Fyziologie a biochemie výživy

Zisk energie buňkou

Život buňky, tkáně, orgánu i organismu je bezprostředně vázán na energii nutnou k udržení vitálních funkcí. Energii získává buňka buď tzv. autotrofním způsobem, kdy využívá energii například slunečního záření za současné fotosyntézy, nebo heterotrofním způsobem, který je vázán na oxidoredukční reakce, kdy z látek složitějších vznikají látky jednodušší za současně uvolňované energie. Oxidoredukčními reakcemi nazýváme ty reakce, při nichž se uskutečňuje přenos elektronů z jedné látky (donoru) na další látku (akceptor). Při anaerobním způsobu zisku energie jsou akceptorem látky složitější, a to jak anorganické tak organické. Při aerobním způsob zisku energie je akceptorem kyslík. Buňky lidského organismu náležejí k heterotrofním buňkám. Makroergní sloučeniny jsou látky, které hydrolýzou uvolní energii větší jak 25 kJ mol^-1 a v nichž se konzervuje energie získaná aerobně či anaerobně

Sacharidy

Sacharidy jsou pro buňku nezbytné nejenom jako výchozí látka (substrát) pro získání energie, ale i pro tvorbu dalších biologicky významných látek. Podle počtu základních jednotek - pěti či šestiuhlíkatých molekul, se dělí na monosacharidy, disacharidy a polysacharidy.

Polysacharidy i disacharidy jsou nejprve rozštěpeny amylázami trávicího traktu. Slinná amyláza se uplatňuje již na úrovni dutiny ústní, štěpení dále pokračuje i v nižších oddílech trávicího traktu a to zejména působením pankreatické lipázy. Přes 80 % takto naštěpených monosacharidů tvoří glukóza, která je významným energetickým substrátem pro většinu buněk, pro některé buňky pak zdrojem jediným (erytrocyt, buňky dřeně ledvin). Vysoký podíl glukózy na sacharidovém metabolismu je příčinou, proč metabolismus sacharidů je především metabolismem glukózy, který probíhá v glykolýze, glykogenolýze a glukoneogenezi .

Lipidy

Lipidy jsou nejenom zdrojem energie, ale i významnou látkou pro výstavbu buněčné membrány i pro syntézu řady hormonů. Enzymatickým štěpením lipidů účinkem lipáz získáváváme zejména mastné kyseliny, které podle délky uhlíkatého řetězce dělíme na mastné kyseliny s kratší délkou uhlíkatého řetězce (SCFA), střední délkou řetězce (MCFA) a vyšší mastné kyseliny (LCFA). Hlavní reakcí pro získání energie z mastných kyselin je beta-oxidace.

Proteiny

Základní jednotkou všech proteinů jsou aminokyseliny. Po enzymatickém štěpení proteinů v zažívacím traktu dochází k resorpci aminokyselin, di- i tripeptidů do krevního oběhu a odtud do buňky. Vzniká tak základní zásoba aminokyselin (pool) v buňce. Aminokyseliny jsou stavebním kamenem pro tvorbu nových proteinů - plazmatických, strukturních i enzymů. Odbourávání proteinů je doprovázeno tvorbou toxického amoniaku, který se za přítomnosti oxidu uhličitého transformuje na netoxickou močovinu, která je z organismu vyloučena močí. Část aminokyselin poskytuje svoji uhlíkatou kostru reakcím citrátového cyklu, tvorbě mastných kyselin, ketolátek, glukoneogenezi. Nedílná součást molekuly aminokyseliny dusík se stává současně indikátorem celkové bilance proteinů.

Anabolismus proteinů je charakterizován pozitivní dusíkovou bilancí (množství nabídnutého dusíku v organismu převyšuje množství vyloučeného dusíku).

Katabolismus proteinů je charakterizován převahou odbourávání tkání nad novotvorbou, což je doprovázeno negativní dusíkovou bilancí.

Biologická dostupnost proteinů (protein efficiency) je hodnota, která v procentech udává podíl retinovaného dusíku k absorbovanému.

Mitochondrie

Metabolické děje jsou z velké části vázány na specifickou organelu - mitochondrii. Tato organela má vlastní genetický materiál a dědíme ji pouze po matce. Buňka je závislá na zisku energie a tak se počet mitochondrií v buňce stává měřítkem metabolické aktivity příslušné tkáně. Mitochondrie se skládá z vnější i vnitřní membrány a matrix, které jsou bohatě vybaveny enzymy jednotlivých metabolických cest. Zatímco na vnější membránu jsou vázány enzymy metabolismu nižších mastných kyselin, fosfolipidů, lipidů i prodlužující řetězce mastných kyselin, vnitřní membrána je vybavena enzymy dýchacího řetězce, aerobní fosforylace i prodlužující řetězec mastných kyselin. Matrix je místem enzymů citrátového cyklu, beta-oxidace mastných kyselin, syntézy porfobilinogenu, proteosyntézy, syntézy RNA, DNA.

Potřeba energie

Energetické zdroje organismu (sacharidy, lipidy, proteiny) jsou nezbytným předpokladem pro celou řadu dějů, které jsou vázány na přísun energie. Patří k nim:

· membránový transport (transport iontů, aminokyselin)

· tvorba a vedení signálu (elektrický, chemický, mechanický)

· mechanická práce (svalová kontrakce, pohyb buněk, organel)

· syntetické reakce (tvorba základních funkčních molekul)

· detoxikace a biodegradace (konjugace, oxidace, redukce, tvorba močoviny)

· produkce tepla (regulace teploty, při poklesu blok biochemických reakcí)

Další děje vyžadující energii představuje například růst organismu a tvorba nezbytných zásob.

Stanovení energetického výdeje

Pro klinickou praxi a následnou nutriční podporu je nezbytné určit hodnotu aktuálního energetického výdeje, přičemž ne vždy je dostupné měření nepřímou kalorimetrií. V těchto případech využíváme tabulek či vzorců, které byly odvozeny z dat získaných na vzorku populace.

Energetický výdej lze hodnotit jako

· základní energetický výdej (BMR, basal metabolic rate a BEE, basal energy expenditure),

· klidový energetický výdej (REE, resting energy expenditure),

· aktuální energetický výdej (AEE, actual energy expenditure), který je prakticky nejvíce používaným pojmem při plánování energetického obsahu výživy..

Sledování stavu výživy

Sledování stavu výživy má za cíl předcházet nevyváženosti výživy, opakovaným vyšetřením umožnit objektivní hodnocení vývoje i výsledek podávání nutriční podpory. V neposlední řadě je to snaha včas zachytit nemocné, kteří jsou ohroženi poruchami výživy, či se již nacházejí ve fázi rozvinuté poruchy. Tyto stavy jsou vždy spojeny s poruchami dějů, vázaných na energii.

Nadváha je výsledek dějů, při kterých příjem živin převažuje nad výdejem energie a může být charakterizována například určitou hodnotou index tělesné hmotnosti (BMI).

Podvýživa je pojem označující stavy, kdy příjem živin nedosahuje potřebné výše ke krytí výdeje organismu. Rozlišujeme typ podvýživy marasmus a kwashiorkor.

Nutriční anamnéza je nezbytná pro posouzení stavu výživy, kde by neměly chybět údaje o vývoji tělesné hmotnosti v posledních měsících a týdnech, změnách stravovacích návyků, změnách chuti k jídlu, přítomnost obtíží spojených s příjmem potravy, intolerance či potravinové alergie, stupeň fyzické aktivity. Nedílnou součástí nutriční anamnézy je také stomatologická, farmakologická a sociální anamnéza i posouzení celkového psychického stavu vyšetřovaného.

Aspekce hraje v posouzení stavu výživy významnou roli. Na první pohled zřetelný úbytek tukové a svalové vrstvy (může být způsoben také delší čas trvající imobilizací) je charakterizován významnou prominencí lícních kostí v obličeji s propadlýma očima, vystupujícími žebry i kostmi ramenního pletence. Pro klinickou praxi je důležité včasné zachycení i určení stupně přítomné poruchy.

Z antropometrických ukazatelů jsou nejrozšířenější

Brocův index

index tělesné hmotnosti (BMI)

obvod pasu

index pas/boky (WHR)

údaje o tloušťce kožních řas

Laboratorní biochemická vyšetření

Mají při stanovování nutričních deficitů velký význam, důležitá je ale správná interpretace s ohledem na možné falešně negativní nálezy (které jsou falešně negativní často jen zdánlivě). Ke sledovaným parametrům patří nejenom viscerální bílkoviny albumin, transferin a prealbumin), ale i markery lipidového metabolismu (cholesterol a triacylglyceroly), hematologické ukazatele – například počet lymfocytů v periferní krvi, hemoglobin.

Sledování odpadů iontů (draslíku, sodíku, vápníku, chloridů, fosfátů, hořčíku, zinku, mědi) i kreatininu za 24 hodin do moči má velmi dobrou výpovědní hodnotu v mozaice sledovaných parametrů a není na místě, že se v řadě případů podceňuje. Například pro kreatinin vyloučený do moče se vychází z orientační hodnoty 0,2 mmol/kg/den pro muže 0,16 mmol/kg/den pro ženy.

Na základě zjištěných koncentrací jsou pak sestavovány různými autory prognostické indexy, například prognostický index Mullenův.

Rejstřík

Zdeněk Wilhelm