Melyek a mindennapi életünkhöz, vitalitásunkhoz nélkülözhetetlen energiát biztosító anyagcsere, latinosított görög eredetű nevén metabolizmus, leglényegesebb jellemzői? Szervezetünknek akkor is szüksége van-e energiára, ha éppen nem csinálunk semmit? Milyen tényezők befolyásolják az anyagcsere egyensúlyát, milyen tényezők lassítják, vagy épp gyorsítják azt? Az anyagcsere helyes meghatározása azért is indokolt, mert ha megkérdezzük erről az utca emberét, akkor a kapott válaszokból kitűnik, hogy az emberek fejében keveredik az emésztés, a felszívódás és az anyagcsere fogalma.

Az anyagcsere definíciója

Minden életjelenség kémiai folyamatokra vezethető vissza, így anyagcserének (metabolizmusnak) nevezzük mindazokat a kémiai reakciókat, biokémiai folyamatokat, melyek során a szervezetbe bekerülő, vagy ott raktározódó anyagok lebomlanak, energiát termelnek, illetve egymásba átalakulnak (pl. a felesleges szénhidrátból zsiradék lesz), azaz új anyagok szintetizálódnak belőlük. Az anyagcsere egyensúlya az építő (anabolizmus, szintézis), és a lebontó folyamatok (katabolizmus) egymáshoz való viszonyán alapul. Fejlődő, fiatal sejtekben az anabolikus folyamatok dominálnak a katabolikus folyamatokhoz képest. Az anabolizmus során egyszerű vegyületekből, például öt és hat szénatomos cukrokból, aminosavakból, zsírsavakból összetett makromolekulák (poliszacharidok, fehérjék, nukleinsavak) képződnek. A katabolikus reakciókban a táplálék molekulái (szénhidrátok, fehérjék és zsírok) vagy a tárolt tartalékok bomlanak le, amelyek szintén szénhidrátok (glükogén), fehérjék és zsírok.

Az építő folyamatokhoz, azaz a környezetből felvett anyagok sejtekbe épüléséhez általában energiára van szükség, míg a lebontó folyamatok során egyrészt hasznosítható építőkövek jönnek létre, másrészt energia termelődik. Az anyagcsere folyamatokban a különféle enzimeknek (biokatalizároroknak) meghatározó szerepük van.

Magyar vonatkozás

A sejtszintű anyagcsere a Szentgyörgyi-Krebs-ciklus, vagy más néven citrát-körként is ismert folyamatban történik. A folyamat során a szénhidrátok, zsírok, és részben fehérjék széndioxiddá és vízzé alakulnak, miközben energia termelődik. A tápanyagok égése során 1 g fehérjéből 4,1 kcal (17 kJ), 1 g zsírból  9,3 kcal (38,9 kJ), 1 g szénhidrátból 4,1 kcal (17 kJ), 1 g alkoholból pedig 7,1 kcal (28 kJ) energia (élettani haszonérték) szabadul fel. A Szentgyörgyi-Krebs-ciklus elnevezést felfedezőiről, Hans Adolf Krebsről és Szent-Györgyi Albertről kapta, akik közül Krebst ezért a felfedezésért 1953-ban Nobel-díjjal tüntették ki.  Szent-Györgyi Albertet még 1937-ben  élettani-orvosi Nobel-díjjal jutalmazták a biológiai égésfolyamatok, különösképpen a C-vitamin és a fumársavkatalízis szerepének terén tett felfedezéseiért.

Az anyagcsere szerepe

Biológiai energia felhasználásával történik többek között az enzimek-, a hormonok-, és a vér képzése, a sejtek lebontása és újraképzése, az állandó testhőmérséklet, a szervezetben lezajló folyamatok egyensúlyának, működésének fenntartása. Energia szükséges ahhoz is, hogy mozogni tudjunk, elvégezzük megszokott tevékenységünket, dolgozzunk, sportoljunk, szervezetünk megvédje magát a különböző külső, belső behatásoktól, ártalmaktól, vagy ha már megtörtént a megbetegedés, akkor a gyógyulási folyamathoz. Egyszóval az anyagcsere az életfolyamatok (gondolkodás, mozgás, légzés, keringés, emésztés, kiválasztás, stb.) fenntartásához és zavartalan működéséhez, azaz az életfunkciók biztosításához nélkülözhetetlen "biológiai" energia előállításáért felelős folyamat.

Kinek mekkora az alapanyagcseréje?

Alapanyagcserének nevezzük azt a minimális energiafogyasztást, amelyet nyugalomban levő, nem alvó, gyógyszeresen nem befolyásolt emberben mérhetünk. Pontosabban megfogalmazva az alapanyagcsere az az energiamennyiség, amely az alap életfolyamatok fenntartásához szükséges, ha az egyén teljes fizikai és szellemi nyugalmi állapotban van legalább 12 órával az utolsó étkezés után, semleges külső hőmérsékleten.  A nyugalmi anyagcsere (RMR, Resting Metabolic Rate) viszont a nap bármely időszakában mérhető, 3-4 órával az utolsó étkezést követően. A nyugalmi anyagcsere az anyagcserénél kb. 3-5 %-kal nagyobb értéket mutat. Az alapanyagcserének biztosítania kell az alap életfunkciókat, azaz a szívműködést, a légzést, a testhőmérsékletet, az izomtónust, az iontranszportot, idegi működéseket. Az alapanyagcserét pontosan laboratóriumi körülmények között lehet meghatározni, de egészséges felnőtt embereknél alkalmazhatjuk az alábbi, egyszerűsített kiszámolási módot is: Nőknél 700 + (7*testsúlykg), férfiaknál 900 + (10*testsúlykg). Azaz például egy 65 kg nő alapanyagcseréje 700+(7*65) = 1155 kcal, míg egy 80 kg-os férfi alapanyagcseréje 900+ (10*80) = 1700 kcal megközelítőleg.

Az alapanyagcsere meghatározás a WHO formula alapján, korcsoportok szerint számolva azonban tovább pontosítható.  A középkorúakra (31-60 évesekre) vonatkozóan pl. az alábbi képletek alkalmazhatóak:

Nő: 0,034 x testsúly kg + 3,538

Férfi: 0,048 x testsúly kg + 3,653

Az eredmény MJ-t (MegaJoulet-t) ad, amit 239-cel szorozva megkaphatjuk a Kcal-t.

Metabolizmus a számok nyelvén

Az előzőekből is kitűnik, hogy az alapanyagcsere (Basal Metabolic Rate, BMR) a teljes energiaszükséglet kb. 60-70%-a. Nem is gondolnánk, hogy mindebből az öt legnagyobb energiafelhasználással működő szervünk - a máj, az agy, a szív, az izomzat, és a vese - mekkora részt követel. Hihetetlen, hogy például az agyunk, ami a teljes testtömegünk mindössze 2%-a, az alapanyagcseréből 20%-ot felhasznál a működéséhez. De ugyanígy meghökkentő adat, hogy a szívünk, ami mindössze kb. 30 dkg, azaz a testünk fél százaléka, 9%-ot igényel az alapanyagcseréből.

Fontos megemlítenünk, hogy például az agynak, és a szívnek nincs tartalék tápanyaga, ezért az agy folyamatos glükóz-ellátásra, a szív pedig zsírsav ellátásra is "szorul". A vázizomzat  mozgáskor viszonylag rövid idő alatt felhasználja a glükogén-tartalékait. A máj viszont nagyobb glükogén raktárral rendelkezik, illetve tartalékol zsírsavat és trigliceridet is.

Természetesen a szervezet teljes energiaszükséglete nagyobb, mint az alapanyagcsere, hiszen a mindennapi életritmusunkhoz más tevékenységekre - például munkavégzés, szórakozás, sportolás, tanulás, stb. - is szükség van. Mindezek figyelembe vételével az egyén napi energiaszükségletét az alapanyagcsere és az eltérő intenzitású fizikai aktivitás közösen határozza meg. Ülő munka esetén 1,2 (BMR*1.2), alacsony fizikai aktivitás esetén 1,375 (BMR*1.375), közepes fizikai aktivitásnál 1,55 (BMR*1.55), nagy fizikai aktivitás során 1,725 (BMR*1.725), extrém fizikai aktivitáskor pedig 1,9-2,4 (BMR*1.9-2.4) a fizikai aktivitás intenzitásának a szorzója.

Egészséges egyéneknél normális életkörülmények között a tápanyagok elfogyasztása mennyiségi és minőségi szempontból egyaránt fedezi a szervezet működéséhez - gyermekeknél a növekedéshez is - szükséges energiamennyiséget és pótolja azokat a veszteségeket, amelyek a sejtek lebontása (katabolizmus) során keletkeznek. E folyamatok egészséges szervezetben egyensúlyban vannak.

Forrás: MDOSZ (Magyar Dietetikusok Országos Szövtesége) hírlevél