Anyagcsere (metabolizmus) alatt értjük 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.
Anabolizmus és katabolizmus
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 (biokatalizátoroknak) meghatározó szerepük van.
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.
Az alapanyagcsere
Az alapanyagcsere (BMR, Basal Metabolic Rate) az a minimális energiafogyasztás, amelyet nyugalomban levő, nem alvó, gyógyszeresen nem befolyásolt emberben mérhetünk. Pontosabban megfogalmazva 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. Ez 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 glükogéntartalékait, a máj viszont nagyobb glükogénraktárral rendelkezik, illetve tartalékol zsírsavat és trigliceridet is.
Anyagcsere a számok nyelvén
Az alapanyagcsere mértékét pontosan laboratóriumi körülmények között lehet meghatározni, de egészséges felnőtt embereknél alkalmazhatjuk az alábbi, egyszerűsített kiszámolási módot is:
| nőknél | 700 + (7 x testsúlykg) |
| férfiaknál | 900 + (10 x testsúlykg) |
Azaz például egy 65 kg-os nő alapanyagcseréje 700+(7x65) = 1155 kcal, míg egy 80 kg-os férfi alapanyagcseréje 900+ (10x80) = 1700 kcal megközelítőleg.
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.
| fizikai aktivitás | fizikai aktivitás intenzitásának szorzója |
napi energiaszükséglet |
| ülő munka | 1,2 | BMR x 1,2 |
| alacsony | 1,375 | BMR x 1,375 |
| közepes | 1,55 | BMR x 1,55 |
| nagy | 1,725 | BMR x 1,725 |
| extrém | 1,9-2,4 | BMR x 1,9-2,4 |
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.
Ha felborul az anyagcsere egyensúlya
Az egyensúly felborulásának oka lehet a bevitel csökkenése, például koplalás/éhezés, a szükséglet betegségek/sérülések okozta fokozódása, illetve az általuk előidézett kóros metabolizmus, valamint a rendellenes veszteségek növekedése.
A leggyakoribb okok és következmények az elhízás, érelmeszesedés, cukorbetegség, magas vérzsírszint, szívbetegségek, hormonháztartási zavarok, melyek esetén felborul az egyensúly, és a kóros állapotot azonnal kezelni kell. A tíz vezető halálok közül öt a nem megfelelő táplálkozással szoros kapcsolatban van (szívkoszorúér-betegség, agyvérzés, cukorbetegség, májbetegség, rák).
Az alapanyagcserét befolyásoló tényezők
A legfontosabb tényezők közé tartozik a kor, a nem, a táplálkozás, a külső hőmérséklet, a hormonális folyamatok, az emésztés, a megváltozott állapotok (pl.: terhesség, magas láz, égés, serdülőkor, stb.), közvetetten a fizikai aktivitás, az élvezeti cikkek.
Gyermekekben még nagy az energiaszükséglet a növekedés miatt, azonban az életkor előrehaladtával, különösen 35 év felett már fokozatosan csökken az alapanyagcsere, aminek egyik oka az izomszövet folyamatos csökkenése, az anyagcsere lassulása. Ahhoz, hogy megőrizzük korábbi testsúlyunkat, kevesebb energia bevitele vagy több energia felhasználása szükséges.
Hőszabályozásnak nevezik azoknak az életfolyamatoknak az összességét, amelyek az emberek belső szerveinek, ill. a keringő vérnek a hőmérsékletét a változó környezeti hőmérséklet ellenére állandósítják. A hőszabályozás a hőtermelésen és a hőleadáson keresztül valósul meg. A hőtermelés az anyagcsere-folyamatok lebontó tevékenységének az eredménye, különösen jelentős ebben a folyamatban a vázizomzat hőtermelése. A hőleadás fizikai folyamatok útján valósul meg, melyben jelentős szerepe van a bőrnek, a verejtékmirigyeknek, és a légzőszerveknek. Az alacsonyabb külső hőmérséklet serkentőleg hat az alapanyagcserére, mivel hatására fokozódik a hőtermelés.
Az anyagcserét fokozó tényezők
A férfiaknak az izomszövet nagyobb tömege, a zsírszövet viszonylag kisebb aránya, illetve a férfi nemi hormonok jelenléte miatt mintegy 5-10%-kal nagyobb az alapanyagcseréjük, mint az azonos tömegű és testmagasságú nőknek.
A nagyobb testfelszín – a testmagassággal összefüggésben – szintén befolyásolja a metabolizmust. Nagyobb testfelszín esetén intenzívebb az alapanyagcsere a fokozott hőleadás következményeként. Az is ismert, hogy minél kisebb a szervezetben a zsírszövet aránya, annál nagyobb az alapanyagcsere. Ezért kellene inkább megelőzni az elhízást, azaz a zsírszövetek aránytalan felszaporodását, mint folyamatos, kudarcokkal tarkított fogyókúrákat folytatni.
Az aktív, rendszeres mozgás közvetetten növeli az alapanyagcserét. Rendszeres fizikai aktivitás esetén ugyanis nő az izomszövet tömege, mindemellett az izommunka olyan hormonális és idegi változást indukál, ami fokozza az alapanyagcserét. Megfigyelték azt is, hogy egy aktív sportolónak kb. 5%-kal nagyobb az alapanyagcseréje, mint az azonos nemű, testmagasságú és testtömegű inaktív személynek, különböző mértékű terhelésnél ugyanis eltérő a felhasznált energia és a tápanyagok mennyisége.
A testmozgás hosszú távú hatásai közül a legfontosabbak a következők: csökken a zsírszövet mennyisége, nő az izomerő; csökken a vérzsír és a „rossz” koleszterin szintje, a „jó” koleszteriné pedig nő; csökken a vérnyomás, a testsúly, a cukorbetegség és a szívbetegségek kockázata (utóbbi akár 45%-kal); erősödik az immunrendszer, fokozódik az étvágy; csökken a csontritkulás kockázata, és a testmozgás segít az Alzheimer-kór megelőzésében is.
Egyes hormonok is komoly hatással vannak az anyagcserére, például a pajzsmirigy-hormon (a tiroxin), az adrenalin és a férfi hormonok fokozzák azt. A megváltozott állapotok, például a terhesség, vérzés, műtét, betegségek szintén rövidebb-hosszabb ideig 5-50 % közötti mértékig fokozhatják az alapanyagcserét.
Az anyagcsere-folyamatok teszik lehetővé az életet. Szervezetünk, mint egy tökéletesen működő gépezet precízen szabályozza a folyamatokat, alkalmazkodik a változásokhoz. A szabályszerűségek ismerete azért hasznos, mert segítségükkel képesek vagyunk úgy táplálkozni és tevékenykedni, hogy elkerüljük a betegségekhez vezető tartós túlkapásokat, aránytalanságokat.