Táplálkozásélettan
A tápanyagfelvétel célja: Nyersanyagok és energia biztosítása a test számára A különböző szervekben raktározott energia (kj) Energiaforrás Vér Máj Agy Izom Zsírszövet Glükóz/Glikogén 252 1638 34 5040 336 Triglicerid 198 1890 0 1890 567000 Mobilizálható fehérje 0 1638 0 100800 155
Energiaegyensúly: energiabevitel = energiaveszteség ha +: raktározás ha -: a raktárok felélése
Tápanyagok: Minden, ami nyersanyag vagy energiaforrás gyanánt szolgál; továbbá azon molekulák, amelyek a fentiek hasznosításához szükségesek (nyomelemek, víz, ionok, vitaminok). Bioaktív anyagok: nélkülük az anyagcserefolyamatok nemkívánatos irányt vennének, és betegségek alakulnának ki (pl. élelmi rostok, flavonoidok, stb).
A kiegyensúlyozott diéta Az izodinámia elve; ám csak korlátozottan érvényes, mert: Aminosavvesztés Zsírban oldódó vitaminok A GIT emésztő és felszívó képessége véges Egészséges felnőtt egyed esetén a napi összes energiabevitel az alábbi megosztásban ajánlott: Zsírok: < 30% Fehérjék: 10-15% Szénhidrátok: > 55%
Víz, Szervetlen sók Szénhidrátok Tápanyagok (1) közvetlen vagy raktározott energiaforrások fehérjékhez kötődve (glikoproteinek) struktúraalkotó szerep Felületi antigének, védőanyagok (mucin), enzimek többsége, a plasma globularis fehérjéi, kötőszöveti struktúra egyéb, biológiailag jelentős molekulákká alakíthatók Élelmi rostok: Vízben oldódók (pl. pektin) Vízben nem oldódók (pl. cellulóz, hemicellulóz, lignin) Ajánlás: A szénhidrátbevitel energiatartalma a napi összes energiabevitel 55-60%-a legyen; a hozzáadott cukorbevitelből származó energia ne legyen több, mint 10%. Az élelmi rostok ajánlott mennyisége: 30 g (napi 0,5-1 kg friss zöldség, főzelék, gyümölcs vagy 56-84 g zabkorpa elfogyasztása).
Az élelmi rostok funkciói (1) Késleltetik a glükózfelszívódást, ami fokozza az inzulinérzékenységet étkezés után kevésbé emelkedik a vércukorszint Csökkenti a vér koleszterinkoncentrációját Napi 5-6 g oldható rost akár 5-10%-kal is csökkenthet; A populációban a koleszterinszint 1%-os csökkenése a coronariabetegségek miatti halálozás 2%-os csökkenését okozza!!!
Az élelmi rostok funkciói (2) A koleszterinszintet csökkentő hatás: Megkötik a béllumenbe ürülő koleszterint Akadályozzák a zsírfelszívódást Az élelmi rostokból szintetizálódó rövid szénláncú zsírsavak gátolják a koleszterinszintézist Komoly szerepük van a testsúly-szabályozásban, és a vastagbéldaganatok incidenciájának csökkentésében is
Zsírok Tápanyagok (2) koncentrált energiaraktárak a membránok és egyéb intracelluláris organellumok felépítéséhez elengedhetetlenek Esszenciális zsírsavak: linolsav és linolénsav 20 és 20 feletti szénláncú homológok keletkeznek (eikozanoidok) Ajánlás A zsírral bevitt energia ne haladja meg a napi összes energiabevitel 30%-át. Ez az érték ma Magyarországon átlagosan 38%, ami kb. 104 g zsírnak felel meg. A napi összes energiabevitel max. 10%-a származhat telített zsírsavakból Ez ma Magyarországon kb. 17% A koleszterinbevitel ne haladja meg a napi 600 mg-ot normál vagy 300 mg-ot emelkedett plazma koleszterin szint mellett
Fehérjék és aminosavak Tápanyagok (3) A szövetek és az enzimek elengedhetetlen alkotórészei, (enzimek, szállító- és tárolófehérjék, struktúrfehérjék, védőfehérjék, hormonok, kontraktilis fehérjék, nem pontosan ismert funkciójú fehérjék) esetlegesen energiaforrásként is szolgálhatnak N-mérleg Fölösleg: energiaforrás, a szintézist hormonok szabályozzák Esszenciális aminosavak (Treonin, Metionin, Valin, Izoleucin, Triptofán, Fenil-alanin, Lizin, Leucin, Hisztidin [csak újszülöttekben], Tirozin [Fenilalaninból szintetizálható])
Nitrogénegyensúly Amikor a vizsgált egyén fehérje alapú nitrogénfelvétele megegyezik a fehérje eredetű nitrogén ürítésével Ha +: a szervezet fehérjetartalma nő Ha -: a szervezet fehérjetartalma csökken
A táplálékfehérjék biológiai értéke A fehérjének az a százaléka, amit a felszívódást követően a testfehérjék építésére lehet használni. Pl.: Anyatej, teljes tojás: 100 Tehéntej: 88-95 Marhahús: 88-92 Halhús: 80-92 Szója: 74-78 Kukoricaliszt: 49
Ajánlott napi fehérjebevitel Egészséges felnőttek számára, vegyes táplálkozás esetén: 0,8 g/ttkg 100 kg testömeg esetén: 80 g/nap Koraszülöttek: 3,8 g/ttkg (az anyatejet fehérjével kell dúsítani) Csecsemők: 2,2 g/ttkg 60 év fölött: 0,9-1,1 g/ttkg (csökken a hasznosíthatóság) Terhes és szoptatós anyák: 0,8 g/ttkg +10 g (terhesség) +20 g (szoptatás kezdetén) +15 g (a szoptatás későbbi szakaszaiban)
Tápanyagok (4) Vitaminok: kis mennyiségben szükségesek a táplálékban találhatók vagy a bélflóra termeli őket nem szolgálnak energiaforrásként, hanem különböző enzimek kofaktorai nem kielégítő felvétel esetén jellegzetes hiánytünetek alakulnak ki ezen hiánytünetek orvosolhatók a kérdéses vitamin adagolásával
Zsíroldékony vitaminok (1) A vitamin (Retinol) Biztosítja a: a látóbíbor szintézisét, az epithelstruktúrák épségét, a megfelelő foetalis fejlődést. Hiánytünetek Hemeralopia (farkasvakság) Epithelialis laesiok (xerophthalmia) Fejlődési rendellenességek D vitamin (Calciferol) Biztosítja a: a Ca2+ és a foszfát felszívódását a béltraktusból, a csont- és fogképzést. (etc.) Rachitis (gyermekkorban) abnormális csontképzés Osteomalacia (felnőttekben)
Zsíroldékony vitaminok (2) Hiánytünetek E vitamin (Tokoferol) Biztosítja a vvt-k épségét. Antioxidáns. Merev, törékeny vvt-k Izomdystrophiák Abortus K vitamin (naftokinon) Biztosítja a K-vitamin dependens alvadási faktorok szintézisét (máj). Coagulatiós zavarok, Vérzékenység
Vízoldékony vitaminok (1) B 1 vitamin (Tiamin) Co-carboxylase a proteindekarboxiláz enzim működéséhez (így a decarboxylatio folyamatához) elengedhetetlen (citromsavciklus). Beriberi Hiánya A szénhidrátmetabolizmus megáll a piruvát szintjén. polyneuritis (kakke) szívelégtelenség (shoshin) Casimir Funk igazolta, hogy a rizshántolat kivonatai meggyógyítják a beriberiben szenvedő galambokat Meg volt győződve, hogy az aminok egy új osztályát fedezte fel ( vital amines ), amiből a vitamine terminus is származtatható. 1929: Nobel-díj az antineuroticus hatású vitamin felfedezéséért Christiaan Eijkman-nak Az alkoholisták 40%-ában B 1 -hiány mutatható ki (polyneuropathia); ebből 3-10%-ban a cerebralis forma (Wernicke-encephalopathia).
Vízoldékony vitaminok (2) B 2 vitamin (Riboflavin) Biztosítja a flavoproteidek szintézisét B 6 vitamin (Piridoxin) Az amino- és zsírsavszintézis fontos kofaktora. B 3 vitamin (Niacin, Nikotinsav+Nikotinsavamid) A hidrogéntranszport fontos kofaktora (NAD and NADP) Hiánytünetek A bőr berepedezése Glossitis, cheilosis Dermatitis Idegrendszeri tünetek (fokozott ingerlékenység, görcsök) Pellagra (3D betegség) Dermatitis Diarrhoea Dementia
Vízoldékony vitaminok (3) B 12 vitamin (Cianokobalamin) Biztosítja a nucleoproteidek szintézisét, így elengedhetetlen a vvt-k képzéséhez Folsav Biztosítja a nucleoproteidek szintézisét, így elengedhetetlen a vvt-k képzéséhez Magzatvédő vitamin B 5 vitamin (Pantoténsav) A coenzim-a alkotórésze Alapvető a bőr és haj épségéhez Hiánytünetek Vészes vérszegénység A vvt-k érése zavart szenved Anemia Neuromotoros zavarok Burning feet szindróma
Vízoldékony vitaminok (4) Biotin Elengedhetetlen a proteinek és zsírsavak szintéziséhez, valamint a transzaminációhoz Hiánytünetek Dermatitis Izomfájdalmak C vitamin (Aszkorbinsav) A kollagénszintézis alapvető feltétele, mivel szükséges a prolil-hidroxiláz működéséhez Antioxidáns Skorbut Kötőszöveti gyengeség, szöveti bevérzések
Nyomelemek: Tápanyagok (5) (hiánytünet) (túlzott előfordulás) nagyon kis mennyiségben szükségesek Vas (anémia) (hemokromatózis) Kobalt (B 12, anémia pernicióza ) Jód (pajzsmirigyhormonok, hipotireózis) Cink (bőrfekélyek, csökkent immunválasz) Réz (anémia, csontképzési zavar, plazma koleszterinszint ) (Wilson kór, agykárosodás) Króm (inzulin rezisztencia) Fluorid (fogszuvasodási hajlam )
A táplálkozási központok: A hypothalamus lateralis része: éhségközpont; károsodása aphagiát okoz, ingerlése táplálékfelvételt indukál A hypothalamus ventromedialis része: jóllakottság-központ: károsodása hyperphagiát és obesitást okoz, ingerlése megszünteti a táplálékfelvételt (glucostat)
Energetika
Fontos szabályok Hess-tétele Van t Hoff szabály
Napi energiaszükséglet Alapanyagcsere 60-75% Fizikai aktivitás 15-30% Specifikus dinámiás hatás 5-10%
Energiaforrások: CHO Zsírok Proteinek Energiahozam a kalóriabombában (égéshő v. kalóriaérték / g) 17 kj 40 kj 24 kj CHO Zsírok 17 kj 40 kj CO 2 + H 2 O CO 2 + H 2 O 24 kj Proteinek CO 2 + H 2 O + NO 2
Energiaforrások: Energiahozam a Égéshő szervezetben (Élettani haszonérték) CHO 17 kj 17 kj Zsírok 40 kj 40 kj Proteinek 17 kj 24 kj CHO Zsírok 17 kj 40 kj CO 2 + H 2 O CO 2 + H 2 O 17 kj 7 kj Proteinek CO 2 + H 2 O + Urea CO 2 + H 2 O + NO 2
Teljes energiaráfordítás (TEE) TEE = BMR + DIT + Izomtevékenység energiaráfordítása BMR: alapenergiaforgalom DIT: táplálkozással kiváltott termogenezis, specifikus dinámiás hatás BMR = TEE DIT Izomtevékenység energiaráfordítása A BMR magában foglalja: Szintetikus folyamatok energiaigénye Idegrendszer működése Vázizomzat tónusa Keringési és légzési munka Mirigyek szekréciójának energiaigénye A homeosztatikus folyamatok energiaigénye A hőszabályozás energiaszükséglete
Az alapenergiaforgalom (Basal Metabolic Rate, BMR) Az alapenergiaforgalmat befolyásoló tényezők: alvás: -10% Erős hideg: +2-5% Testhőmérséklet: 30ºC fölött minden 1ºC: +0,5-13% Nem: nőkben kisebb Életkor: 4-5. évig a testtömeg függvényében nő, majd csökkenni kezd NINCS RÁ ÉRDEMI HATÁSSAL A SZELLEMI TEVÉKENYSÉG Meghatározása: Direkt kalorimetria Indirekt kalorimetria Körülmények: teljes testi és lelki nyugalom
Indirekt módszer (Az O 2 hőegyenértéke: ~ 20 kj/l) Egy 70 kg-os egyén esetén kb. 7100 kj/nap A pajzsmirigyhormonok és a sympathicus aktivitás jelentősen növeli a BMR-t. BMR értékek összehasonlítása Normál érték: 155 175 kj/h/m 2
A specifikus dinámiás hatás, diet induced thermogenesis (DIT) A táplálkozással összefüggő folyamatok energiaszükséglete A táplálékok felszívódása A tápanyagok metabolizmusa Raktározás CHO: 4-7% Zsírok 2-4% Proteinek: 18-25% Vegyes diéta: 8-15%
Respirációs hányados (RQ) RQ = termelt CO 2 / fogyasztott O 2 Glükóz C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 = 6 CO 2 + 6 H 2 O + 38 ATP 6 CO 2 /6 O 2 = 1 Palmitinsav C 16 H 32 O 2 + 23 O 2 = 16 CO 2 +16 H 2 O +129 ATP 16 CO 2 /23 O 2 = 0,7
Nevezetes RQ értékek RQ protein = 0,8 RQ vegyes = 0,82 RQ agy = 0,98 RQ gyomor = negatív Fizikai aktivitás: RQ ( glikogénlebontás) 2-ig is nőhet Hosszantartó fizikai aktivitás: RQ ( zsírégetés) egészen 0,5-ig Metabolikus acidózis RQ, alkalózis RQ
A testtömegindex - BMI BMI = testsúly (kg) / [testmagasság (m)] 2 BMI < 16: Éhezés 20 < BMI < 25: Fiziológiás 25 < BMI < 30: Túlsúlyos 30 < BMI: Elhízott (Obesitas)
Hőszabályozás
A hőszabályozás célja: konstans maghőmérséklet fenntartása a termelt és a leadott hő mennyiségének kiegyenlítése által
A hővesztő mechanizmusok Direkt Conductio Convectio Radiatio Indirekt Respiratio Evaporatio, (verejtékezés)
Mi határozza meg a közvetlen hőleadás mértékét? Közvetlenül leadott hő = k S (T Bőr T Környezet ) Hőátadási koefficiens Felszín A convectio, conductio és radiatio mindkét irányban működhet (azaz bizonyos körülmények között hőt vehetünk fel a környezetünktől).
A párologtatás jelentősége (Verítékezés) Az evaporatio CSAK HŐVESZTÉST okozhat. Az evaporatio az EGYETLEN hőleadó mechanizmus, ha T Környezet > T Bőr!!!!! Mértéke elérheti a 2 l/órát. A verítékmirigyek sympathicus cholinerg beidegzéssel rendelkeznek.
A hőtermelő mechanizmusok (1) Didergéses hőtermelés (a hőtermelés akár 4-5-szeresére is növekedhet!) A didergés egy olyan, magas frekvenciájú (10-20 Hz) kontrakciója a harántcsíkolt izmoknak, amikor effektív munkavégzés nem történik.
A hőtermelő mechanizmusok (2) Didergés nélküli hőtermelés: Metabolizmus (Sympathicus aktivitás, thyroid hormonok, glükokortikoidok, inzulin, glukagon) Fizikai aktivitás Termogenin a barna zsírszövetben (A thermogenin képes az elektrontranszport és az ATP-szintézis szétkapcsolására, így a lebontó folyamatok eredménye NEM ATP szintézise, hanem hőtermelés. A hőtermelés a barna zsírszövetben szimpatikus hatásra fokozódik β 3 receptorok révén)
Az állandó maghőmérséklet fenntartása Az alábbi átlagos külső hőmérsékleteken 23 C - 30 C Vasomotor reakciók 30 C felett + Evaporatív reakciók 23 C alatt + Metabolikus reakciók
A nagyfőnök a hypothalamus (a szabályozás központja) Bemenet: Termoreceptorok (mag és köpenyhő is) SET POINT = 37 C Hypothalamus Kimenetek: bőr keringése (vasomotor válasz), vázizomzat (didergés, akaratlagos mozgások), verítékmirigyek, metabolikus változások (szimp. IR, pajzsmirigy) barna zsírszövet
Hogyan működik a hypothalamus? (1) 1. eset A maghőmérséklet magasabb mint a set point Válasz Hőtermelés Akaratlagos mozgás Hővesztés Vasodilatatio Verejtékezés
Hogyan működik a hypothalamus? (2) 2. eset A maghőmérséklet alacsonyabb mint a set point Válasz Hőtermelés Didergés Metabolikus aktivitás Szimp. aktivitás, pajzsmirigyhormonok Akaratlagos mozgás Hővesztés Vasoconstrictio Piloerectio Összegömbölyödés
Hogyan alakul ki a láz? Endogén pirogének Exogén pirogének ÚJ SET POINT = 40 C (!) Hypothalamus (PGE 2 ) Hővesztés Vasoconstrictio Piloerectio Összegömbölyödés Hőtermelés Didergés Metabolikus aktivitás Szimp. aktivitás Akaratlagos mozgás
Hogyan szűnik meg a láz? Aspirin SET POINT = 37 C (újra) Hypothalamus Hővesztés Vasodilatatio Verejtékezés
A komfortzóna Q Q * T T T
A hőszabályozás lényege Q Q * T T