Az anya éhsége

Az emberi faj több millió éve gyakorolja a nélkülözést. A világ egyik felének nincs mit ennie, a másik fele többletsúlyától próbál megszabadulni, de nem szeretne éhezni – ezzel az ellentmondással kezdte a Mindentudás Egyetemének előadását Ádám Veronika biokémikus, kutató orvosprofesszor.

Már-már közhelynek számít: a testmozgás, a sportolás a testsúlycsökkentés és az egészségmegőrzés leghatékonyabb eszköze. De milyen mozgás? Hiszen még a látszólag hasonló mozgásoknak sem feltétlenül azonos a biokémiai hátterük: például a maratoni futó és a 100 méteres sprinter anyagcseréje merőben más! A három legfontosabb tápanyagféleség: a fehérjék, a szénhidrátok és a zsírok anyagcseréje közül elsősorban a két utóbbitól függ az energiatermelés. A szénhidrátok és zsírok lebontása során – szén-dioxid és víz keletkezése közben – energia termelődik. A sejtek számára hasznosítható energiát az ATP jelenti, az az univerzális energiavaluta, amelyet a különböző élettani folyamatok kielégítésére használunk. Így például izommunkára, tágabb értelemben mozgásra vagy épp a szintetikus (felépítő) folyamatok energiaigényének fedezésére. Szervezetünknek az állandó belső környezet fenntartásához hőt kell termelnie, vagy ellenkezőleg, leadnia, s ez a hőszabályozás szintén energiaigényes folyamat. Testünk hatalmas energiákat fordít arra, hogy a membránok ellentétes oldalán más-más legyen az ionarány. Ezeket az egyenlőtlen ionmegoszlási viszonyokat használjuk fel különböző molekulák, például idegingerület-átvivő anyagok transzportjára.
A glükózon, azaz szőlőcukron kívül étrendünk más hasznosítható szénhidrátokat is tartalmaz, de mindegyikükre jellemző, hogy ezek az anyagcsere során glükózzá képesek átalakulni. A szénhidrátokból 4,1 kcal, a neutrális zsírokból 9,3 kcal, a fehérjékből 4,1 kcal, az alkoholból pedig 7,2 kcal energia szabadul fel grammonként. A citrátkör az a körfolyamat, ahol minden tápanyag lebontási útvonala összefut, s amelyet mi, magyarok szívesen nevezzük két felfedezőjéről Szent-Györgyi–Krebs-ciklusnak. Ezek a folyamatok a sejten belül speciális sejtszervecskében, a mitokondriumban történnek; ezek legfontosabb szerepe az, hogy a sejt számára ATP-t szintetizáljanak. Itt használódik el a légzés során a szervezetbe jutott oxigén, és itt keletkezik a kilégzéssel eltávolított szén-dioxid – ez a folyamat a sejtlégzés. Az emberi szervezet sejtjeiben több száz, esetleg több ezer mitokondrium található – minél intenzívebb anyagcserét folytat egy sejt, annál több van benne. Oxigén jelenlétében a mitokondriumokban összességében 36 molekula ATP képződik glükózonként. Ez a glükóz oxidációjának energiamérlege aerob körülmények között.
A glükóz lebontásának azonban van egy szakasza, a glikolízis, amely nem igényel oxigént, és akkor is működik, amikor a sejtek oxigénhiányos környezetbe kerülnek. Ez ősi útvonal, minden sejt képes rá, s az olyan sejtek, amelyekben nincs mitokondrium – mint például a vörösvértestek –, kizárólag ily módon jutnak a glükózból energiához. Hasonló történik a szülés során a magzattal, illetve az újszülöttel: amíg az újszülöttnek a világrajövetelekor beinduló saját légzése nem állítja helyre a sejtek oxigénellátását, ez a mechanizmus biztosít a sejtek számára energiát. A rövid ideig tartó, de extrém hatásfokú izommunkához, mint amilyen például a 100 méteres síkfutás, ugyancsak oxigén nélküli lebontás szolgáltatja az energiát. Ilyenkor a keringés nem tud elég gyorsan oxigént szállítani az izom sejtjeihez. Ám az emberi szervezet nem tudja tolerálni az oxidatív lebontás teljes hiányát. A cián azért a leghatékonyabb sejtméreg, mert megakadályozza a mitokondriumban az oxigén felhasználását.
A táplálékkal bejutott glükóz a sajátos anatómiai viszonyokból adódóan először a májhoz jut el, s feltölti annak glikogénraktárait. A glikogén olyan összetett cukor, amelyben több ezer glükózmolekula polimerizálódott hosszú, elágazó láncokká. A glikogénraktárak feltöltése után az a glükóz, amely nem szükséges az energiatermeléshez, zsírsavvá alakul, vagyis ha szénhidrátbevitelünk a kelleténél több, a szénhidrátokból zsírok szintetizálódnak. A májnak azonban nem feladata, hogy az így keletkezett zsírokat raktározza, ezért a neutrális zsírokat kiválasztja a keringésbe.
Étkezés után a vércukorszint megemelkedik, és jóformán minden szervünk glükózfogyasztóként viselkedik. Mivel a tartósan magas vércukorszint káros a szervezetre, a glükózfelhasználást szabályozni kell. A vércukorszint csökkentéséért elsősorban az inzulin nevű hormon felelős. A vércukorszint emelkedése a hasnyálmirigy belső elválasztású részében inzulinfelszabadulást indít el. Az inzulin a májban serkenti a glikogén- és zsírsavszintézist. A harántcsíkolt izom glükózfelvétele is nagymértékben inzulinfüggő. A zsírszövetben az inzulin elengedhetetlen a glükóz bejutásához a sejtekbe, de inzulinra van szükség ahhoz is, hogy a zsírszövetbe kerüljenek és ott raktározódjanak.
A táplálékkal trigliceridek formájában felvett zsírok emésztése a vékonybélben megy végbe. A bélhámsejtekből kikerülő, a táplálék zsírjait szállító lipoprotein az első lépésben a nyirokerekben szállítódik, így megkerüli a májat, és csak később lép be a keringésbe. A vérpályából a lipidek legnagyobb része a zsírszövetbe kerül, és ott neutrális zsír formájában raktározódik. A zsírszövet lerakódása nem egyenletes, hanem jellegzetes különbségeket mutathat testtájanként. A zsigeri zsírszövet, amely a hasüregen belül helyezkedik el, nagyon fontos abból a szempontból, hogy felszaporodása különösen nagy kockázatot jelent az érelmeszesedésre, diabéteszre és az elhízással összefüggő betegségekre.
Az agyban találhatók azok az idegsejtek, amelyek a vér glükózszintjét érzékelik, „megmondják” a szervezetnek, hogy táplálékfelvételre van szüksége: a vércukorszint emelkedésekor, illetve csökkenésekor aktiválják a hipotalamusz étvágyközpontját, jóllakottsági vagy éhségérzetet keltve befolyásolják magatartásunkat. Táplálékfelvétel után az emelkedő vércukorszint az étvágyközpontban jóllakottsági érzetet kelt, és a táplálkozás abbahagyását eredményezi. Normális esetben a szervezet energiabevitele és energiafelhasználása egyensúlyban van: annyi energiát használunk fel, amennyit bevittünk. Ha az energia- (kalória) bevitel nagyobb, mint az energiafogyasztás, a testsúly nő. Az optimális testsúly egyik mérőszáma a testtömegindex, amely a kilogrammban kifejezett testsúlynak és a méterben kifejezett testmagasság négyzetének a hányadosa. A túlsúlyosság ott kezdődik, ha kimutatható, hogy a testsúly növekedése fokozza bizonyos betegségek kockázatát. Például az érelmeszesedés, a magas vérnyomás, az epekőbetegség, a vesebetegségek, a daganatos betegségek és a diabétesz kialakulása gyakoribb az elhízott egyének között.
Az elhízással összefüggő civilizációs betegségek közül az egyik leggyakoribb a 2-es típusú cukorbetegség. E diabéteszre az a jellemző, hogy bár a hasnyálmirigy termel inzulint, a hormon mégsem tudja teljesen kifejteni hatásait a célszervekben. Minden kilogramm súlytöbblet 9 százalékkal növeli a diabétesz kialakulásának valószínűségét. (A ritkább és fiatal korban kialakuló 1-es típusú cukorbetegségben a hasnyálmirigy képtelen inzulin termelésére.) Az elhízott emberekben megnő a zsírszövet mennyisége, s a zsírszövetből szabad zsírsavak, valamint egy tumornekrózis faktornak nevezett ingerületátvivő anyag szabadul fel. Ez és más ingerületátvivők meg a zsírsavak gátolják az inzulin sejten belüli hatásait. Ennek következtében beindul egy ördögi kör: emelkedik a vér glükózkoncentrációja, csökken a glükózból való zsírsavszintézis, az izomsejt és a zsírsejt nem tud glükózt felvenni, az izomsejtben a fehérjeszintézis helyett éppen ellenkezőleg, a fehérjelebontás dominál, a felszabaduló aminosavakból glükóz szintetizálódik, s ez tovább növeli a vér glükózkoncentrációját. A zsírszövetből zsírsavak szabadulnak fel, és tovább növelik a vér zsírsavszintjét, ami nagyban hozzájárul az érelmeszesedés kialakulásához.
A kalóriabevitel csökkentésével elérhető súlycsökkenés a fogyókúra, mely jellegzetesen civilizációs aktivitás. A súlycsökkenés sajátos formája az éhezés, amely az emberiség történelmének évezredeiben a népek lélekszámát drasztikusabban szabályozta, mint a háborúk vagy a járványok. Az éhezésben a szervezet működése megváltozik, testünk a bőség idejében felhalmozott tartalékokat kezdi el felélni. A tartalékok felélése azonban szigorúan szabályozott folyamat, közülük legfontosabb a vércukorszint fenntartása. A központi idegrendszer energiaellátása ugyanis szinte teljesen a glükóz oxidációján alapul. Noha felnőttekben az agy használja fel a bevitt szénhidrátmennyiség mintegy 40 százalékát, az agy e hatalmas energiafelhasználás ellenére sincs bővében az energiának, épp hogy el tudja látni feladatait, nincs tartaléka. Ezért van az, hogy az oxigén- és/vagy glükózellátás akár kismértékű csökkenése is funkciózavarokat okoz a központi idegrendszerben.
A mitokondriumok nélküli vörösvértestekben vagy a bőr és a kötőszövet egyes sejtjeiben, illetve bizonyos típusú izomsejtekben a glükóz csak részlegesen – piroszőlősavvá, illetve tejsavvá – bomlik le. Az ezekből felszabaduló piroszőlősav és tejsav éhezéskor a májba kerül, és a máj glükózt szintetizál belőlük. A glükóz újraképződése „költséges” folyamat, hozzá a nagy energiát a zsírszövetből felszabaduló, a májban oxidálódó zsírsavak biztosítják. Így a folyamat addig tarthatna, ameddig a zsírsavak oxidációja fedezi a tejsavnak glükózzá való átalakulási energiaigényét. A rendszert azonban bonyolítja az agy és minden olyan szövet, amely a glükózt teljesen, azaz szén-dioxiddá és vízzé oxidálja: éhezéskor fehérjebontás indul meg, és a szervezet az aminosavakból szintetizál glükózt. Ez a folyamat azonban nem tartható fenn hosszú ideig, mert különben a szervezetnek le kellene bontania saját izomfehérjéi nagy részét, ami jócskán hátráltatná minden, az élelem megszerzésére irányuló tevékenységben.
Az alternatív stratégia az, hogy a máj hosszú éhezésben a zsírsavakból úgynevezett ketontesteket szintetizál, melyek képesek áthatolni az agyat a szervezet többi terétől elválasztó vér-agy gáton, és alternatívát jelentenek a glükózzal szemben. A ketontestekkel kiváltható az agy energiaellátásához szükséges glükóz, és így az ember túl tudja élni a hónapokig tartó éhezést is. A hosszú éhezés utáni visszatáplálás azonban különös gondosságot igényel. Az éhezés speciális esete a gyermeket váró nő éhezése. Kimutatták, hogy az anyai éhezés a születendő magzatban olyan anyagcsere-változásokat indít be, hogy amennyiben a gyermek rendes körülmények közé kerül, az elhízásra és a 2-es típusú diabéteszre való hajlama sokkal nagyobb lesz, mint azoknak a társainak, akiknek édesanyja a terhesség alatt nem éhezett.
Maga a fogyókúra az éhezésnél sokkal kevésbé radikális módja a kilóktól való megszabadulásnak, az alapelv azonban nagyon hasonló. Ha csökkentjük a szénhidrátbevitelt, a szervezetnek aminosavakból kell glükózt szintetizálnia: ez energiaigényes folyamat, és a zsírégetésből felszabaduló energia terhére lehet megoldani. Ilyenkor azonban olyan mennyiségű fehérjét kell bevinni, hogy a súlyvesztés ne járjon az izomszövet tömegének csökkenésével! Ám minden keservesen betartott étrendi megszorításnál többet ér az olyan testmozgás, amely örömet okoz művelőjének. Tudnunk kell persze, hogy izommunka során a különböző testtájak zsírszövetei különbözőképpen mobilizálódnak. Legkönnyebben a has bőre alatti zsírszövettől szabadulunk meg, hasonlóképpen gyorsan mobilizálható az izomszövetben lerakódott zsír, ugyanakkor a combok, a fartájék és a hasüreg zsírszövete az a zsírraktár, amelytől a legkevésbé tudunk megszabadulni.
A sport az anyagcsere szempontjából sokkal több, mint zsírégetés. Az izommunka kezdeti fázisában az energia legnagyobb része a keringésben lévő glükóz és az izomsejtekben tartalékként felhalmozott glikogén lebontásából származik. Ennek oka, hogy a zsírszövetből való zsírsav-felszabadítás lassú folyamat, és a zsírok égetése az izommunka későbbi fázisában fokozódik jelentősebben. Ahhoz, hogy a működő izom kellő oxigénhez és táplálékhoz jusson a keringésből, kétféle alkalmazkodásra is szükség van. Az egyik, hogy a működő izmok erei táguljanak, a másik, hogy a szív által percenként a nagyvérkörbe kilökött vérmennyiség, a perctérfogat növekedjen. Amíg ez az alkalmazkodás nem történik meg, az izom gyorsan elfogyasztja a környezetében lévő oxigént, és hiányában a glikogénből keletkező glükózból tejsavat termel. Az izommunka befejeztével a vérkeringéssel a tejsav a májba kerülhet: ott glükózzá alakulva visszajut az izomba és más szervekbe, feltöltve a megcsappant glikogénraktárt.
A 100 méteres sprinterek a futás néhány másodpercében – miközben levegőt alig vesznek – az izom saját glikogénkészletét használják oxigén nélküli körülmények között. A sprint után a sportoló 20-30 perc alatt nyeri vissza normális légzését és keringését, ennyi idő alatt dolgozza le az oxigénadósságát. A sprinterek izomzata minél nagyobb tömegű, annál több glikogént képes raktározni. Ellenben a maratoni futók az órákig tartó futás alatt zsírsavakat, illetve glükózt égetnek, ilyenkor a keringés adaptálódik a tartós igénybevételhez, és mind oxigén, mind elegendő tápanyag rendelkezésre áll az izomban. Még a nagyon sovány embernek is van annyi zsírszövete, amennyi elegendő lenne 25 maratoni táv lefutására. Az átlagember ambíciója persze korántsem az, hogy 25 maratoni távot lefusson. Azt viszont célul tűzheti ki, hogy mozogjon és a túlsúlyából veszítsen…
(Mivel május 1-jén nem jelent meg a lap, Ádám Veronika április 26-án elhangzott előadását most közöljük. A következő szemeszter nyitó előadása szeptember 6-án lesz.)