Ако сте прекарали известно време в разглеждане на здравните и уелнес кътчета на социалните медии, вероятно сте попаднали на много продукти, които твърдят, че подобряват метаболизма ви. Но какво точно представлява вашият метаболизъм?
Всичко, на което излагате тялото си – от начина на живот до вируси, предавани по въздушно-капков път – влияе върху физическите ви характеристики, като например кръвното налягане и енергийните нива. Заедно тези биологични характеристики се наричат вашият фенотип. А метаболизмът е една от основните биологични системи, които влияят върху вашия фенотип.
Така че, ако ядете нещо, приемате лекарства, пушите или спортувате, вашият метаболизъм е отговорен за пренасянето на тази биологична информация в тялото ви, за да може то да се адаптира.
Метаболизмът е преобразуване на енергия
Вашият метаболизъм се състои от мрежа от десетки хиляди молекули и протеини, които превръщат храната, която консумирате, в енергия и градивни елементи, които тялото ви използва, за да се движи, расте и възстановява.
На химическо ниво енергийният метаболизъм започва, когато трите макронутриента – въглехидрати, мазнини и протеини – се разграждат атом по атом, за да освободят електрони от химичните връзки. Тези електрони зареждат компоненти в клетките, наречени митохондрии.
Подобно на начина, по който работят батериите, митохондриите използват този електрически потенциал, за да създадат различна форма на химическа енергия, която останалата част от клетката може да използва.
Казано по-просто, основна роля на метаболизма е да преобразува химическата енергия в електрическа и обратно в химическа енергия. Начинът, по който тази енергия се пренася в тялото, може да играе централна роля при определянето на това дали сте болни или здрави.
Травис Немков е биохимик, който изучава различните мрежи на метаболизма, които се използват, когато тялото ви се променя. Заедно с екипа си той успява да дефинира специфични характеристики на метаболизма, като например наличието и количеството на определени метаболити – продукти, получени от разграждането на макронутриенти – при широк спектър от условия.
Тези състояния включват от заболявания като COVID-19, диабет, множествена склероза и сърповидно-клетъчна анемия, до преживяване на уникални среди като излагане на радиация, голяма надморска височина, стареене и спортни постижения. Всяко от тези условия влияе върху това кои части от вашата метаболитна мрежа се използват и как те комуникират помежду си.
Елитните спортисти определят горните граници
Поради тревожното нарастване на затлъстяването и свързания с него метаболитен синдром – през 2022 г. около 1 от всеки 8 души по света е живял със затлъстяване – определянето на това какво представлява „здрав“ или „нарушен“ метаболизъм може да помогне да се разбере какво не функционира правилно в организма и как това може да бъде коригирано.
Елитните спортисти са идеална група за изследване на най-доброто възможно функциониране на метаболизма, тъй като техните мрежи от молекулни и химични реакции трябва да бъдат прецизно „настроени“, за да могат да се състезават на световно ниво.
Традиционно т.нар. лактатен праг е ключов показател за спортното представяне. Той показва интензивността на натоварването, при която в мускулите и кръвта започва да се натрупва лактат.
Противно на широко разпространеното мнение, лактатът не е просто отпадъчен продукт – той може да бъде и източник на енергия. Натрупва се, когато се произвежда по-бързо, отколкото митохондриите (енергийните „централи“ на клетките) могат да го използват.
При човек със средна физическа активност този праг се достига при сравнително умерено натоварване (около ниво, при което тялото произвежда приблизително 2 вата енергия на всеки килограм телесно тегло – тоест показател за това колко мощност генерира спрямо теглото си), при елитните колоездачи той може да бъде два до три пъти по-висок, което означава значително по-голяма издръжливост и ефективност при усилие
При сравнение на лактатните прагове при група елитни колоездачи се установява, че тези с по-високи стойности имат и признаци за по-добра митохондриална функция. Един от тези показатели е по-високото производство на коензим А – молекула, която пренася въглеродни съединения в клетките и е ключова за разграждането на въглехидрати, аминокиселини и мазнини до енергия.
Колоездачите с по-добри резултати също така изгарят повече мазнини и успяват да го правят за по-дълго време по време на многодневни състезания, в сравнение с по-слабо представящите се спортисти.
Кръводарителите определят средата
Кръвопреливането е една от най-често използваните медицински процедури в света. Всяка година милиони хора даряват общо над 118 милиона единици кръв. Тъй като кръводарителите преминават през здравни проверки, за да се гарантира, че са достатъчно здрави, те обикновено попадат някъде по средата на здравния спектър.
Освен това, кръводарителите са много разнообразна група от хора, което ги прави ценна извадка за научни изследвания върху човешкия организъм и метаболизма.
Екип от учени е анализирал кръв от над 13 000 кръводарители, за да разбере по-добре метаболитното им разнообразие. Те откриват специфични биологични показатели, които могат да предскажат колко ефективна ще бъде дарената кръв при пациенти, а също така дават информация и за здравето на дарителите.
Един от тези показатели е молекула, наречена кинуренин, която се образува при разграждането на аминокиселината триптофан. Установено е, че кръв от донори с по-високи нива на кинуренин е по-малко ефективна за възстановяване на хемоглобина при пациентите, в сравнение с кръв от донори с по-ниски нива.
По-високи нива на кинуренин се наблюдават при по-възрастни донори и при хора с по-висок индекс на телесна маса (BMI), като това може да е свързано с по-високи нива на възпаление в организма.
Интересното е, че същата молекула рязко се повишава при бегачи, участващи в ултрамаратони и се използва като силен биомаркер за тежестта на COVID-19 инфекция.
Връзката между метаболитите и здравните резултати подчертава важната роля, която метаболизмът играе в организма. По-доброто разбиране на това как изглежда здравословният метаболизъм може да предложи уникални прозрения за това как той се отклонява, когато някой се разболее, и може да предложи нови подходи за лечение.
Източник: Travis Nemkov, Assistant Research Professor of Biochemistry and Molecular Genetics, University of Colorado Anschutz/The Conversation
