Táplálkozás, anyagcsere, energiaforgalom

Átírás

1 Táplálkozás, anyagcsere, energiaforgalom Dr. Oszlács Orsolya A szervezet energiaforgalmának vázlata 1

2 Tápanyagok és hasznosulásuk A szervezet számára szükséges makrotápanyagok szénhidrátok (mono-, di- és poliszacharidok) fehérjék (esszenciális aminosavak is!) lipidek (elsősorban trigliceridek +esszenciális zsírsavak is!) Vegyes táplálkozásnál az ideális tápanyag összetétel: 15% fehérje 60% szénhidrát 25% zsír A makrotápanyagok mellett szükséges ásványi anyagok (+nyomelemek) vitaminok víz (40-50 ml/testsúly kg) a normál vastagbélműködéshez a tápláléknak élelmi rostban (cellulóz) gazdagnak kell lennie - napi g bevitele ajánlott - rostforrások: teljes kiőrlésű pékárú, gyümölcsök, zöldségek, hüvelyesek, zab, zabkorpa, búzakorpa stb. - az emészthetetlen rostok (salakképző anyagok) fokozzák a bélmotilitást a táplálék gyorsabban halad át a bélcsatornán - megváltoztatják a bélflóra összetételét a hasznos baktériumok javára (pl. Lactobacillusok) Szénhidrátok a táplálkozásban a napi E szükséglet 60%-át fedezi, az ajánlott bevitel 300 g/nap A szénhidrátok élettani jelentősége 1. vegyes táplálkozás esetén a fő energiaforrás 2. gyors, könnyen felszívódó, könnyen felhasználható tápanyag 3. csökkenti a fehérje-felhasználást (glukoneogenezis) 4. lényeges szerepet játszik a zsíranyagcserében 5. rostkomponense (cellulóz) salakképző anyag a vastagbélben. A táplálék szénhidrátkomponensei: Monoszacharidok: glükóz, fruktóz, galaktóz Diszacharidok: szacharóz (szukróz), maltóz, laktóz Poliszacharidok: dextrin, keményítő, glikogén, cellulóz, hemicellulóz, pectin Cukoralkoholok: mannitol és szorbitol Szénhidrátforrások: gyümölcs, zöldség, gabonafélék, hüvelyesek, pékárú, tésztafélék, tejtermékek stb. 2

3 A glikémiás-index (GI) egy számérték, amely arra utal, hogy milyen gyorsan szívódik fel az adott élelmiszerben lévő szénhidrát a szervezetben alacsony GI érték magas GI érték kis vércukorszint emelkedés nagy vércukorszint emelkedés kevesebb inzulin több inzulin Kevesebb raktározott zsír hirtelen vércukorszint esés miatt éhségérzet GI=100 szőlőcukor felszívódási sebessége Alacsony GI (0-55) Közepes GI (55-69) Magas GI (70-100) Zöld zöldségek Hajában főtt krumpli Krumlipüré Paradicsom Kukorica Kukoricapehely Földi mogyoró Fehér répa Pattogatott kukorica Fokhagyma Zöldbab Sütemények Hagyma Tök Palacsinta Répa Cékla Karórépa Cseresznye Mango Pasztinák Sárgabarack Sárgadinnye Görögdinnye Alma Befőttek Gyümölcslevek Körte Ananász Szörpök Grapefruit Szárított gyümölcsök Alkohol Narancs Banán Érett banán Kiwi Magvas kenyerek Nokedli Zöld szőlő Füge Aszalt szilva Szárított sárgabarack Mazsola Datolya Zsírszegény tej Fagyi Édesített tejtermékek Yoghurt Kakaó Zsömle, Kifli Árpa Rozskenyér Édesített kekszek Teljesörlésű tésztafélék Pizza Puffasztott rizs Teljesörlésű kenyér Pitta kenyér Fehér kenyér Spagetti Makaróni (al dante) Tortilla Tésztafélék fehér rizsből Zabpehely Müzli (édesítetlen) Müzli Bab Gríz Sült krumpli Csicseriborsó Háztartási keksz Ropi Almalé Ananászlé Coca cola Keserű csoki Lekvár Normál csoki Gyümölcscukor Méz Cukor 3

4 Zsírok a táplálkozásban a napi E szükséglet 25%-át fedezi, az ajánlott bevitel g/nap A zsírok élettani jelentősége: 1. magas energiatartalom 2. felvételre elsősorban trigliceridek kerülnek: glicerin+ zsírsav 3. termoreguláció (barna zsírszövet) 4. A többszörösen telítetlen zsírsavak bontása kisebb E kerül a szervezetnek: pl. oleinsav, linolénsav, arachidonsav 5. zsírban oldódó vitaminok (A, D, E, K) felszívódása 6. hormonok kiindulási anyagai (koleszterin) 7. sejtalkotók felépítése (foszfolipidek, myelin!) 8. lipoproteinek: HDL, LDL, VLDL Esszenciális zsírsavak: Többszörösen telítetlen zsírsavak, melyeket a szervezet nem tud előállítani. A szervezet normális működéséhez szükségesek, ezért ezeket a táplálékkal kell bevinni. - linolsav forrás: növényi olajok - alfa-linolénsav (ALA) növényi olajok - eikozapentaénsav (EPA) tengeri halak - dokozahexaénsav (DHA) tengeri halak Fehérjék a táplálkozásban a napi E szükséglet 15%-át fedezi, az ajánlott bevitel g/nap 1. testfelépítés 2. anyagcsere és szabályozási funkció enzimek hormonok immunfehérjék (Ig) plazmafehérjék: kolloid ozmotikus nyomás! ph szabályozás (puffer) neurotranszmitterek 3. energiaszolgáltató Állati és növényi fehérjék/ teljes értékű és nem teljes értékű fehérjék esszenciális aminosavak (hisztidin*, triptofán, treonin, valin, izoleucin, lizin, metionin, leucin, fenil-alanin) *A hisztidin csak gyermekkorban esszenciális, felnőttekben nem Fehérjeforrások: Állati (magas biológiai értékű): tejtermékek, húsok, halak, tojás Növényi (alacsony biológiai értékű): hüvelyesek, gabonák, olajos magvak, zöldségek 4

5 Nitrogénmérleg Fiziológiásan a felnőttben NITROGÉNEGYENSÚLY van: a táplálékkal felvett aminosavak N tartalma = a vizelettel ürülő N tartalom Az egyensúly eléréséhez napi 80 g fehérje bevitele szükséges Az egy időszakban bevitt tápláléknak az összes esszenciális aminosavat tartalmaznia kell, máskülönben az aminosavak metabolizálódnak (glükoneogenezis ill. ketontest képződés) Növekedés, terhesség, szoptatás, lábadozás: pozitív N mérleg (több N épül be fehérjékbe, kevesebb ürül, mint a felvett mennyiség) Éhezés: negatív N mérleg (fehérjebontás energiaforrásnak, több N ürül, mint a felvett mennyiség) A fehérjeraktározás hormonális szabályozás alatt áll, a fokozott bevitel önmagéban nem okoz +N mérleget, edzés hatására nő az izom fehérjetömege Fehérjeminimumok Fiziológiás: a N egyensúlyhoz 0,5 g/ttk/nap bevitele szükséges Higiénés: 1-1,5 g/ttk/nap bevitele (WHO ajánlása az optimális fehérjebevitelre) Protein-energia malnutríció Krónikus alultápláltság hatására kialakuló kórkép gyermekekben, a fejlődő országokban jellemző Ok: az elfogyasztott táplálék alacsony fehérje- és energia tartalma, esszenciális tápanyagok hiánya A fejlődés és növekedés lelassul Az életkor alapján elvártnál alacsonyabb testsúly és testmagasság Táplálkozási marasmus (krónikus; protein+energia deficit): sorvadt izomzat, zsírpárnák hiánya, laza és lógó bőr, haj hiánya Kwashiorkor-betegség (akut; protein deficit): testszerte ödéma, zsírmáj, hámló és pigmentált bőr, hasvízkór (ascites) 5

6 A táplálkozási piramis lipidek Zsírok, olajok, édességek nagyon takarékosan!! fehérjék növényi rostok Tej, joghurt, sajt 2-3 adag zöldségek 2-3 adag hús, szárnyas, hal, bab, tojás, magvak csoport 2 adag gyümölcs 2 adag szénhidrátok finomított gabona termékek, kenyér rizs, tésztafélék 6 adag víz 1,5-2 l A tápanyagok lebontása során az állati szervezetek oxigént fogyasztanak, CO 2 -ot adnak le és eközben hőt termelnek szénhidrát/triglicerid + O 2 CO 2 + H 2 O + hő (teljes oxidáció: energiaérték = kalorikus érték) fehérje/peptid/aminosav + O 2 CO 2 + H 2 O + urea + hő (nem teljes oxidáció: energiaérték < kalorikus érték) A makronutriensek energiaértéke (=élettani haszonérték) lipidek fehérjék Szükséglet (g/nap) Energiaérték (kj/g) Energiatartalom (kj/nap) Az energia szükséglet hány %-át fedezi? Az energiaérték (=égéshő): 1g tápanyag elégetésekor felszabadult hőmennyiség mérése bombakaloriméterrel történik: A lemért mennyiségű tápanyagot O 2 feleslegben elégetik és a keletkezett hőt mérik mértékegység: kj/g vagy Kcal/g (1 cal=4,2 J; 1J=0,24 cal) szénhidrátok Az értékek 70kg-os, mérsékelt fizikai aktivitást végző felnőtt férfire vonatkoztatva lettek megadva 6

7 A szervezetben felhasznált energia (= energiaráfordítás) mérése: kalorimetria Teljes energiaráfordítás (kj)= hőleadás (kj) + külső munka (kj) Nyugalomban a testnek táplálék formájában juttatott energia hővé alakul (hőleadás = teljes energiaráfordítás) DIREKT KALORIMETRIA: Az energiaráfordítás meghatározása a szervezet hőleadása alapján ma már csak kutatásban használják munkavégzés alatti teljes energiaráfordítás is A. L. Lavoisier (1777) mérhető alapenergiaforgalom meghatározása Mérés: A tesztalanyt (kísérleti állatot) egy szigetelt kamrába helyezik, melyet ismert térfogatnyi jégbe/vízbe süllyesztenek A hőleadás mértéke egyenértékű a jég/víz hőfelvétel mértékével A víz hőmérsékletének emelkedéséből ill. a megolvadt jég mennyiségéből számítjuk a hőleadást DIREKT KALORIMETRIA: humán alkalmazás munkavégzés alatt A test által termelt hő felmelegíti a levegőt és a szoba falát. A szoba falában keringő víz felmelegedéséből, a víz áramlási sebességéből és a víz fajhőjéből számítjuk a test hőleadását. 7

8 INDIREKT KALORIMETRIA: az energiaráfordítás meghatározása az O 2 fogyasztás alapján szükséges hozzá a tápanyagok O 2 energia-értéke (kiszámítható az élettani haszonértékből és az elégetéshez szükséges O 2 mennyiségéből= oxigénfogyasztás; VO 2 ) O 2 energia-értékek 37 ºC-on: szénhidrátok: 21,1 kj/l O 2 zsírok: 19,6 kj/l O 2 fehérjék: 18,8 kj/o 2 átlagos vegyes táplálkozás esetén: 21 kj/l O 2 energiaráfordítás = O 2 energia-érték x VO 2 arra, hogy a szervezet épp milyen tápanyagokat éget el a respirációs kvóciensből (RQ) következtethetünk RQ = VCO 2 /VO 2 vagyis a percenkénti CO 2 leadás osztva a percenkénti O 2 felhasználással. Értéke függ a táplálék összetételétől, szénhidrátoknál 1, zsíroknál 0,7 és fehérjéknél 0,8. INDIREKT KALORIMETRIA mérése ergospirométerrel Mérik az O 2 fogyasztást (VO 2 ) Az energiaforgalom VO 2 -ből kiszámítható, ha ismerjük az étrend összetételét vagy a tápanyagok O 2 energia-értékét 8

9 A szervezet energiafelhasználása NYUGALMI ENERGIAFORGALOM (Resting Metabolic Rate; RMR): fizikai és szellemi nyugalomban mérhető energiaforgalom ALAP ENERGIAFORGALOM (=alapanyagcsere, Basal metabolic rate; BMR): standard körülmények között mért nyugalmi energiaforgalom 6500 kj/nap (75 W) 7100 kj/nap (100W) standard feltételek: 1. reggel, ébredés után 2. teljes testi és lelki nyugalom (fekve) 3. legalább 8 órával az utolsó táplálékfelvétel után 4. semleges külső hőmérséklet, normális testhőmérséklet 5. gyógyszerhatástól mentes állapot TELJES ENERGIAFORGALOM (Total Energy Expenditure; TEE): BMR + DIT (=táplálékfelvételt követő termogenezis) + izomtevékenység energiaráfordítása Nyugalomban: TEE = BMR Az alap energiaforgalmat befolyásoló legfontosabb tényezők: életkor, nem, a környezet és testhőmérséklet és a pajzsmirígy funkciók Az energiaforgalom életkor és nem függése Az energiaforgalom függése a külső hőmérséklettől A pajzsmirigyhormonok (T 3 és T 4 ) hatása az energiaforgalomra alapvetően határozzák meg a BMR-t nélkülük a BMR a normális érték 60%-ára csökken hormontöbblet esetében a normális értéknél akár 80%-kal több lehet a BMR The energetic consequences of different ambient temperatures. Metabolism is fully governed by intrinsic factors only within a narrow zone of ambient temperatures the thermoneutral zone. At ambient temperatures outside the thermoneutral zone, a large fraction of total energy is used for thermoregulation. The shaded area indicates the extra metabolism required for body temperature defence. 9

10 Mitől függ az energiaforgalom? 1. Táplálékfelvételt követő termogenezis (DIT) - étkezést követően pár órán keresztül nő a hőtermelés és vele az energiaforgalom (fokozott GI működés miatt: szekréció, motilitás, felszívódás, raktározás energetikai hatása) - vegyes táplálkozásnál az emelkedés kb. 6% - az éhezés lecsökkenti a BMR-t - fehérjebevitelt követően sokkal magasabb a DIT mint a többi tápanyag esetében (15-30%-os emelkedés), a táplálékfelvételt követő termogenezist a fehérjék esetében specifikus dinámiás hatásnak nevezzük 2. Izomtevékenység - nyugalomban is a napi energiafelhasználás 25%-a esik az izmokra (máj 26%, agy 18%, szív 17%, vese 9%) - fizikai aktivitás során nő az energiafelhasználás könnyű irodai munka: kj/nap megerőltető fizikai munka: kj/nap extrém fizikai munka: (pl. szénbányászat): kj/nap Víz, ásványi anyagok és nyomelemek Napi vízfelvétel átlagosan: 2 l Nyomelemek: azok az ásványi anyagok, melyek csak nyomnyi mennyiségben vannak jelen a szervezetben (kivéve Fe), de jelenlétük nélkülözhetetlen az anyagcsere működéséhez Ásványi anyag napi szükséglet Na: 3 g (5-15 g), K: 1 g, Cl: 3,5 g, Ca: 1,2 g, PO 4 : 1,2g, Mg: 0,4 g Nyomelemek napi szükséglet (<0,005%) Fe: mg, I: µg, Cu: 1-2 mg, Mn, Zn: 15 mg, Co, Mo, Se: 70 µg, Cr, F: 0,25-1 mg, 10

11 Nyomelem Hatásterület, Biokémia Hiánytünet Toxicitás Vas (Fe) Jód (I) Fluor (F) Hb, mioglobin, enzimek anémia, fáradtság, enteropathia májcirrhózis, haemochromatosis pajzsmirigyhormon szintézis golyva, kreténizmus ritkán Myx-ödéma flourapatit (csont és fog képzés) caries, osteoporosis flourosis Cink (Zn) enzimek, inzulin része lassukó növekedés, hipogonadizmus hepatolenticularis degeneráció Réz (Cu) enzime, vér,- és csontképzés alultáplált gyerekeben anémia májcirrhozis, KIR motoros tünetek, pszichózis Kobalt (Co) B12 vit. része anémia, cardiomiopathia Króm (Cr) glocose tolerancia faktor része csökkent glükóz tolerancia - Szelén (Se) glutathion peroxidáz része szívelégtelenség köröm lehullik, hajhullás, polyneuritis? 11

12 Vitaminok Vitamin: Olyan szerves vegyület, amely kis mennyiségben ugyan, de nélkülözhetetlen a szervezet számára. Kellő mennyiségben a szervezet az előállítására nem mindig képes. Osztályozásuk: 1. Zsíroldékony vitaminok (A, D, E, K) A felszívódásuk a lipidek felszívásához kötött A zsírszövetben akkumulálódnak A vérben a lipoproteinek transzportálják Kiválasztás: máj, epe 2. Vízoldékony vitaminok (B,C) A bélben a felszívódás carrier-mediált (pl. B12 vitamin-intrinsic faktor) A raktárak korlátozottak Kiválasztás: vese A vitaminok biológiai funkciói: Enzimek alkotórésze vagy koenzimek (fehérjéről leváló prosztetikus csoport) Nem enzimatikus fehérjekomplexek alkotója Antioxidáns: reaktív oxigéngyökök semlegesítése (A, C, E) Vitaminhormonok: D vitamin Ca 2+ forgalom szabályozása Hypovitaminózis: hiánytünetek vagy hiánybetegségek megjelenése Hypervitaminózis: túladagolás Provitaminok Egyes vitaminokat előalakjuk formájában vesszük fel és a szervezetben alakulnak biológiailag aktív anyaggá pl: Β-karotin retinol (A vitamin) D-vitamin: (kolekalciferol és ergokalciferol bevitele a táplálékkal) Koleszterin dehydrokoleszterol kolekalciferol (D3) bőrben UVB hatására ergokalciferol (D2, növényi eredetű) hidroxilálás (máj, vese) 1,25-dOH-kolekalciferol (aktív hormon) Vitaminszügséglet: RDA Recommended Daily Allowance (mg/nap vagy µg/nap) IE (IU)- International Unit 12

13 Zsíroldékony vitaminok név funkciók hipovitaminózis hipervitaminózis A (retinol, axerophtol) D D2, D3 (kolekalciferol) Hámszövet növekedése, fenntartása. Látásélesség rodopszin szintézis) megtartása szürkületben., antioxidáns Kalcium felszívódás fokozása a belekből hemeralopia (= farkasvakság), xerophtalmia (=szemszárazság), keratomalácia (szaruhártya károsodás), bőr pikkelyes hámlása gyerekekben: rachitis (=angolkór), késleltett fogzás, felnőttekben: osteomalacia bőrgyulladás,hajhullás subcutan ödéma, hányinger, hányás Nagy adagban: étvágytalanság, hányás, hasmenés. hiperkalcémia, Ca lerakódás a zsigerekben napi szükséglet 1,5 mg Ősztől tavaszig a felnőtteknek 2000 IU miben van sok? máj, sárgarépa, tojás, vaj, tej, sárga gyümölcsök, főzelékek tej, vaj, tojás, máj, gomba, halmájolaj, napfény! E (tokoferol) Antioxidáns. Részt vesz a hem szintézisben. termékenységi zavarok, fokozott hemolízis újszülöttben bélizgalom, fáradtság, szédülés táplálékban, 10 mg gabonamagvak, borsó, saláta, máj, vaj, növ. olajok K (antihemorrhagias vitamin) K-vitamin függő véralvadási faktor szintézis a májban (Protrombin, VII, IX, X) vérzékenység, elhúzódó véralvadás csecsemőkben hiperbilirubinémia, felnőttekben hányás ug a táplálékkal felvett ill.a bélflórában termelt mennyiség 50-50% leveles zöldségfélék Vízoldékony vitaminok I. név koenzim hipo-, avitaminózis hipervitaminózis B1 (thiamin, aneurin) dekarboxilázok, szénhidrát (piruvát) anyagcsere Beri-beri Idegrendszeri tünetek: polineuritis, zavartság, izomgyengeség, szívelégtelenség, ödéma szapora pulzus, fejfájás, gyengeség, irritabilitás napi szükséglet 10 mg miben van sok? élesztő, hántolatlan gabonamagvak, máj, hús, búzacsíra, kenyér, tészta B2 (riboflavin) Tápanyagok metabolizmusa (dehidrogenázok (FAD), sejtlégzés). Fontos a növekedésben. száj nyh. gyull. (=stomatitis), nyelv gyull. (=glossitis), szájzug berepedése (=rhagades), dermatitis fekély, emelkedett vércukorszint 2 mg tej, gabonamagvak, zöldségfélék, hús, élesztő, máj Niacin (B3) Feh. felhasználás, glikolízis, zsírszintézis (FAD dehidrogenázok), szöveti gyógyulás. Pellagra: gyengeség, étvágytalanság, emésztési zavar. Súlyos esetben: dermatitis, hasmenés, dementia. fekély, emelkedett vércukorszint, hasmenés, májműk. zavar mg élesztő, húsok, tejtermékek, gabonák, tonhal B6 (piridoxin) Tápanyagok anyagcseréje, nem esszenciális aminosavak szintézise. Vér és KIR sejtjeinek norm. műk. tápcsat. tünetek, irritabilitás, gyengeség, idegesség, görcsök, anémia Nagy dózisban: IR károsodás, érzéskiesés, tompultság, depresszió. 2-3 mg élesztő, gabonamagvak, máj, hal, szárnyasok, zöldbab, diófélék, burgonya Folsav Aminosav metabol. VVt képzés. Terhesség! vérszegénység (macrociter anémia) hasmenés, álmatlanság, irritabilitás. 0,2-0,6 mg máj, leveles zöldségek, hús, hal, szárnyasok, gabonamagvak 13

14 név koenzim hipo-, avitaminózis hipervitaminózis napi szükséglet miben van sok? B12 (kobalamin) B5-vit./ Pantoténsav Biotin C (aszkorbinsav) Fő tápanyagok anyagcseréjéhez szüks. enzimekhez kell. Csontvelő, tápcstatorna, IR sejtjeinek norm. műk. Tápanyagok anyagcseréje, koleszterin és szteroid hormonok szint. (koenzim-a) zsírsavak szint. glükóz felhaszn., feh. anyagcsere. B12 és folsav felhaszn. Kollagén szintézis, hajszálérfal épsége, vvt termelés, aminosavak anyagcseréje, vassók redukciója, más vitaminok védelme az oxidációtól., antioxidáns Vízoldékony vitaminok II. vészes vérszegénység. IR betegségek: zsibbadás, érzéskiesés, depresszió, memória zavar IR zavarok, hajhullás, őszülés, bőrtünetek nagy menny. nyers tojásfeh. fogyasztása után jelentkezhet (megköti a biotint) Skorbut, renyhe sebgyógyulás, ínyvérzés, fogak kihullása nem ismert fokozott tiamin szükséglet, hasmenés, vízretenció nem ismert vesekövesség 3 ug (májban nagy raktárak) mg bélbaktériumok is előállítják (100 ug) mg tej, tojás, hal, sajt, hús, állati eredetű ételek máj, hús, tej, teljes kiőrlésű liszt, gabonamagvak máj, vese, sötétzöld főzelék, tojássárgája, zöldbab citrusfélék, káposzta, paradicsom, zöldpaprika, eper, brokkoli A táplálékfelvétel szabályozása Rövidtávon: éhség-jóllakottság Hosszútávon: testsúly A táplálékfelvétel, az éhség és a jóllakottság időbeni összefüggése Interdigesztív fázis: 2 táplálkozási ciklus között 14

15 A táplálékfelvétel szabályozása, az éhség és a jóllakottság kialakulásáért felelős mechanizmusok A vér glükózszintjének állandósága GI hormonok: direkt és indirekt (pl: vagus) hatások a hypothalamusra (pl: CCK, GLP) Más neurális hatások: gyomorfeszülés- viszcerális mechanoreceptorok Hosszútávú szabályozás (energiaraktárak állapota): pl: zsírszövetből származó hormonok (leptin- plazmaszintje a tárolt zsírmennyiségtől függ) Központok a hypothalamusban vannak: Ventromedialis mag: jóllakottság központ (roncsolása: hyperphagia) Laterális hypothalamus mag: éhség központ (roncsolása: aphagia, éhezés) orexigén neuronok éhségért felelős hormon Orexigén (táplálékfelvételt fokozó) és anorexigén (táplálékfelvételt gátló neuronok a nucleus arcuatusban integrálják a bejövő szenzoros/kémiai információt és reciprok módon befolyásolják a neuro-humorális szabályozó rendszereket 15

16 orexigén neuronok anorexigén neuronok Nucleus paraventricularis (jóllakottság kp.) Laterális hyp. mag (éhség kp.) 2. rendű neuronok 16

17 A n. arcuatus és a hypothalamikus központok neuronjai által termelt neurotranszmitterek és modulátorok 17