Słowo “metabolizm” pochodzi od greckiego “metabolē” oznaczającego „zmieniać się” i obejmuje wszystkie reakcje chemiczne zachodzące w komórce, które są jej niezbędne do życia. Kiedy wiele osób myśli o metabolizmie, myśli o jedzeniu i piciu lub o ogromnym diagramie szlaków metabolicznych z tysiącami połączeń. Jednak zrozumienie metabolizmu jest kluczem do zrozumienia życia i bezsprzecznie jest to przedmiot fascynacji biochemików od ponad 150 lat. 

Metabolizm odnosi się do całej sumy reakcji zachodzących w ciele w każdej komórce i dostarczających organizmowi energii. Metabolizm energetyczny na poziomie całego organizmu i komórek, a nawet organelli (tj. mitochondriów) wymaga odpowiedniej regulacji w celu utrzymania lub poprawy zdrowia metabolicznego. Każdy żywy organizm wykorzystuje swoje środowisko, aby przetrwać, przyjmując składniki odżywcze i substancje, które działają jako budulec dla ruchu, wzrostu, rozwoju i reprodukcji. Tempo produkcji energii nazywane jest podstawową przemianą materii i zależy od takich czynników, jak płeć, wiek, aktywność fizyczna, sposób żywienia, gospodarka hormonalna, genetyka oraz stan zdrowia. U kobiet dodatkowo zależy od faz cyklu menstruacyjnego. Większość czynników jest poza naszą kontrolą, jednak uważa się, że niektóre zachowania, w szczególności sposób żywienia  i ćwiczenia fizyczne, mogą wpływać na metabolizm spoczynkowy – ale na jak długo i w jakim stopniu – nie jest to dobrze określone. 

Co przyśpiesza metabolizm?

1. Posiłek zjedzony rano

Spożycie pokarmu stymuluje wydatek energetyczny. Jest to dobrze znane zjawisko, zwane efektem termicznym pożywienia (DIT). Efekt ten odpowiada za ~10%–15% całkowitej przemiany energii, co stanowi znaczącą ilość dziennego wydatku energetycznego organizmu człowieka.  

Obecnie istnieje duże zainteresowanie możliwością modulacji tego efektu w celu zwiększenia wydatku energetycznego organizmu i wspomagania odchudzania. Przede wszystkim udowodniono, że na ten efekt ma wpływ czas posiłków, przy czym efekt jest wyższy rano i mniejszy wieczorem. Jako możliwe wyjaśnienia zaproponowano zwiększoną nocną insulinooporność i podwyższone stężenie greliny, wolniejsze wieczorne opróżnianie żołądka ze zwiększonym wchłanianiem węglowodanów oraz zwiększoną poranną aktywność układu współczulnego.  

2. Odpowiednia podaż makroskładników: pełnowartościowe białko, tłuszcze roślinne i węglowodany bogate w błonnik  

Skład makroskładników pokarmowych wydaje się znacząco wpływać na poposiłkowy wydatek energetyczny, nawet jeśli dane w literaturze są kontrowersyjne. Powszechnie uważa się, że białka powodują zwiększony wydatek energetyczny, co w połączeniu z większym efektem nasycenia może determinować większą utratę masy ciała.  Z drugiej strony węglowodany i lipidy determinują niższy DIT niż białka (białko > węglowodany > lipidy).  

Posiłki o zawartości białka od 11% do 30% całkowitej liczby kalorii proporcjonalnie zwiększają DIT do wartości 30%, gdzie następuje plateau, a kolejne zwiększenie spożycia białka nie powoduje dalszego zwiększenia efektu termicznego pożywienia. Należy również wziąć pod uwagę źródło białka: białka kazeiny, soi lub serwatki są metabolizowane w różny sposób, co może wyjaśniać zmienność w szybkości i stopniu wzrostu DIT. W szczególności białka serwatkowe prowadzą do wyższego DIT niż kazeiny, podczas gdy odwortne wyniki uzyskano porównując białka serwatkowe i sojowe. Jeśli chodzi o jakość innych składników odżywczych, średniołańcuchowe kwasy tłuszczowe wydają się zwiększać DIT bardziej niż trójglicerydy długołańcuchowe, a tłuszcze nienasycone bardziej niż nasycone. Wreszcie nierafinowane, bogate w błonnik węglowodany warunkują zwiększony wydatek energetyczny, zwłaszcza zawarte w żywności niskoprzetworzonej.  

3. Zwiększenie masy mięśniowej, aktywności fizycznej ogółem, a szczególnie spontanicznej aktywności fizycznej  

Badania na myszach wykazały, że odpowiednia ilość masy mięśniowej może  zapobiegać zarówno insulinooporności, cukrzycy typu 2, jak i rozwoju otyłości przez nadmierną podaż energii. Przerost mięśni u myszy (hipertrofia) zapobiega akumulacji lipidów i zmniejsza oporność na insulinę w mięśniach. Wyniki te sugerują że mięśnie mogą wytwarzać czynnik regulujący przyjmowanie pokarmu. To sprzężenie zwrotne może odbywać się poprzez bezpośrednią oś mięsień-mózg przez nieznaną miokinę działające na tkankę, która przekazuje sygnały sytości do mózgu. Zaskakujące jest, że zwiększona masa mięśniowa raczej zmniejsza niż zwiększa spożycie pokarmu.  

Zgodnie z przekrojową obserwacją zmniejszonej spontanicznej aktywności fizycznej u osób otyłych badania wykazały, że spontaniczna aktywność fizyczna jest mniejsza u osób z otyłością. Zwiększenie spontanicznej aktywności fizycznej może pomóc przyspieszyć metabolizm i zwiększyć wydatek energetyczny.  

4. Kwasy tłuszczowe EPA i DHA

 Nowe odkrycia ujawniające moc odżywczą kwasów tłuszczowych jako części trójglicerydów oleju rybnego lub oleju z kryla (i jego składników), który zawiera wysoki poziom fosfolipidów składających się ze szkieletu glicerolu z dwoma kwasami tłuszczowymi (EPA lub DHA). Sistilli i in. wykazali imponujące działanie przeciwstłuszczeniowe w wątrobie przez olej z kryla w porównaniu z olejem z ryb w badaniach na modelu zwierzęcym wykorzystującym otyłe, wykazujące insulinooporność myszy. Ponadto zaobserwowano efekty zarówno w zapobieganiu, jak i odwracaniu stłuszczenia wątroby. Było to związane z poprawą wrażliwości wątroby na insulinę i wysokim poziomem adiponektyny w osoczu. 

5. Okresowe posty, post przerywany

Naprzemienne cykle postu i karmienia stymulują określone przeprogramowanie biochemiczne ukierunkowane na wykorzystanie zmagazynowanej energii podczas okresów postu, zwanych fizjologią postu. Przypuszcza się, że mechanizmy naprawcze integralne z postem-refeedingiem są optymalnie aktywne w okresie postu. Oznacza to, że okresowe i przerywane posty mogą wyzwalać czynniki poprawiające ogólny stan zdrowia. Posty mogą stanowić narzędzie w zmniejszeniu masy ciała, poprawy dyslipidemii i ciśnienia krwi. Chociaż potrzebne są dalsze badania nad długoterminowymi wynikami. Natomiast tego podejścia należy unikać w określonych stanach zdrowotnych. Przerywany post należy rozważyć jako opcję dla osób, które mają wzorzec niezdrowego przybierania na wadze przy użyciu standardowych wzorców żywieniowych. 

6. Równowaga hormonalna i skuteczna praca narządów wewnętrznych  

Trzustka jest kluczowym narządem metabolicznym, który reguluje ilość węglowodanów we krwi, uwalniając znaczne ilości insuliny w celu obniżenia poziomu glukozy lub uwalniając glukagon w celu podwyższenia poziomu glukozy we krwi. Wykorzystanie węglowodanów i lipidów przez organizm nazywane jest cyklem Randle’a i regulowane jest właśnie przez insulinę. Wątroba z kolei jest organem odpowiedzialnym za przetwarzanie wchłoniętych aminokwasów i lipidów z jelita cienkiego. Reguluje również cykl mocznikowy i podstawowe procesy metaboliczne, takie jak glukoneogeneza i odkładanie glikogenu. 

Nie ulega więc wątpliwości, że prawidłowe funkcjonowanie tych narządów wywiera korzystny wpływ na metabolizm. 

7. Troska o mikrobiotę jelitową

Jak pokazały badania, suplementacja maślanem sodu zwiększała wydatek energetyczny u myszy poprzez indukcję funkcji mitochondriów w brązowym tłuszczu i mięśniach szkieletowych. Zwiększała się również termogeneza i utlenianie kwasów tłuszczowych. Mikrobiom reguluje równowagę energetyczną poprzez różne mechanizmy: kontrolę osi jelitowo-mózgowej zarówno na poziomie mechanizmów wykrywania składników odżywczych w jelitach, jak i w miejscach integracji ośrodkowego układu nerwowego. Wykazano, że mikroflora jelitowa otyłych myszy wykazuje większą zdolność do pozyskiwania energii z diety, a geny związane z systemami fosfotransferazy zaangażowanymi w przetwarzanie węglowodanów przez drobnoustroje okazały się zwiększone zarówno u otyłych myszy, jak i u ludzi.  

8. Substancje roślinnego pochodzenia

Ogólnie rzecz biorąc, dostępnych jest bardzo niewiele danych na ten temat, a znaczenie kliniczne pojedynczego składnika odżywczego lub pojedynczego posiłku jest niejasne w strategii odchudzania. 

Analizie poddano badania kliniczne, in vitro oraz in vivo takich substancji i produktów jak: kapsaicyna, kofeina, piperyna, kurkumina, karnityna, imbir, gorzka pomarańcza, cynamon, goździki, herbata, ananas, Garcinia cambogia. Większość z nich wykazała korzystny (choć niewielki) wpływ na metabolizm, aczkolwiek potrzebne są dalsze badania kliniczne w celu udowodnienia ich skuteczności u ludzi oraz ustalenia bezpiecznych dawek. 

Nowe substancje 

Najnowsze badania optymistycznie wskazują na pozytywny wpływ nukleotydów w przyspieszaniu metabolizmu. Warto obserwować dalsze badania. Nukleotydy dietetyczne wpływają na procesy organizmu związane z metabolizmem lipidów, wzmacniają odporność na infekcje, modulują odpowiedź immunologiczną, a także wspomagają wzrost, rozwój i naprawę tkanek. Nic w tym dziwnego, że cieszą się one tak dużym zainteresowaniem ze strony wielu osób szukających nowych sposobów na poprawę zdrowia czy wzmocnienie odporności. 

Podsumowanie 

W społeczeństwach zachodnich dostępność wysoko przetworzonej żywności i ogólny styl życia przyczyniły się do wywołania pandemii otyłości. Próbując zaradzić nieuniknionemu przybieraniu na masie, rozpoczęto poszukiwania substancji czy też żywności, która może zwiększyć wydatek energetyczny. Jednak tylko kilka produktów spożywczych może potencjalnie wpływać na wydatek energetyczny — jednak spożywane w znacznie większych ilościach niż te, które są zwykle spożywane. U ludzi bilans energetyczny jest złożony i wieloczynnikowy, a kompensacja fizjologiczna następuje wraz ze zmianami w poborze i/lub wydatkowaniu energii. 

Autor: mgr Zuzanna Cybulska, dietetyk kliniczny 

Literatura  

9. McPherron AC, Guo T, Bond ND, Gavrilova O. Increasing muscle mass to improve metabolism. Adipocyte. 2013 Apr 1;2(2):92-8. doi: 10.4161/adip.22500. PMID: 23805405; PMCID: PMC3661116. 

10. Nieuwenhuizen AG, van Schothorst EM. Energy Metabolism and Diet. Nutrients. 2021 Jun 1;13(6):1907. doi: 10.3390/nu13061907. PMID: 34206013; PMCID: PMC8230308. 

11. Hoffer LJ, Bistrian BR, Young VR, Blackburn GL, Matthews DE. Metabolic effects of very low calorie weight reduction diets. J Clin Invest. 1984 Mar;73(3):750-8. doi: 10.1172/JCI111268. PMID: 6707202; PMCID: PMC425077 

12. Judge A, Dodd MS. Metabolism. Essays Biochem. 2020 Oct 8;64(4):607-647. doi: 10.1042/EBC20190041. PMID: 32830223; PMCID: PMC7545035. 

13. Aisha Farhana1; Anis Rehman2 

14. Vasim I, Majeed CN, DeBoer MD. Intermittent Fasting and Metabolic Health. Nutrients. 2022 Jan 31;14(3):631. doi: 10.3390/nu14030631. PMID: 35276989; PMCID: PMC8839325.. 

15. Chen M, Chen Q, Liu W, Tong H, Wu Y. The effectiveness of diet intervention in improving the metabolism of overweight and obese women: a systematic review and meta-analysis. Am J Transl Res. 2022 May 15;14(5):2926-2938. PMID: 35702099; PMCID: PMC9185074. 

16. Galgani J, Ravussin E. Energy metabolism, fuel selection and body weight regulation. Int J Obes (Lond). 2008 Dec;32 Suppl 7(Suppl 7):S109-19. doi: 10.1038/ijo.2008.246. PMID: 19136979; PMCID: PMC2897177. 

17. Bell LK, Edwards S, Grieger JA. The Relationship between Dietary Patterns and Metabolic Health in a Representative Sample of Adult Australians. Nutrients. 2015 Aug 5;7(8):6491-505. doi: 10.3390/nu7085295. PMID: 26251918; PMCID: PMC4555134. 

18. Moon J, Koh G. Clinical Evidence and Mechanisms of High-Protein Diet-Induced Weight Loss. J Obes Metab Syndr. 2020 Sep 30;29(3):166-173. doi: 10.7570/jomes20028. PMID: 32699189; PMCID: PMC7539343. 

19. Bo S, Fadda M, Fedele D, Pellegrini M, Ghigo E, Pellegrini N. A Critical Review on the Role of Food and Nutrition in the Energy Balance. Nutrients. 2020 Apr 22;12(4):1161. doi: 10.3390/nu12041161. PMID: 32331288; PMCID: PMC7231187.