Je naivné si myslieť, že nadbytok tuku je možné vyriešiť jednoducho podľa rovnice: menej energie (kalórií) prijať a viac energie vydať (cvičenie). To, čo zjeme naše bunky spotrebujú na to, aby vôbec boli alebo ako palivo fyzickej aktivity.
Celkové množstvo energie, ktoré telo spotrebuje na zabezpečenie všetkých týchto funkcií sa nazýva metabolická rýchlosť. Množstvo energie, ktoré telo spotrebuje v kľude, tzv. pokojová metabolická rýchlosť (REE) tvorí až 60-75% celkovej spotreby energie. REE nie je nemenná, podlieha adaptívnemu mechanizmu, ktorým sa telo bráni úbytku telesnej váhy a objemu tuku. Zníženie prísunu kalórií telo vyrovnáva znížením REE. Naopak, pravidelné cvičenie zvyšuje REE čiastočne vďaka tomu, že sval má vyššiu metabolickú aktivitu, ako tuk. Keď príjem energie prekročí celkovú potrebu energie, inzulín a ďaľšie metabolické regulátory spustia vychytávanie a ukladanie živín.
Tkanivá ako je pečeň a svaly majú obmedzenú kapacitu na skladovanie glukózy v podobe glykogénu. ALE, tukové tkanivo má v podstate nekonečnú kapacitu na skladovanie prebytku energie, ako tuku. Keď je prísun energie nižší, ako je potreba tela zásoby tuku zostávajú nedotknuté pokým sa neminie všetka glukóza. Genetika hrá dôležitú úlohu pri riadení telesnej váhy.
Napríklad, zmeny v génoch, ktoré ovplyvňujú funkciu receptorov leptínu zvyšujú náchylnosť na obezitu. Na rozdiel od genetického kódu, ktorý je z väčšej časti nemenný účinok stravy a spôsobu života môžu zmeniť správanie génov. Takého zmeny sa môžu v určitom rozsahu preniesť na potomkov. Obezita matky alebo metabolické ochorenia otca môžu podporiť obezitu a metabolické poruchy u detí.
To čo zjeme priamo určuje genetické správy, ktoré dostáva telo. Tieto správy spätne riadia všetky molekuly, ktoré tvoria metabolizmus, a ktoré povedia telu, aby spaľovalo kalórie alebo ich uchovalo. Molekuly, ktoré produkujú naše vlastné tukové bunky vyvolávajú zmätok v metabolizme tým, že zvyšujú zápal, zvyšujú chuť do jedla, spomaľujú spaľovanie tuku a zvyšujú produkciu stresových hormónov. Odstránenie zápalu pomáha zbaviť sa tuku, a úbytok tuku pomáha zbaviť sa zápalu. Tuk je endokrinný orgán, ktorý ovplyvňuje zvyšok tela, najmä mozog v zmysle, čo má robiť s dvomi najdôležitejšími životnými úlohami – jesť a reprodukovať sa. Oboje spoločne, inzulín aj leptín riadia kvalitu metabolizmu a vo významnej miere rýchlosť metabolizmu. Sú na vrchole metabolickej dôležitosti vo vzťahu ku chorobe. Inzulín pracuje zväčša na úrovni energetiky jednotlivej bunky.
Leptín (vylučovaný tukovým tkanivom) riadi uchovanie a spotrebu energie celej „republiky buniek“ umožňujúc telu komunikovať s mozgom o tom, koľko energie (tuk) republika uchováva, či potrebuje viac alebo či má nejakú spáliť, a či je výhodný čas (z pohľadu stravy), aby sa republika rozmnožila alebo nie. Hlavnou funkciou tuku je uchovávať mastné kyseliny a iné tuky počas obdobia prebytku energie a uvoľňovať ich na to, aby z nich produkovala energia v čase hladovania.
Tukové tkanivo sa zväčšuje a prestavuje v reakcii na príjem kalórií. V zdravých podmienkach nadmerný príjem kalórií vyvoláva zvýšenie počtu tukových buniek a zvyšuje ich reakciu na inzulín. V nezdravých podmienkach, najmä keď je nadmerný príjem kalórií nepretržitý, sa tukové bunky zväčšujú, pretože hromadia viac mastných kyselín, ale ich počet sa zmenšuje. Tieto zväčšené tukové bunky čoraz horšie reagujú na inzulín a uvoľňujú stále viac zápalových signálov, ktoré spúšťajú a udržujú cyklus poškodenia tkaniva a chronického zápalu. Asi najznámejšími signálmi sú leptín a adiponektin. Zdravé podmienky sú také, že zápal-vyvolávajúci účinok leptínu je vyvážený proti-zápalovým účinkom adiponektínu. Vysoké hladiny leptínu a nízke hladiny adiponektínu sú spojené s obezitou.
S pribúdajúcimi kg tukové bunky (adipocyty) pumpujú do obehu stále viac leptínu aby mozgu oznámili, že zásoby tuku sú dostatočné. Pretože tie isté adipocyty sú neustále „omývané“ prebytkom leptínu strácajú schopnosť na leptín reagovať. Leptín zvýšuje citlivosť tkanív na inzulín, podporuje termogenézu, zvýšuje vychytávanie glukózy bunkami a znižuje hladinu tukov v krvi. Dôležité je, že leptín tiež potláča hlad. V rámci evolučnej obrany proti nadmernému úbytku tuku klesá uvoľňovanie leptínu s so zmenšujúcou sa tukovou hmotou. Tento adaptívny mechanizmus nanešťastie zasahuje do zdravého chudnutia u ľudí s nadváhou a obezitou. Aj napriek vysokej produkcii leptínu v reakcii na prejedanie, je reakcia na leptín oslabená (u osôb s obezitou a poruchou funkcie inzulínu), takže vysoké hladiny cirkulujúceho leptínu strácajú svoju vplyv na chuť do jedla a na udržanie zdravého metabolizmu.
Zvlášť adipocyty a neuróny rovnako strácajú schopnosť reagovať na signály leptínu kvôli väzbe CRP (zápal) na leptin, čo má dva škodlivé následky: významne klesá oxidácia mastných kyselín (spaľovanie tuku) v adipocytoch a klesá ich schopnosť absorbovať voľné mastné kyseliny (tuk) z krvi. Zápal tak významne zhoršuje shopnosť leptínu riadiť váhu. Zápal (CRP/ TNF–a) ovplyvňuje vzťah cirkulujúceho leptínu k ateroskleróze (obsah vápnika v koronárnych cievach) u jedincov s nadváhou a obezitou.
Znovuobnovenie signálnej funkcie leptínu normalizuje telesnú váhu a metabolické poruchy, vrátane zhoršenej funkcie inzulínu. Leptín je schopný zvýšiť produkciu CRP (produkujú ho pečeňové bunky a bunky cievnej výstielky) a súčasne ich vzájomná interakcia je odrazom obsahu telesného tuku. Spätne, CRP väzbou na leptín zhoršuje jeho fyziologickú funkciu, zvlášť schopnosť leptínu stimulovať AMPK (…znížená produkcia NO, cGMP). Vyššia, ako optimálna hladina CRP je spojená so zhoršenou spotrebou glukózy (inzulínová rezistencia), ukladaním tuku (a zvýšeným obsahom triacylglycerolov/ tuk). Navyše, prebytok leptínu môže podporovať zápalové poškodenie čreva.
Naše vnútorné hodiny – cirkadiánny cyklus ovplyvňuje každý biologický systém nášho tela, teda aj metabolizmus a telesnú váhu. Centrálu v mozgu ovplyvňujú denné a nočné cykly, ale cirkadiánny systém vonkajších tkanív reaguje na teplotu, účinok hormónov, neurotransmiterov, určité živiny, príjem a intenzitu spánku, jedla a fyzickej aktivity. Porucha spánku, vystavenie sa svetlu v noci, jet lag, nočné aktivity a pojedanie zhoršuje synchronizáciu tejto regulačnej siete, čo porušuje energetickú rovnováhu vo vzťahu k prírastku váhy a metabolickým poruchám. Napríklad leptínu, ktorý tlmí chuť do jedla a zvyšuje termogenézu je najviac v noci. Takže, podmienky a správanie, ktoré rozlaďujú cirkadiánny cyklus sťažujú fungovanie leptínu a prispievajú k strate energetickej rovnováhy.
Denné rytmy, prejedanie sa a nočné jedenie rozlaďuje zloženie a aktivitu mikrobioty. Keď sa k tomu pridá zhoršená funkcia čreva (zápalové poškodenia…vysoký leptín) máte „po spánku“ a priberáte. Priberanie na váhe je vplyv zníženej funkcie štítnej žľazy a zároveň môže byť aj jej príčinou. Spomalený metabolizmus a priberanie na váhe vedie k snahe znížiť príjem jedla. Zníženie kalorického príjmu môže znížiť hladinu aktívneho hormónu (trijódtyronín, T3), čo sa prejaví spomalením rýchlosti bazálneho metabolizmu a ešte väčším prírastkom tuku.
Existujú dva hlavné typy tukového tkaniva: biely a hnedý. Hnedé tukové tkanivo je tvorené tukovými bunkami, ktoré sú bohaté na mitochondrie a sú špecializované na tvorbu tepla (termogenézu), zatiaľ čo bunky bieleho tukového tkaniva sa viac podieľajú na metabolickej aktivite. Nedávno bol objavený tretí typ tukových buniek. Tieto novo identifikované tukové bunky, známe ako béžové alebo tzv. brite bunky, sa zdajú byť pružnejšie vo svojej funkcii a sú schopné zvýšiť svoju termogénnu aktivitu (spotrebu energie) prostredníctvom procesu označovaného ako hnednutie. Aspekt „boja alebo úteku“ nervového systému, ako je vystavenie sa nízkym teplotám a extrémnemu fyzickému stresu, zväčšuje veľkosť a zvyšuje aktivitu hnedého tukového tkaniva a stimuluje zhnednutie bieleho tukového tkaniva.
Ukázalo sa, že hormóny vrátane hormónu štítnej žľazy, inzulínu, leptínu, melatonínu vyvolávajú hnednutie. Medzi ďalšie faktory, ktoré môžu mať vplyv na hnednutie, patrí strava, pôst, cvičenie, vplyv prostredia na účinok génov a zloženie mikrobioty. Nie všetok telesný tuk je rovnaký. Ten na bruchu je strojom skazy. Hlboký brušný tuk sa mení na vlastný orgán a stáva sa z neho továreň zápalu. Čím väčší batoh tuku, tým viac vzniká zápalových chemikálií, ktoré poškodzujú náš hardvér, a ktoré vyprovokujú prírastok ďaľšieho tuku. Bunka nepretržite prispôsobuje svoj metabolizmus tak, aby si pripravila dostatok energie pre svoje potreby v závislosti na dostupnosti potravy.
Proteinkináza aktivovaná adenozínmonofosfátom (AMPK) sa nachádza vo vnútri každej bunky a slúži ako hlavný snímač energie. Úroveň aktivity AMPK ovplyvňuje zloženie telesného tuku a dĺžku nášho života. Aktiváciou AMPK sa zvyšuje spotreba energie spaľovaním tuku (blokuje mTOR, zmenšuje sa veľkosť tukových buniek), zlepšuje sa odstraňovanie glukózy z cirkulácie. Závisí na ňom zdravie mitochondrií a teda dostupnosť pre život nevyhnutnej energie. Zvyšuje aktivitu sirtuinov. Zrýchľuje sa odstraňovanie toxických proteínov (beta-amyloid/ alfa-synuklein), ktoré sa hromadia v starnúcej bunke a v jej elektrárni (mitochondria). Počas hladovania sa AMPK zvyšuje, čo spomaľuje rozmnožovanie buniek a podporuje efektívne využitie uloženého tuku. Starnúce bunky trpia zníženou AMPK. Pokles AMPK je vo veľkej miere zapojený do degeneratívneho starnutia.
Moderná populácia konzumuje prebytok kalórií a trpí chronickým potlačením aktivity AMPK. To môže mať za následok rakovinovú premenu buniek, zrýchlené starnutie a nadmerné ukladanie tuku. Myslím si, že zdravé chudnutie si v prvom rade vyžaduje komplexnú „prestavbu hlavy“ vo vzťahu k pravidelnej fyzickej aktivite, intenzite a frekvencii stravy, spánku, aktivitám, ktoré robia človeku radosť a prežívaniu problémových javov. V druhom rade je potrebná 100% kondícia štítnej žľazy. V časti znovuobnovenia rovnováhy metabolizmu (schopnosť tvoriť energiu, zápal, metabolické signály) pripravíme v krátkom čase jednoducho vykonateľné riešenie.
- Peter Szalay, biochemik značky ioy.