Как метаболизм влияет на здоровье и наоборот. Tribunsky.RU

Если вы интересуетесь фитнесом или здоровым питанием, то постоянно сталкиваетесь с некими продуктами, которые, как утверждается, улучшают метаболизм - обмен веществ, - но знаете ли вы, каков изначально ваш собственный метаболизм?

Все воздействия, которым подвергается организм – от образа жизни до переносимых воздушно–капельным путем вирусов, - влияют на его физические характеристики, такие, например, как кровяное давление или уровень энергии. В совокупности эти характеристики называются фенотипом, а биологическая система, самым непосредственным образом влияющая на фенотип человека, – это и есть его метаболизм.

Если вы что-то съели, приняли какое-то лекарство или начали спортивную тренировку, ваш метаболизм немедленно передаёт биологическую информацию в самые отдалённые уголки организма, чтобы тот адаптировался.

Что такое метаболизм

Если коротко, это система преобразования энергии. Можно сказать, что метаболизм работает благодаря сети в десятки тысяч молекул и белков, которые перерабатывают поступившую пищу в энергию и строительные блоки, используемые организмом для передвижения, роста и самовосстановления.

На химическом уровне энергетический метаболизм начинается с момента, когда три макроэлемента – углеводы, жиры и белки – расщепляются атом за атомом, высвобождая из химических связей электроны, которые заряжают компоненты клеток, называемые митохондриями.

Подобно батарейкам митохондрии используют полученный электрический потенциал для создания другой формы химической энергии, которую может использовать остальная часть клетки.

Проще говоря, основная функция метаболизма заключается в преобразовании химической энергии в электрическую и обратно, а то, как эта энергия передается по всему организму, определяет, больны вы или здоровы.

Я биохимик, изучающий различные системы обмена веществ в организме человека. Наша научная группа смогла определить специфические особенности метаболизма, такие как наличие и количество определенных метаболитов – продуктов, образующихся в результате расщепления макроэлементов, – в широком диапазоне состояний.

Эти состояния включают в себя такие заболевания как диабет, рассеянный склероз и серповидноклеточная анемия, а также результаты воздействия уникальных факторов окружающей среды, таких как радиационное облучение, большая высота над уровнем моря, старение и спортивные результаты. Каждый из этих факторов влияет на то, какие части метаболической сети используются и как они взаимодействуют друг с другом.

Элитные спортсмены определяют верхний предел

Учитывая тревожный рост ожирения и связанного с ним метаболического синдрома – в 2022 году в мире примерно один человек и восьми страдал ожирением, – диагностика здорового или нарушенного обмена веществ помогает определить, что пошло не так и как с этим бороться.

Элитные спортсмены предоставляют наилучшую возможность для изучения метаболических функций, поскольку их система молекулярных и химических реакций должна быть оптимально настроена, чтобы они могли соревноваться на мировой уровне.

Традиционно лактатный порог был важнейшим показателем спортивной результативности, позволяющим точно определить интенсивность тренировки, когда уровень лактата в мышцах и крови начинает повышаться.

Вопреки распространенному мнению лактат - это не просто продукт распада, но и источник энергии, ведь он накапливается, когда вырабатывается быстрее, чем митохондрии его перерабатывают. В то время как умеренно активный человек достигает своего порога при интенсивности тренировки около двух ватт на килограмм, опытные велосипедисты могут выдерживать нагрузку почти в два-три раза большую.

Сравнивая уровни лактата в группе элитных велосипедистов, мы обнаружили, что у спортсменов с более высокими показателями были отмечены маркеры более эффективной работы митохондрий. Одним из таких маркеров было повышение выработки кофермента А, молекулы, переносящей углерод по клеткам и играющей важную роль в расщеплении углеводов, аминокислот и жиров с получением химической энергии.

Оказалось, что во время гонки велосипедисты с более высокими показателями сжигают жира больше по сравнению с велосипедистами с более низкими показателями.

Нарушение обмена веществ при заболеваниях

При остром заболевании метаболизм тоже меняется, переходя на самую низкую планку. В отличие от велосипедистов-профессионалов, у болеющего человека нарушена функция жиросжигания. Кровь таких пациентов в состоянии покоя похожа на кровь велосипедиста высокого класса в состоянии истощения.

Учитывая, что при длительном инфекционном заболевании часто развивается непереносимость физических нагрузок, можно предположить, что определённую роль тут играет дисфункция митохондрий.

Для сжигания жира требуется много кислорода. Острое заболевание повреждает красные кровяные тельца, доставляющие кислород к органам. Поскольку красные кровяные тельца самовосстановливаются довольно трудно, они могут восстанавливаться до предболезненного показателя ни много ни мало как 120 дней.

Доноры крови находятся где-то посередине

Переливание крови - одна из наиболее распространенных клинических процедур. Поскольку доноры крови проходят скрининг, чтобы врачи убедились, что они достаточно здоровы для донорства, состояние их здоровья, как правило, находится на среднем уровне, выше уровня острого заболевания, но ниже показателей элитных атлетов.

Доноры крови, представляющие все слои общества, демонстрируют разнообразные биологические особенности и представляют интерес в качестве исследуемой популяции.

Наша научная группа проанализировала кровь более 13000 доноров, чтобы разобраться с особенностями их метаболизма, и обнаружила специфические признаки, которые могут предсказать, насколько хорошо донорская кровь сработает у пациентов, да и у самих доноров.

Мы обратили внимание на интересный метаболит под названием кинуренин, который образуется в результате распада аминокислоты триптофан. Оказалось, что кровь доноров с более высоким уровнем кинуренина с меньшей вероятностью восстанавливает уровень гемоглобина у реципиентов переливания по сравнению с кровью доноров с более низким его уровнем.

Уровень кинуренина выше у пожилых доноров и доноров с более высоким ИМТ (индекс массы тела), что возможно связано с более высоким уровнем воспаления. В подтверждение этого мы выяснили, что уровень кинуренина резко повышается у бегунов, участвующих в забеге на 171 километр Ultra-Trail du Mont-Blanc.

Взаимосвязь между метаболитами и состоянием здоровья подтверждает важную роль метаболизма. Лучшее понимание параметров здорового обмен веществ даёт уникальную информацию о том, как он меняется, когда кто-то заболевает, и может породить новые подходы к лечению самых разных заболеваний.

Подпишитесь на мой Telegram или вКонтакте и вы всегда будете в курсе новых публикаций о тренировках, питании, здоровье.