Przemiana materii (metabolizm) – co to jest i jak przyspieszyć przemianę materii?

Mamy zwyczaj zazdrościć ludziom o „szybkiej przemianie materii”, kojarząc ich ze szczupłą sylwetką. Człowiek nie jest jednak silnikiem spalinowym, a zachodzące w jego organizmie procesy należy zawsze rozpatrywać wieloczynnikowo. Co więc rozumiemy w rzeczywistości pod pojęciem przemiany materii i jaki jest jej faktyczny wpływ na zdrowie oraz figurę? Czy możemy jakość wpłynąć na jej tempo?

Przemiana materii to inaczej metabolizm – proces, który występuje u wszystkich organizmów żywych, łącznie z bakteriami. Wbrew pozorom nie musi on jednak mieć nic wspólnego z jedzeniem – metabolizują również rośliny, a w ich przypadku kluczową rolę odgrywa oddychanie.

Na czym polega przemiana materii?

Metabolizm człowieka jest mechanizmem wyjątkowo kompleksowym, który w uproszczeniu da się jednak przedstawić jednym zdaniem – konsumowane przez nas codziennie białka, węglowodany i tłuszcze przetwarzane są na różne rodzaje energii, m.in. kinetyczną i cieplną, bez których życie nie byłoby w ogóle możliwe.

W jaki jednak sposób zjedzona przez nas bułka transformowana jest w półgodzinną jazdę na rowerze? Pierwszym i kluczowym etapem przemiany materii jest oczywiście trawienie. Począwszy od momentu włożenia pokarmu do ust jest on poddawany działaniu enzymów i kwasów, które rozbijają substancje odżywcze na związki proste: monosacharydy (przede wszystkim glukozę), peptydy i aminokwasy oraz monoacyloglicerol i kwasy tłuszczowe o długich łańcuchach. Te właśnie cząsteczki zostają w różnych częściach przewodu pokarmowego wchłonięte do krwiobiegu, którym wędrują do komórek specjalizujących się właśnie w przemianie materii.

Tutaj właśnie, na poziomie komórkowym, odbywa się drugi etap przemiany materii, w którym zasadniczą rolę odgrywa oddychanie. Doprowadzany przez płuca do krwiobiegu tlen również dostarczany jest poszczególnym komórkom i umożliwia im rozkład związków odżywczych poprzez utlenianie. W ogromnym uproszczeniu można powiedzieć, że tlen „spala” węgiel obecny w cukrach, aminokwasach i kwasach tłuszczowych, dając w efekcie trzy ważne składniki: wodę, energię oraz dwutlenek węgla odprowadzany do środowiska przy każdym wydechu. Z obserwacji wynika, że z jednego grama węglowodanów i białek możemy pozyskać 4 kcal energii, zaś z 1 g tłuszczów 9 kcal.

Nośnikiem owej życiodajnej energii na poziomie komórkowym jest ATP, czyli adenozyno-5-trifosforan, organiczny związek chemiczny o charakterze nukleotydu. Powstaje on w trzeciej fazie metabolizmu jako rezultat całkowitego utleniania uzyskanych wcześniej związków. Niczym bateria, ATP może być wykorzystany do różnych ważnych procesów – od podziału komórkowego warunkującego rozwój płodu czy gojenie się ran po skurcze mięśnie potrzebne do skoku o tyczce.

Anabolizm a katabolizm

Aby lepiej zrozumieć proces przemiany materii warto uświadomić sobie jeszcze wielokierunkowość transformacji energetycznych w organizmie. Wspomniany wyżej mechanizm rozkładu związków odżywczych pozyskanych ze śniadania, obiadu i kolacji nazywamy katabolizmem. W jego wyniku powstaje paliwo, czyli energia.

Ludzki organizm potrzebuje jednak do prawidłowego funkcjonowania wielu specyficznych związków, które musi stworzyć sam. Ten proces, również zachodzący w komórkach, nazywamy anabolizmem. Jego rezultatem może być na przykład stworzenie nowej tkanki niezbędne do wygojenia urazu.

Katabolizm i anabolizm są ze sobą oczywiście bardzo blisko związane, a na ich przebieg zasadniczy wpływ mają takie ludzkie hormony jak adrenalina, estrogen, testosteron oraz insulina.

Co to jest podstawowa przemiana materii?

W dyskusjach o metabolizmie i sposobach na odchudzanie pojawia się często pojęcie podstawowej przemiany materii (PPM), znanej również pod angielskim określeniem „basal metabolic rate”. Mowa w tym przypadku o najmniejszym możliwym tempie przemiany materii dla danego organizmu, które gwarantuje zaledwie podtrzymanie funkcji życiowych, nic więcej. Można go zmierzyć tylko w bardzo specyficznych warunkach stanu absolutnego spokoju psychicznego i bezruchu, w komfortowej temperaturze, po ośmiu godzinach snu, dwunastu godzinach poszczenia i trzech dniach diety bezbiałkowej.

PPM tak naprawdę więc ogranicza się do wydatków energetycznych związanych z pracą układu nerwowego, nerek, wątroby, serca i innych narządów. U osób prowadzących najbardziej bierny, siedzący tryb życia stanowi ona nawet ponad 70% dziennego wydatkowania energii i może wynosić od 1200 kcal do 3000 kcal dziennie. Istnieją już formuły służące obliczaniu szacunkowego PPM dla poszczególnych osób. Biorą one pod uwagę wzrost, wiek, wagę oraz płeć.

 

Jakie czynniki mają wpływ na tempo przemiany materii?

Tempo przemiany materii to szybkość, z jaką organizm przetwarza otrzymane w pożywieniu „paliwo” na energię potrzebną do życia. Składa się na nie wspomniana wyżej podstawowa przemiana materii oraz wydatkowanie energii w celach realizacji specyficznych działań, czy będzie to pisanie na komputerze czy bieg maratoński. Organizm wykorzysta jednak tylko tą część energii, która będzie mu potrzebna – resztę będzie magazynować w postaci najbardziej racjonalnej, a więc tkanki tłuszczowej.

PPM zależy od takich czynników jak:

• proporcja tkanki tłuszczowej – im więcej mamy w organizmie tkanki mięśniowej, tym szybsze tempo przemiany materii; wraz z rosnącą proporcją tkanki tłuszczowej PPM dla danej masy i wzrostu ciała maleje;
• wiek – począwszy od ukończenia dwudziestego roku życia PPM z każdą dekadą maleje o 1-2%; ma to po części związek ze zmniejszeniem się udziału tkanki beztłuszczowej w ciele;
• płeć – kobiety mają średnio nieco niższe tempo podstawowej przemiany materii niż mężczyźni;
• czynniki genetyczne – uważa się, że nawet 10% zmienności PPM między poszczególnymi ludźmi może być uzasadnione dziedzicznością.

Błędem byłoby jednak zrzucać powolne tempo przemiany materii na geny. Nawet 60% dziennego spotrzebowania kalorii może jednak wiązać się z poziomem aktywności, który zależy w głównej mierze od naszego trybu życia. W stanie spoczynku mięśnie zużywają bowiem zaledwie 10% całkowitej energii, podczas treningu zaś nawet 80-90%!

Tempo przemiany materii a otyłość

Fizyka uczy nas, że energia podlega przemianom, ale jej suma pozostaje stała. Ogół wszystkich skonsumowanych kalorii przełożyć się więc musi na PPM oraz energię wydatkowaną na ruch, myślenie czy ogrzewanie ciała. Jeśli kalorii jest za dużo, energię gromadzimy w tkance tłuszczowej, a więc tyjemy. Jeśli jest jej zbyt mało, aby pokryć wydatkowanie spalamy zasoby, a więc chudniemy. A ponieważ człowiek nie ma wielkiego wpływu na swój PPM, ogólny metabolizm może zwiększyć przede wszystkim za pomocą aktywności fizycznej i psychicznej.

Jak można przyspieszyć przemianę materii?

Gdyby przyjrzeć się wynikom pomiarów PPM w społeczeństwie, zauważymy, że w danej grupie wiekowej, płci i przy określonej budowie ciała różnice nie są wielkie. To, ile energii zużywa na nasz organizm na oddychanie, pompowanie czy filtrowanie krwi jest więc zazwyczaj sprawą drugorzędną w procesie utrzymywania wagi w ryzach – o wiele istotniejsza jest kaloryczność spożywanych posiłków oraz indywidualne wydatkowanie energii.

Tym niemniej, z wspomnianych wyżej uwarunkowań PPM wynika, że im więcej mięśni, a mniej tkanki tłuszczowej mamy, tym spoczynkowy metabolizm jest wyższy. Wszelkie ćwiczenia rozbudowujące tkankę mięśniowa kosztem tłuszczowej przyspieszają więc przemianę materii. Wysoki poziom aktywności fizycznej nie zwiększa co prawda PPM, ale powoduje, że wytwarzana w komórkach energia jest wydatkowana, nie zaś gromadzona.

Niestety, na tempo przemiany materii ma wpływ również nikotyna. Stąd też stereotyp „wyschniętego palacza” i przybieranie na wadze u osób, które rzuciły papierosy. Z medycznego puntu widzenia zagrożenia wynikające z palenia w kolosalny sposób przewyższają jednak ewentualne metaboliczne korzyści.

O wiele zdrowiej jest krytycznie spojrzeć na swój sposób odżywiania, który zdaniem naukowców również może wpływać na przemianę materii. Dla jej usprawnienia poleca się przede wszystkim spożywać regularne, w miarę częste posiłki, ale mniej kaloryczne posiłki. Zbyt długie poszczenie, podobnie jak głodówki, sprawiają, że organizm zaczyna metabolizować mięśnie, co z kolei niepotrzebnie obniża PPM! Ograniczony, ale wspominany w wielu źródłach wpływ na tempo przemiany materii może mieć również spożywanie zimnej wody (ciało wydatkuje energię, aby ja ogrzać), pikantnych posiłków (wzrost tempa metabolizmu sięga nawet 8%, ale jest bardzo krótkotrwały) oraz napojów z kofeiną, zwłaszcza kawy i zielonej herbaty.

Zaburzenia przemiany materii

Obraz ludzkiego metabolizmu nie byłby pełny bez uwzględnienia zaburzeń wynikających z działania hormonów, enzymów, niedoborów żywieniowych czy wadliwej pracy poszczególnych organów. Doskonałym przykładem jest tutaj tarczyca, której nadczynność zasadniczo zwiększa poziom przemiany materii – chorzy są często szczupli, hiperaktywni, jest im stale ciepło. Niestety, negatywne konsekwencje zdrowotne przewyższają pozorne korzyści. Niedoczynność tarczycy z drugiej strony, na tyle spowalnia tempo metabolizmu, że pacjenci tyją mimo stosunkowo niskiej kaloryczności strawy. Na szczęście, oba te problemy da się dziś rozwiązać za pomocą odpowiedniej terapii hormonalnej.

Istnieje też cały szereg chorób metabolicznych, które wiążą się nie tyle z produkcją energii co transformacją określonych związków czy enzymów – należą do nich m.in. choroba Gauchera, fenyloketonuria, hemochromatoza czy zespół złego wchłaniania glukozy i galaktozy. Spora część z nich ma charakter genetyczny i jest dziś wykrywana w badaniach przesiewowych noworodków.

Dla zdrowej części społeczeństwa prawdą pozostaje reguła, że wysokie spożycie kalorii powinno pociągać za sobą odpowiednio wysoki poziom aktywności fizycznej – jednym słowem nie można obarczać „przemiany materii” winą za niekontrolowane obżarstwo!