovává energii k syntéze a procesu stavby tkání.

1. Katabolismus

Stav, kdy organismus uvolňuje energii a procesy štěpí látky sobě vlastní. Vzniká při nedostatečném přísunu živin do organismu.

Metody posouzení stavu výživy

1. Tělesná hmotnost – je sama od sebe jistým ukazatelem



2. Brocovo pravidlo



Od jeho užití se v dnešní době upouští.




3. BMI (Body Mass Index = Queteletův index)


Přesnější způsob pro posouzení tělesné hmotnosti. Nicméně ani BMI není zcela objektivní metodou, protože zjišťuje pouze poměr tělesné hmotnosti k tělesné výšce, nezohledňuje podíl tuků a svalové hmoty na celkové tělesné hmotnosti. Pro diagnostiku poruch výživy je ale třeba, aby byl doplněn dalšími metodami (viz dále).

Vypočítává se jednoduchým vzorcem:

BMI= (tělesná hmotnost v kg)/ (tělesná výška v m)²




Hodnocení výsledku BMI:
Podváha – pod 19,9
Normální hmotnost – 20,0 – 24,9
Nadváha – 25,0 – 29,9
Obezita I.stupně – 30,0 – 34,9
Obezita II.stupně – 35,0 – 39,9
Obezita III.stupně (morbidní obezita) – nad 40,0




4. Tělesné obvody



Neříkají nic o ideální hmotnosti, ale hodnota obvodu pasu a obvodu boků pouze označuje velikost rizika vzniku kardiovaskulárních chorob a diabetu mellitu 2. typu u lidí s nadváhou a obezitou. V tomto ohledu je hodnota obvodu pasu a obvodu boků přesnější než samotný BMI (zkreslení hmotnosti u osob s vyvinutou muskulaturou, těžší kostrou)

Obvod pasu u mužů nad 94 cm znamená zvýšené riziko, nad 102 cm vysoké riziko.

Obvod pasu u žen nad 80 cm znamená zvýšené riziko, nad 88 cm vysoké riziko.

Vypovídající hodnotu má také poměr obvodu pasu ku obvodu boků, který je označován jako WHR (waist hip ratio). V tomto případu je hraniční hodnota pro muže 1,0; pro ženy 0,85. Hodnoty nad těmito uvedenými znamenají rizika pro své nositele.

Z dalších měření je to měření obvodu nedominantní paže, tloušťky kožní řasy atd.




5. Bioelektrická impedance



Tato metoda měří složení těla na podkladě stanovení odporu těla průchodu proudu o nízké intenzitě a vysoké frekvenci. Pro měření existuje řada přístrojů a vah.




6. Hydrodenzitometrie



Představuje nejpřesnější metodu

2.1 Metabolismus a vstřebávání sacharidů

K tomu, aby měly přijaté sacharidy užitek pro organismus, musejí se vstřebat. Elementární formy, tedy monosacharidy (glukóza, fruktóza a galaktóza), není třeba dále štěpit. Složitější formy (disacharidy a polysacharidy) je nutné, aby se nejprve rozštěpily a rozložily na elementární cukry, teprve poté se mohou vstřebat. Tomu napomáhají ptyalin, pankretická amyláza a disacharidázy (střevní enzymy).

Samotné monosacharidy se z části vstřebávají již sliznicí v dutině ústní.

Na škroby a glykogen začne v dutině ústní působit ptyalin (slinná amyláza), který začíná jejich štěpení. Částečně naštěpený polysacharid se dostává do duodena, kde na něho začne působit pankreatická amyláza. Výslednou podobou je disacharid maltóza.

Maltózu a další disacharidy je nutné dále rozštěpit a k tomu poslouží střevní enzymy – disacharidázy. Maltáza štěpí maltózu, sacharáza štěpí sacharózu a laktáza štěpí laktózu.

Následně tyto cukry přecházejí přes enterocyt do krevního oběhu a odtud putují do jater. Z galaktózy je v játrech syntetizována glukóza a z fruktózy vzniká glukóza v játrech a ve svalech. Vstřebaná a vytvořená glukóza je v 50 % použita jako zdroj energie pro tkáně, v asi 5 % se přeměňuje na glykogen a zbytek je v játrech a tukové tkáni přeměněn na mastné kyseliny a TAG = energetická rezerva.

Ve svalech je glukóza štěpena za přítomnosti O₂ a pak vzniká kromě potřebné energie CO₂ a endogenní H₂O. V případě nedostatku O₂ je glukóza štěpena anaerobně, vzniká kyselina mléčná, která se hromadí ve svalech. Důsledkem toho je únava, bolest svalů a změny pH vnitřního prostředí.

V buňce je glukóza využita zejména jako zdroj energie nebo vestavěna do glykogenu nebo přeměněna na tuky.

Řízení a regulace metabolismu sacharidů:

V metabolismu sacharidů se uplatňuje řada hormonálních vlivů.

• Inzulín



působí hypoglykemicky, protože umožňuje vstup G do buněk, ukládání glykogenu v játrech a svalech. V případě hyperglykemie dojde ke zvýšení sekrece inzulínu →glukóza je převedena do buňky, případně zabudována do glykogenu a následně hladina glykémie klesá.




• Glukagon



působí proti inzulínu, tedy hyperglykemicky tím, že působí na uvolňování glukózy z glykogenu. V případě hypoglykémie dojde naopak k vyloučení glukagon →glukóza je uvolněna ze zásob, případně podpoří glukoneogenezi z aminokyselin nebo tuků.




• Glukokortikoidy



stimulují tvorbu glukózy z necukerných zdrojů, tedy zejména z aminokyselin (glukoneoplastické) = glukoneogeneze.




• Katecholaminy



vyvolávají glykogenolýzu (uvolnění glukózy z glykogenu).




• Hormóny štítné žlázy



podporují uvolňování glukózy z glykogenu a vstřebávání glukózy ve střevě.




• STH



snižuje využití glukózy tkáněmi.




• Vegetativní nervy



Sympatikus – zvyšuje glykemii
Parasympatikus – snižuje glykemii

2.2 Metabolismus a vstřebávání lipidů

Jak již bylo výše uvedeno, vstřebat se může pouze elementární podoba lipidů, tedy mastné kyseliny, Je tedy třeba, aby se složené tuky nejprve rozštěpily.

Vlastní proces štěpení začíná již v dutině ústní, kde se uplatňuje slinná lipáza a počíná štěpení triacylglycerolů (TAG). Z TAG se postupně odštěpuje jedna MK po druhé. V žaludku oddělí kyselé pH tuky od ostatní tráveniny, přecházejí do olejové podoby a, protože jsou lehčí, jsou v trávenině „nahoře“a ze žaludku odcházejí později.

Na částečně rozštěpené tuky následně působí v duodenu a jejunu pankreatická lipáza. Ta za přítomnosti vápníku štěpí TAG na monoglyceroly a MK. Fosfolipidy štěpí za přítomnosti vápníku a žlučových kyselin pankreatická fosfolipáza. Estery cholesterolu pak pankreatická cholesterolesteráza s následným vznikem volného cholesterolu.

Po přechodu přes enterocyt se MK s kratším řetězcem jsou dobře rozpustné ve vodě, dostávají se proto do krevních kapilár a odtud cestou vena portae přímo do jater. MK s delším řetězcem opět spojí do molekul TAG a, protože jsou hydrofóbní, je třeba, aby se navázaly na nosič. Nosičem je lymfa a spolu s tuky vytváří chylomikrony. Chylomikrony jsou vychytávány játry a tukovou tkání.

Proto je plazma asi hodinu po jídle zakalená.

V krevním oběhu jsou tuky transportovány v několika podobách:

• Chylomikrony



zajišťují přepravu tuků ze střeva do tkání




• Lipoproteiny



protože je tuk hydrofóbní látka, je potřeba, aby se navázal na bílkovinný nosič. Tomuto nosiči se říká lipoprotein. Podle hustoty rozlišujeme 3 typy lipoproteinů.

VLDL (very low density lipoproteins ) – tvořen v játrech, zajišťuje přenos tuků z jater do tkání

LDL (low density lipoproteins) – obsahuje velké množství cholesterolu, zajišťuje jeho přenos do tkání, má aterogenní účinek

HDL (high density lipoproteins) – odnímá cholesterol periferním buňkám a transportuje ho z tkání do jater a odtud je vylučován do žluči




• Volné mastné kyseliny

cirkulují krevním oběhem a jsou přenášeny do jater, myokardu a hladké svaloviny k využití

Rozpad tuků se děje opakovanými cykly tzv. β ­oxidace. Vedlejším produktem jsou vedle množství energie ketolátky – aceton, kyselina acetyloctová, bβ-­hydroxymáselná kyselina. Tyto produkty jsou vylučovány močí.

Řízení a regulace metabolismu lipidů:

V metabolismu lipidů se také uplatňují hormonální vlivy.

• Aktivace tkáňové lipázy a tedy stimulace metabolismu



stimulačně působí hormóny štítné žlázy, katecholaminy, glukokortikoidy a STH (růstový hormón).




• Inhibice



naopak inhibičně na metabolismus lipidů působí inzulín.

2.3 Metabolismus a vstřebávání proteinů

Také proteiny se nemohou vstřebat v podobě v jaké je přijímáme v potravě. I ony se musí nejprve rozštěpit. Nejelementárnější podobou jsou jednotlivé aminokyseliny, které se po vstřebání dostávají do krevního oběhu a cestou portální žíly do jater. Zde dochází k syntéze albuminu a dalších proteinů.

Játra za den vyrobí přibližně 40 g bílkovin.

Štěpení přijatých bílkovin počíná po příchodu do žaludku. HCl aktivuje pepsinogen na pepsin a ten začíná samotné trávení. Štěpení pokračuje v tenkém střevu. Zde na částečně rozložené bílkoviny působí enzymy pankreatu – trypsin a chymotrypsin (pankreas je vylučuje v neaktivní podobě jako trypsinogen a chymotrypsinogen). Rozpad na jednotlivé aminokyseliny pak dokončí enzymy střevní šťávy (dipeptidázy a aminopeptidázy) a enzymy kartáčového lemu enterocytů.

K rozpadu aminokyselin dochází v játrech. Proces se nazývá deaminace. Podstatou je odštěpení aminové skupiny v podobě amoniaku. Amoniak je pro organismus toxickou látkou, která musí být přeměněna na ureu (močovina) – CO(NH₂)₂. Urea je jako hlavní zplodina metabolismu bílkovin ukazatelem velikosti jejich metabolismu. Fyziologická hodnota urey v krvi se pohybuje v rozmezí 2–8 mmol/l a je vylučována močí. Zbytky aminokyselin bez dusíkatých látek se oxidačními procesy mění na CO₂, vodu a energii.

Rozpadem nukleoproteinů vzniká kyselina močová, která je vylučována močí. Slouží jako ukazatel rozpadu buněk.

Bílkoviny, které se spojují s RNA a DNA.

Vysoká hladiny kyseliny močové je příčinou vzniku choroby, která se nazývá dna. Puriny, látky, jejichž je kyselina močová výsledným degradačním produktem, jsou bohatě obsažené v mase, vnitřnostech, kakau, alkoholu ...

Dusíková bilance – slouží ke zjištění míry metabolismu bílkovin. Porovnává množství dusíku přijatého potravou a množství dusíku vyloučeného močí. Může být v rovnováze, pozitivní nebo negativní .

Vyrovnaná dusíková bilance znamená, že příjem a výdej dusíku je v rovnováze.

Pozitivní dusíková bilance – znamená, že výdej je menší než příjem. Příčinou tohoto stavu jsou anabolické stavy → růst svalové hmoty.

Negativní dusíková bilance – znamená, že výdej je větší než příjem. Příčinou tohoto stavu jsou naopak katabolické stavy → popáleniny, hladovění, průjmy, operace.

Řízení a regulace metabolismu proteinů:

Metabolismus bílkovin je rovněž hormonálně řízený.

• STH



zvyšuje syntézu buněčných proteinů. Působí tedy anabolicky.




• Inzulín



zrychluje transport aminokyselin do buněk.




• Glukokortikoidy



zvyšují rozpad bílkovin, čímž zvyšují hladinu aminokyselin v plazmě. Kromě toho podporují glukoneogenezi.




• Hormóny štítné žlázy



obecně zvyšují metabolismus všech živin.

2.4 Metabolismus a vstřebávání minerálů

Ke vstřebávání minerálů dochází ve většině případů v tenkém střevě – v jejunu. Přestup přes střevní stěnu je pasivní i aktivní děj, některé minerály potřebují pro přechod do krevního řečiště specifický nosič.

• Chloridy



vstřebávají se v distální části tenkého střeva a v tlustém střevě.




• Železo



vstřebává se v duodenu. Pro vstřebávání je důležitá kyselost v žaludku – vliv HCl se přijaté trojmocné železo musí zredukovat na dvojmocné. K redukci přispívá kromě HCl ještě další redukující látky, což je např. vitamín C a cystein. Po přechodu přes střevní stěnu se opět stává trojmocným, naváže na bílkovinný nosič a vzniká transferin.




• Selen



vstřebává se zejména v duodenu.

2.5 Metabolismus a vstřebávání vitamínů

Lidský organismus si vitamíny, až na některé výjimky (viz podkapitola vitamíny), neumí sám syntetizovat, je proto nezbytně nutný jejich příjem stravou. Vhodné zastoupení denních dávek jednotlivých vitamínů zaručuje pestrá strava.

Vitamíny se vstřebávají v tenkém střevě. Hydrosolubilní vitamíny vstřebávání difúzí, liposolubilní pak potřebují přítomnost lipidů.

• Vitamín B12



tento vitamín se vstřebává až v konečné části ilea . K tomu, aby neporušený došel až do této části zažívacího systému, je zapotřebí optimální tvorba vnitřního faktoru (tzv. Castleho faktor) v žaludku.




Třetí část tenkého střeva, která následně navazuje na první úseky tlustého střeva.




Nemocní po resekcích žaludku nebo s jeho chorobami (nedostatečná tvorba vnitřního faktoru), nemocní po resekcích ilea (nedostatek vstřebávací plochy střeva) nemohou vitamín B12 vhodně vstřebat, trpí proto anemií z nedostatku B12 (megaloblastová anemie).

2.6 Metabolismus a vstřebávání tekutin

Tekutiny se z největší části vstřebávají v tlustém střevu.

Řízení a regulace metabolismu tekutin:

• fyziologické impulsy



Jedná se o změny v osmotických poměrech vnitřního prostředí, změny v objemu cirkulujících tekutin a suchost sliznice úst a hltanu.




• psychická regulace z CNS



Příjem tekutin může být regulován úmyslně, a to snahou o dodržování zdravé výživy – aktivní a úmyslné dodržování pitného režimu. Dále pak kulturními návyky a návyky s požíváním určitých typů tekutin – např. káva, pivo atd.




• hormonální



Na regulaci příjmu a výdeje se značnou měrou podílejí hormonální vlivy. Jedná se o antidiuretický hormon a aldosteron.




• regulátory objemu tekutin



Objem tělesných tekutin je regulován nejvíce ledvinami, které filtrují krevní plazmu, a podle potřeb organismu vlivem hormonálních vlivů vracejí důležité látky zpět do krevního oběhu nebo naopak nadbytek vylučují do moči.

Menší měrou se na regulaci podílejí plíce a kůže.

Výdej tekutin

Tekutiny z organismu odcházejí jednak v podobě tekutin (moč, pot, exkrementy a sekrety) a nebo ve formě vodních par (spolu s vydechovaným vzduchem, kůží při pocení).