Δρ. Ευριπίδου Πολύκαρπος C.D.A. College Limassol 2014/2015

 Ο μεταβολισμός είναι το σύνολο των χημικών εξεργασιών που επιτελούνται στον οργανισμό με τις οποίες οι θρεπτικές ουσίες χρησιμοποιούνται για δομικά συστατικά για καύσιμη ύλη, για παραγωγή θερμότητας και για την προμήθεια ενέργειας έτσι ώστε ο οργανισμός να διατηρείται στη ζωή και να λειτουργεί εύρυθμα σαν σύνολο.  Ο μεταβολισμός διαιρείται σε δύο φάσεις, τον αναβολισμό ή αφομοίωση και τον καταβολισμό ή διάσπαση.

 Κατά τον αναβολισμό από απλούστερες ενώσεις τα κύτταρα συνθέτουν πολυπλοκότερες ουσίες δηλ. λευκώματα, λίπη, γλυκογόνο κλπ. και ταυτόχρονα αποταμιεύουν ενέργεια (με τη μορφή του ATP) ενώ κατά τον καταβολισμό διασπώνται πολύπλοκες ουσίες (λευκώματα, λίπη, υδατάνθρακες) και απελευθερώνεται ενέργεια που χρησιμοποιείται από τον οργανισμό.

 Φυσιολογικά στους ενήλικες υπάρχει ισοζύγιο μεταξύ αναβολισμού και καταβολισμού.  Στα παιδιά και κατά την εγκυμοσύνη υπερισχύει ο αναβολισμός ενώ στα ηλικιωμένα άτομα ή σε ασιτία υπερισχύει ο καταβολισμός.  Το ποσό της ενέργειας το οποίο χρειάζεται ο οργανισμός σε φυσιολογικές συνθήκες για να μπορεί να λειτουργεί ονομάζεται δραστικός μεταβολισμός.

 Οι ανάγκες σε ενέργεια περιορίζονται στο ελάχιστο εάν ο οργανισμός δεν εκτελεί τις πλήρεις λειτουργίες του αλλά μόνο τις βασικές, δηλαδή τις απαραίτητες για τη διατήρηση της ζωής, συνεχίζοντας όμως να είναι σε ετοιμότητα για αυξημένη μεταβολική δραστηριότητα (βασικός μεταβολισμός).  Το κατώτατο όριο απαιτούμενης ενέργειας που είναι συμβατό με τη διατήρηση των ζωτικών λειτουργιών του κυττάρου χωρίς όμως την άμεση δυνατότητα ανάπτυξης ειδικών δραστηριοτήτων ονομάζεται μεταβολισμός συντήρησης.

 Η κύρια μορφή ενέργειας η οποία ελευθερώνεται από τον οργανισμό προς το εξωτερικό περιβάλλον είναι η θερμότητα.  Επιπρόσθετα παράγονται: ωσμωτικό έργο (π.χ. παραγωγή υπέρτονων εκκριμάτων), χημικό έργο (π.χ. σύνθεση μεγαλομοριακών ενώσεων), ηλεκτρικό έργο (π.χ δημιουργία διαφορών δυναμικού) και μηχανικό έργο (π.χ. κινήσεις μυών).

 Ολες σχεδόν οι παραπάνω μορφές ενέργειας μετατρέπονται με την πρόοδο του χρόνου σε θερμική ενέργεια.  Έτσι συνηθίζεται η μελέτη της ολικής παραγωγής ενέργειας από τον οργανισμό, δηλαδή του ενεργειακού μεταβολισμού, να γίνεται με βάση τη μονάδα μέτρησης της θερμότητας, τη θερμίδα (cal), που είναι η ποσότητα θερμότητας που απαιτείται για να αυξηθεί η θερμοκρασία 1 γραμμαρίου νερού κατά 1 βαθμό Κελσίου.

 Η θερμίδα είναι πολύ μικρή ως μονάδα για να εκφράζει εύκολα την ενέργεια στον οργανισμό.  Για αυτό το λόγο, ως μονάδα μέτρησης συνηθέστερα χρησιμοποιείται η χιλιοθερμίδα (kcal), που αντιστοιχεί σε θερμίδες.

 Έμμεση θερμιδομετρία. Επειδή πάνω από τα 95% της θερμότητας που καταναλώνονται στον οργανισμό προέρχονται από την αντίδραση του οξυγόνου με τις διάφορες τροφές, ο ρυθμός του μεταβολισμού μπορεί να υπολογιστεί με σημαντική ακρίβεια από το ρυθμό της χρησιμοποίησης οξυγόνου.  Με τη συνηθισμένη διατροφή, η ποσότητα της ενέργειας, που απελευθερώνεται στον οργανισμό για κάθε λίτρο οξυγόνου που χρησιμοποιείται, είναι κατά μέσο όρο kcal.

 Συσκευή μέτρησης του μεταβολισμού. Η συσκευή μέτρησης του μεταβολισμού που χρησιμοποιείται συνήθως για την έμμεση θερμιδομετρία περιλαμβάνει ένα τύμπανο που επιπλέει, κάτω από το οποίο βρίσκεται ένας θάλαμος οξυγόνου που συνδέεται με δυο εύκαμπτους σωλήνες, με επιστόμιο.

 Μια βαλβίδα τοποθετημένη σε ένα από τους σωλήνες αυτούς επιτρέπει τη διέλευση αέρα από το θάλαμο οξυγόνου στο στόμα, ενώ ο αέρας που επιστρέφει από το στόμα προς το θάλαμο κατευθύνεται, με μια άλλη βαλβίδα, στο δεύτερο σωλήνα.  Πριν από την έξοδο του στο επάνω τμήμα του θαλάμου οξυγόνου, ο εκπνεόμενος αέρας περνά από ένα χώρο, πιο χαμηλά, που περιέχει τροχίσκους καυστικού νατρίου, με το οποίο ενώνεται χημικά το διοξείδιο του άνθρακα που περιέχεται σε αυτόν.

 Καθώς το οξυγόνο χρησιμοποιείται από τον οργανισμό και το διοξείδιο του άνθρακα απορροφάται από το καυστικό νάτριο, ο θάλαμος του οξυγόνου που επιπλέει, και του οποίου το βάρος αντισταθμίζεται με ακρίβεια από ένα αντίβαρο, βυθίζεται βαθμιαία στο νερό εξαιτίας της απώλειας οξυγόνου.  Με το θάλαμο είναι ενωμένη μια γραφίδα που καταγράφει σε κινητό κύλινδρο την ταχύτητα με την οποία ο θάλαμος βυθίζεται στο νερό και, με αυτό τον τρόπο, την ταχύτητα με την οποία ο οργανισμός χρησιμοποιεί το οξυγόνο.

 Άμεση θερμιδομετρία. Στην άμεση θερμιδομετρία μετριέται κατευθείαν η παραγωγή θερμότητας από το υπό μελέτη άτομο κατόπιν της εισαγωγής του σε ειδική κλειστή συσκευή θερμιδομετρίας.  Η μέθοδος αυτή, επειδή παρουσιάζει αρκετές τεχνικές δυσκολίες χρησιμοποιείται σήμερα ελάχιστα.

 Σωματική άσκηση. Οι παράγοντες που αυξάνουν τη χημική δραστηριότητα των κυττάρων αυξάνουν και το ρυθμό του μεταβολισμού.  Ο παράγοντας με τη μεγαλύτερη επίδραση στο ρυθμό του μεταβολισμού είναι η έντονη σωματική άσκηση.  Η μέγιστη μυική άσκηση μπορεί να αυξήσει τη συνολική παραγωγή θερμότητας για λίγα δευτερόλεπτα ως 50 φορές περίπου πάνω από τη φυσιολογική.  Όταν ένας μέσος άντρας βάρους 70 Kg μένει ξαπλωμένος στη διάρκεια της μέρας χρησιμοποιεί ενέργεια Kcal περίπου.

 Συχνά είναι απαραίτητη η μέτρηση της εγγενούς δραστηριότητας των ιστών ανεξάρτητα από τη σωματική άσκηση και άλλους εξωγενείς παράγοντες.  Ο μέσος βασικός ρυθμός μεταβολισμού του υγιούς ενήλικου είναι περίπου 70 θερμίδες την ώρα Kcal/h.

 Για τη μέτρηση του βασικού ρυθμού μεταβολισμού χρειάζονται οι εξής συνθήκες: 1. Τουλάχιστον 12ώρη νηστεία πριν από τη μέτρηση. 2. Ήρεμος ύπνος την προηγούμενη νύχτα. 3. Καμμιά έντονη προσπάθεια μετά από την ήρεμη νύχτα και πλήρης ανάπαυση σε κατάκλιση για 30 τουλάχιστο λεπτά πριν από την έναρξη της μέτρησης.

4. Απομάκρυνση όλων εκείνων των ψυχικών και φυσικών παραγόντων που προκαλούν διέγερση. 5. Άνετη θερμοκρασία περιβάλλοντος να κυμαίνεται μεταξύ ο C.  Όσο το άτομο είναι υγιές, ο βασικός ρυθμός του μεταβολισμού του δεν παρουσιάζει σχεδόν ποτέ διακύμανση μεγαλύτερη από 5-10%.  Σε μετρησεις του βασικού ρυθμού μεταβολισμού διάφορων ατόμων που ανήκουν σε ίδια ομάδα από άποψη ηλικίας, βάρους και φύλου, έχει βρεθεί ότι ο βασικός ρυθμός μεταβολισμού του 85% των ατόμων διαφοροποιείται έως περίπου 10% του μέσου όρου.

 Η τροφή πρέπει να είναι ποσοτικά επαρκής για να καλύπτει τις μεταβολικές ανάγκες του οργανισμού.  Επειδή οι διάφορες τροφές περιέχουν τις πρωτεΐνες τους υδατάνθρακες και τα λίπη σε διαφορετικές αναλογίες, η πρόσληψη τους πρέπει να διατηρείται σε κατάλληλη ισορροπία ώστε όλα τα μεταβολικά συστήματα του οργανισμού να εφοδιάζονται με τα απαραίτητα υλικά.

 Η μέση φυσιολογικά διαθέσιμη ενέργεια σε ένα γραμμάριο καθενός από τα παρακάτω θρεπτικά στοιψεία είναι: -Των υδατανθράκων 4,0 cal. -Των λιπών 9,0 cal. -Των πρωτεϊνών 4,0 cal.  Ο μέσος κάτοικος στις οικονομικά ανεπτυγμένες χώρες παίρνει 15% περίπου της ενέργειας του από τις πρωτεΐνες 40% από τα λίπη και 45% από τους υδατάνθρακες.

 Στα περισσότερα από τα άλλα μέρη του κόσμου η ποσότητα ενέργειας που προέρχεται από υδατάνθρακες ξεπερνά πολύ την ενέργεια που προέρχεται από πρωτεΐνες και από λίπη μαζί.  Ημερήσιες ανάγκες σε πρωτεΐνες. Κάθε μέρα διασπώνται και χρησιμοποιούνται σε ενέργεια g πρωτεΐνών.  Ένας μέσος άνδρας μπορεί να συντηρήσει τα κανονικά του αποθέματα πρωτεΐνης με την προϋπόθεση ότι θα εξασφαλίσει ημερήσια πρόσληψη μεγαλύτερη από γραμμάρια.

 Ένας άλλος παράγοντας που πρέπει να αναλυθεί είναι το αν αυτές οι πρωτεΐνες είναι πλήρεις ή ελλιπείς.  Τα αμινοξέα που συνθέτουν τις πλήρεις πρωτεΐνες βρίσκονται σε κατάλληλες μεταξύ τους αναλογίες που επιτρέπουν τη σωστή χρησιμοποίηση όλων των αμινοξέων από τον ανθρώπινο οργανισμό.  Γενικά, οι πρωτεΐνες που προέρχονται απο ζωικές τροφές είναι περισσότερο πλήρεις από ότι αυτές που προέρχονται από φυτικές πηγές και δημητριακά.

 Πείνα. Ο όρος «πείνα» σημαίνει την επιθυμία για πρόσληψη τροφής και συνοδεύεται από ορισμένες αντικειμενικές εκδηλώσεις όπως έντονες ρυθμικές συστολές του στομάχου (συσπάσεις πείνας).  Όρεξη. Ο όρος «όρεξη» χρησιμοποιείται συχνά με την ίδια, όπως η πείνα, έννοια, με τη δαφορά ότι συνήθως σημαίνει την επιθυμία όχι για τροφή γενικά αλλά για συγκεκριμένο είδος τροφής.  Κατά συνέπεια η όρεξη βοηθάει το άτομο να επιλέξει την ποιότητα της τροφής που χρησιμοποιεί.

 Κορεσμός. Κορεσμός είναι το αίσθημα εκπλήρωσης της επιθυμίας για λήψη τροφής.  Συνήθως ο κορεσμός οφείλεται στην πλήρωση του στομάχου με το γεύμα, ιδιαίτερα μάλιστα όταν οι αποθήκες λίπους και γλυκογόνου είναι ήδη πλήρεις.

 Βιταμίνη είναι μια οργανική ένωση που απαιτείται σε μικρές ποσότητες για τις φυσιολογικές διεργασίες του μεταβολισμού και η οποία δεν μπορεί να παραχθεί από τα κύτταρα του οργανισμού.