Metabolizm - co to jest i z czego składa się przemiana materii

Co to jest metabolizm

Metabolizm (przemiana materii) to wszystkie reakcje chemiczne w organizmie, dzięki którym ciało czerpie energię z jedzenia i wykorzystuje ją do życia. Dzieli się na dwie strony:

• Katabolizm - rozkład złożonych cząsteczek (węglowodanów, tłuszczów, białek) na prostsze, z uwolnieniem energii.
• Anabolizm - budowa nowych cząsteczek i tkanek, np. mięśni czy kości, która energię zużywa.

W codziennym języku „szybki” lub „wolny” metabolizm oznacza zwykle po prostu, ile energii zużywa ktoś w ciągu doby. Ten wydatek da się zmierzyć i oszacować, a jego części mają swoje nazwy. Skąd biorą się różnice między ludźmi, opisujemy osobno w artykule szybki i wolny metabolizm.

Z czego składa się dzienny wydatek energii

Westerterp (2004) dzieli dobowy wydatek energii na trzy części: podstawową przemianę materii, termogenezę poposiłkową i koszt aktywności fizycznej. Razem dają całkowitą przemianę materii (CPM).

Termogeneza poposiłkowa jest wyższa przy diecie bogatszej w białko, a niższa przy diecie bogatej w tłuszcz. Kolejność od najwyższej to: alkohol, białko, węglowodany, tłuszcz (Westerterp 2004). NEAT opisujemy szerzej w artykule jak przyspieszyć metabolizm - fakty i mity.

Przykład: jak policzyć własną przemianę materii

Przykładowe dane nie dotyczą żadnej konkretnej osoby: kobieta, 35 lat, 165 cm, 70 kg, praca siedząca i ruch kilka razy w tygodniu (współczynnik aktywności PAL 1,6).

1. PPM ze wzoru Mifflina-St Jeora: 10 × 70 + 6,25 × 165 − 5 × 35 − 161 = 700 + 1031,25 − 175 − 161 = ok. 1395 kcal.
2. CPM = 1395,25 × 1,6 = ok. 2232 kcal.
3. Termogeneza poposiłkowa to 5-15% z 2232 kcal, czyli około 112-335 kcal. Jest już wliczona w CPM.
4. Aktywność fizyczna (trening i NEAT) to reszta: 2232 − 1395 − (112 do 335) = około 502-725 kcal.

PPM i CPM dla siebie policzysz w kalkulatorze zapotrzebowania kalorycznego. Dla tych samych danych pokaże on 1395 kcal i 2232 kcal. Jak zmienia się CPM przy różnej aktywności:

Wzory szacują wydatek przeciętnej osoby o danej płci, wieku, wzroście i wadze. U konkretnej osoby rzeczywiste zużycie energii może być wyraźnie inne, dlatego wynik to punkt wyjścia, a nie pomiar.

Co zużywa najwięcej energii w spoczynku

Podstawowa przemiana materii nie rozkłada się równo na całe ciało. Narządy wewnętrzne są małe, ale bardzo aktywne. Wang i współautorzy (2010) potwierdzili u zdrowych dorosłych wartości zaproponowane przez Elię, które pokazują, ile energii zużywa w spoczynku kilogram każdej tkanki:

Z tabeli wynika prosty rachunek: 1 kg mięśni zużywa w spoczynku około 13 kcal dziennie, a 1 kg tkanki tłuszczowej około 4,5 kcal. Kilogram mięśni więcej to więc około 13 kcal na dobę, a nie setki kalorii, jak czasem się słyszy. Mięśnie mają znaczenie, bo jest ich dużo i pracują podczas ruchu, ale ich spoczynkowe zużycie jest umiarkowane.

Najważniejszym pojedynczym czynnikiem jest masa beztłuszczowa (mięśnie, narządy, kości, woda). W badaniu Johnstone i współautorów (2005) u 150 dorosłych tłumaczyła ona 63% różnic w PPM między ludźmi. Więcej o tym składniku ciała piszemy w artykule beztłuszczowa masa ciała.

Jak metabolizm zmienia się z wiekiem

Największe badanie na ten temat opublikowali Pontzer i współautorzy (2021) w „Science”. Zmierzyli dobowy wydatek energii metodą podwójnie znakowanej wody u 6421 osób z 29 krajów, w wieku od 8 dni do 95 lat. Po uwzględnieniu masy ciała i masy beztłuszczowej wyróżnili cztery okresy:

To ważny wniosek dla osób, które tyją po 30. czy 40. roku życia: według tych danych metabolizm w przeliczeniu na rozmiar i skład ciała nie zwalnia wyraźnie przed około 60. rokiem życia. Częściej zmienia się ilość mięśni, ruchu i jedzenia. Co to znaczy w praktyce, piszemy w artykule szybki i wolny metabolizm. Na wadze z analizą składu ciała zobaczysz czasem wynik „wiek metaboliczny” - jak go czytać, wyjaśniamy w artykule wiek metaboliczny z wagi.

Metabolizm a tarczyca

Hormony tarczycy wpływają na tempo przemian w całym organizmie. W badaniu Johnstone i współautorów (2005) stężenie tyroksyny (T4) tłumaczyło u mężczyzn 25% tej części różnic w PPM, której nie wyjaśniały skład ciała i wiek. Choroby tarczycy zmieniają więc wydatek energii, ale nie da się ich rozpoznać po samym tempie chudnięcia lub tycia. Według NHS rozpoznanie wymaga badania krwi (TSH i hormonów tarczycy).

Skąd biorą się liczby

• PPM i CPM w przykładzie liczymy wzorem Mifflina-St Jeora (1990) i współczynnikiem PAL, tak jak kalkulator zapotrzebowania kalorycznego.
• Udział termogenezy poposiłkowej (5-15% dobowego wydatku) pochodzi z przeglądu Westerterpa (2004) i dotyczy diety mieszanej przy stałej wadze.
• Zużycie energii przez tkanki to wartości Elii, sprawdzone przez Wanga i wsp. (2010) u zdrowych dorosłych bez otyłości.
• Zmiany z wiekiem opisujemy według Pontzera i wsp. (2021). Dotyczą wydatku skorygowanego o rozmiar i skład ciała, a nie surowej liczby kalorii.
• Nie diagnozujemy chorób tarczycy ani innych chorób. Tekst nie zastępuje porady lekarza.

Źródła

1. Westerterp KR. Diet induced thermogenesis. Nutr Metab (Lond). 2004;1(1):5.
2. Pontzer H, Yamada Y, Sagayama H i wsp. Daily energy expenditure through the human life course. Science. 2021;373(6556):808–812.
3. Wang Z, Ying Z, Bosy-Westphal A i wsp. Specific metabolic rates of major organs and tissues across adulthood: evaluation by mechanistic model of resting energy expenditure. Am J Clin Nutr. 2010;92(6):1369–1377.
4. Johnstone AM, Murison SD, Duncan JS i wsp. Factors influencing variation in basal metabolic rate include fat-free mass, fat mass, age, and circulating thyroxine but not sex, circulating leptin, or triiodothyronine. Am J Clin Nutr. 2005;82(5):941–948.
5. Levine JA, Lanningham-Foster LM, McCrady SK i wsp. Interindividual variation in posture allocation: possible role in human obesity. Science. 2005;307(5709):584–586.
6. Mifflin MD, St Jeor ST, Hill LA i wsp. A new predictive equation for resting energy expenditure in healthy individuals. Am J Clin Nutr. 1990;51(2):241–247.
7. NHS. Underactive thyroid (hypothyroidism).
8. NHS. Overactive thyroid (hyperthyroidism) - symptoms.
9. NHS. Unintentional weight loss.
10. NHS. Eating disorders - overview.