6. Metabolismus živin a jeho poruchy (hladovění, obezita, metabolický syndrom)

Transkript

1 6. Metabolismus živin a jeho poruchy (hladovění, obezita, metabolický syndrom) 6.0 Termíny Diabetes mellitus Glukoneogeneza Glykémie Úplavice cukrová. Porucha mezabolismu cukrů, způsobená nedostetkem inzulinu (I. Typ) nebo sníženou citlivostí receptorů pro inzulin (II. typ) Vznik glukózy a glykogenu z necukerných složek - tuků a bílkovin. Glukoneogenezu mohou spouštět hormony glukagon a glukokortikoidy. Koncentrace glukózy v krvi: norma je 3,5 5,5 mmol/l, hodnotí se na lačno. Glykogen škrob živočišného původu, zásobní forma glukózy. Jaterní glykogen slouží jako zásoba glukózy a tím i energie pro celý organismus a obnovuje se přeměnou cukrů, tuků i bílkovin. Svalový glykogen vzniká pouze z glukózy a slouží jako zdroj energie pro svaly. Hypervitaminóza Nadbytek určitého vitamínu, vedoucí k nežádoucím účinkům (většinou se týká vitamínů rozpustných v tucích). Hypovitaminóza Nedostatek některého vitamínu, většinou způsobeno nedostatečným příjmem v potravě, je však třeba myslet i na poruchu vstřebávání (hlavně u vitamínů rozpustných v tucích). Kachexie Silná vyhublost a celková sešlost spojená s výraznou slabostí. Je důsledkem ztrát bílkovin při stresovém typu hladovění (většinou důsledek vážných onemocnění, zejm. zhoubných nádorů a těžkých infekcí). Kwashiorkor Typ kvalitativní malnutrice, spojené s normální dodávkou energetických substrátů (tuky, cukry), ale těžkým nedostatkem bílkovin. Vyskytuje se u malých dětí zejm. v určitých oblastech Afriky. Děti mají zvětšená bříška, otoky a vyhublé končetiny, trpí průjmy, malou odolností a celkově špatným vývojem. Malnutrice Podvýživa způsobená špatným složením potravy (nedostatek bílkovin, vitaminů atd.). Kvantitativní malnutrice příjem potravy má nízkou především energetickou hodnotu při relativně zachovaném příjmu 1

2 bílkovin, vitaminů a stopových prvků. Kvalitativní malnutrice: energeticky je strava v pořádku, chybí však buď některá složka živin (např. bílkoviny - kwashiorkor) nebo vitamíny (hypo- a avitaminózy). Marasmus Zchátralost, sešlost věkem nebo těžkým onemocněním. Způsobeno nedostatkem energie a vyváženou poruchou energetického metabolismu. 6.1 Příjem a výdej energie Příjem a výdej energie by měl být u zdravého člověka v rovnováze. Denně by měl organismus přijmout tolik energie, aby pokryl bazální metabolismus, specificko-dynamický účinek potravy a energii potřebnou k práci a termoregulaci. Při nedostatečném energetickém výdeji nebo nadbytečném příjmu dochází k obezitě, při nedostatečném příjmu energeticky hodnotných potravin vzniká kvantitativní malnutrice - hladovění. Kromě energetického hlediska je při příjmu potravy je třeba uvažovat i o jejím složení. Při poruchách složení potravy mluvíme o kvalitativní malnutrici. Jednotlivé živiny mají svoji energetickou hodnotu, která se udává v kj/g nebo také v kcal/g; energetická hodnota tuků je 40 kj/g, bílkovin a cukrů 17 kj/g. Ethylalkohol má energetickou hodnotu téměř 30 kj/ g. Proto také alkoholici málo jedí - energii mají zajištěnou příjmem alkoholu (nemají však zajištěnou hodnotu biologickou). Optimální složení potravy je 60 % cukrů, 25 % tuků a 15 % bílkovin. Energeticky se mohou jednotlivé složky zastupovat, nemohou se však zastupovat stavebně; esenciální aminokyseliny a mastné kyseliny nemohou být ničím nahrazeny, stejně jako vitamíny. Tělo se skládá především z tuků a bílkovin. Přijaté cukry slouží jako bezprostřední zdroj energie a metabolizují se na určité množství zásobního cukru glykogenu a na zásobní tuky. Mohou mít také strukturní význam glykoproteiny. Tuky ve zdravém neobézním těle (asi 25% celkové tělesné hmotnosti) slouží především jako rezervoár energie a tepelná izolace. Některé tuky jsou nedílnou součástí membrán buněk (fosfolipidy, lipoproteiny), cholesterol je prekurzorem steroidních hormonů a některých dalších esenciálních molekul. V plazmě se tuky vyskytují ve formě volných mastných kyselin (FFA Free Fatty Acids) a lipopropteinů. Bílkoviny v těle tvoří kolem 20% hmotnosti. Jsou součástí všech buněk, svalů, vnitřních orgánů 2

3 a pojivové tkáně. Proteinový charakter mají téměř všechny enzymy a protilátky. Proteoanabolismus je nezbytný pro veškeré reparativní děje. 6.2 Cukry Cukry jsou v organismu základním zdrojem pro výrobu energie a jsou také součástí makromolekulárních látek (např. glykoproteinů, glykolipidů a nukleových kyselin). Mají metabolické vztahy k většině biochemicky významných substancí. Význam sacharidů: pohotový zdroj energie (nejsnáze se metabolizují) jediný zdroj energie pro mozek (spotřebuje 25% glukózy v těle) a erytrocyty (Ketolátky mohou při hladovění také sloužit jako zdroj energie pro mozek, vždy ale musí být větší část energie hrazena glukózou.) regulace metabolismu živin v játrech (na zásobě glykogenu závisí, zda se začnou utilizovat tuky a bílkoviny) složka některých makromolekul (glykoproteiny a další) Sacharidy kryjí u člověka % energetické potřeby. Glykémie je důležitou veličinou homeostázy, a proto je řízena mnoha mechanismy. Hladina glykémie je 3,5-5,5 mmol/l. Hlavními řídícími hormony jsou inzulin a glukagon, ale do řízení zasahují všechny hormony, které mají metabolické účinky: adrenalin, noradrenalin, glukokortikoidy a další (thyroxin, somatotropní hormon, prolaktin). Hyperglykémie (nadbytek cukru v plazmě a tím také ve tkáních) je pro organismus nevýhodná. Glukóza je výrazně metabolicky aktivní a chemicky poškozuje (glykosyluje) bílkoviny. To pak vede k předčasnému stárnutí tkání a jejich další poruše: hyperglykémie je predispoziční faktor pro vývoj ischemické choroby srdeční (glykosylací se aktivuje endotel a spouští se proces aterogeneze) a poškození ledvin (mikroangiopatie viz patologie). Hypoglykémie je natolik závažný a život ohrožující stav, že přímo aktivuje stresovou odpověď organismu. 3

4 6.2.1 Porucha metabolismu cukrů Metabolismus cukrů může být porušen na mnoha úrovních: Poruchy vstřebávání cukrů ve střevě (např. deficit laktázy) Poruchy metabolismu cukrů v játrech Diabetes mellitus Diabetes mellitus Diabetes mellitus (úplavice cukrová) je nejznámější porucha metabolismu cukrů. Je charakterizovaný trojicí základních příznaků: hyperglykémií, polyurií a žízní. Rozděluje se na dva typy: diabetes mellitus I. typu (inzulin dependentní diabetes mellitus IDDM) a diabetes mellitus II. typu (non inzulin dependentní DM NIDDM). Diabetes mellitus 1. typu je způsobený nedostatečnou až nulovou sekrecí inzulinu. Příčinou je autoimunitní poškození -buněk pankreatu, které je většinou vyprovokováno nějakou banální virovou infekcí. Dispozice k tomuto typu diabetu je dědičná. Poškození - buněk pankreatu sníží sekreci inzulinu, inzulin chybí, a proto se zvyšuje glykémie. Bez inzulinu glukóza nepřestupuje do buněk a nemůže být utilizována. Zvyšuje se osmolalita plazmy a mění se metabolismus živin: Nedostatek inzulinu vede k přeměně lipidů na ketolátky, a proto jsou pacienti s DM I. typu ohroženi ketoacidózou. Do primární moči se při dostatečně vysoké hyperglykémii dostává osmoticky aktivní molekula glukózy v takovém množství, že ji tubuly nemohou resorbovat (9 mmol / l je přibližně ledvinový práh pro glukózu), strhává s sebou vodu a způsobuje polyurii. Na zvýšenou osmolalitu plazmy a ztráty tekutin močí reaguje organismus pocitem žízně. Tento typ diabetu je také nazýván inzulin dependentní, protože podání inzulinu pacientovy problémy cíleně řeší. DM1. typu vzniká často už v dětství. Často bývalo prvním projevem nemoci ketoacidotické koma vyvolané zvýšenou zátěží (infekčním onemocněním), dnes je častěji prvním příznakem polyurie a žízeň. Typickým znakem pacientů s tímto typem diabetu je nepřítomnost obezity. U dospělých se někdy tento typ diabetu objeví také, jedná se pak o diabetes typu LADA (Late onset Autoimmune Diabetes of Adults). Diabetes mellitus 2. typu je způsoben sníženou citlivostí receptorů pro inzulin. Častěji se vyskytuje u starších lidí, nejčastěji obézních. Mechanismus vzniku imunorezistence není úplně jasný. Mluví se o několika možnostech: primárně se zvýší sekrece inzulinu a tím se sníží citlivost receptorů a sníží se i jejich počet ( down regulace ). V souvislosti s poznáváním metabolického syndromu se zjistilo, že metabolicky aktivní tuková tkáň v oblasti břicha vydává látky, které mění metabolismus tkání. Uvolňují například hormon rezistin, který přímo snižuje 4

5 citlivost inzulinových receptorů. Další možností vývoje inzulinové rezistence je chronický stres. Oba hlavní stresové hormony (adrenalin i kortizol) snižují citlivost inzulinových receptorů v periferii, aby ve stresové situaci zůstal dostatek živin pro mozek. Při chronickém stresu to však vede k poruše metabolismu cukrů. Necitlivé receptory nedovolí buňkám, aby glukóza prostoupila dovnitř, v plazmě vzniká hyperglykémie, ale buňky hladoví a zvyšuje se sekrece inzulinu. Vysoká hladina inzulinu dále snižuje citlivost receptorů. Postupem času se mohou -buňky pankreatu vyčerpat a hladina inzulinu se sníží. Proto někdy pacienti s diabetem mellitem II. Typu přecházejí po letech léčení perorálními antidiabetiky na inzulinovou terapii. Komplikace diabetu můžeme rozdělit na komplikace akutní a chronické. Akutní komplikace Hypoglykemické koma. Při diabetu závisí regulace glykémie na pacientovi a na dávce inzulinu, kterou si aplikoval, na lécích, množství požité potravy a také na zátěži. Jestliže klesne glykémie pod určitou hranici, rozvíjí se rychle hypoglykemické koma (rozvoj trvá kolem 30 minut). Hypoglykémie zvyšuje pocit hladu a aktivuje sympatikus. Pacientovi se proto zvyšuje srdeční frekvence, je bledý (centralizace oběhu), studeně se potí a hyperventiluje. Nedostatek cukru (energie) pro mozek způsobí poruchy vnímání a myšlení a poté pacient upadne do komatu. Stav je život ohrožující, je nutno urychleně podat glukózu. Hypoglykemické koma je vyvoláno spíše chybou v terapii než základním onemocněním. Může se vyskytnout u DM I. i DM II. typu. Hyperosmolární neketoacidotické (hyperglykemické) koma je způsobeno zvýšenou glykémií, a tím zvýšenou osmolarizou plazmy. Mechanismus není přesně znám, má se za to, že je to důsledek svraštění nervových buněk a snížení aktivity neuronů v CNS v náhle vzniklém hyperosmolárním prostředí. Pacient je v bězvědomí, nepotí se, kůži má normálně prokrvenou. Omylem podaná glukóza mu nemůže uškodit. Tento typ komatu se vyvíjí pomalu, několik dní. Je typický pro DM 2. typu. Ketoacidotické koma je způsobeno vysokou osmolaritou plazmy, způsobenou hyperglykémií a ketolátkami. Mechanismus vzniku je pravděpodobně podobný jako u předchozího typu, rozvíjí se však o něco rychleji a vzniká i acidóza. Typickým příznakem je proto Kussmaulovo acidotické dýchání (kompenzace acidózy) s dechem vonícím po ovoci nebo acetonu (aceton je ketolátka, kterou je možno vylučovat plícemi). Tento typ komatu se vyskytuje jen u DM 1. typu (protože ketolátky vznikají jen při sníženém nebo nepřítomném inzulinu). 5

6 Chronické komplikace: Vystupňovaná aterogeneze poruchy makrocirkulace. Příčinou je chemická aktivita glukózy, která je dlouhodobě zvýšená a poškozuje endotel cév. Poruchy mikrocirkulace diabetická nefropatie (mikroalbuminurie s progresivním poškozováním ledvin) - chronické selhání ledvin diabetická retinopatie - slepota Vysoký krevní tlak Diabetická neuropatie (poškození myelinových pochev poruchy senzorických a vegetativních nervů, vzácně motorických). Občas se projevuje neztišitelnými nočními bolestmi dolních končetin. Zvýšený sklon k infekcím (hlavně plísňovým) a zhoršené hojení tkání. Kombinací několika chronických komplikací vzniká tzv. diabetická noha ischemizace nohy způsobená poruchou mikrocirkulace, zhoršovaná neuropatií (snížená citlivost - proto pacient nepozná, že bota tlačí a ischemizace se prohlubuje a kromě toho se uplatňuje porucha regulace prokrvení vegetativními vlákny). Postupně se rozvíjí gangréna. Všechny chronické komplikace se vyvíjejí rychleji u neléčeného diabetu. 6.3 Tuky Tuky se v organismu vyskytují v mnoha podobách: triglyceridy (triacylglyceroly), volné mastné kyseliny, fosfolipidy, cholesterol... Význam tuků: energetická zásoba (aktivovaná při nedostatku cukrů: glycerol se spotřebovává na tvorbu glukózy při glukoneogenezi (vlivem STH, částečně kortizolu a glukagonu), mastné kyseliny jsou bezprostředním zdrojem energie pro svaly a také sval srdeční) stavební složka buněk a zvláště jejich membrán (ve formě lipoproteinů) ochrana před ztrátami tepla (podkožní vrstva tuku) rozpouštědlo pro různé látky (např. vitamíny rozpustné v tucích) mnohé tuky obsahují esenciální mastné kyseliny, nezbytné pro normální funkci metabolismu (např. kyselinu linolovou) z cholesterolu vznikají steroidní hormony 6

7 Tuky jsou velmi diskutovanou součástí potravy. V současné době tvoří v našich podmínkách 30 až 40 % denního příjmu energie (měl by být %). Zvýšený příjem tuků vede ke zvýšenému množství tukové tkáně převážně v oblasti břicha a k sekreci látek, které snižují citlivost inzulinových receptorů (kortizol, rezistin). Vyvíjí se diabetes mellitus II typu. Současně se však mění metabolismus tukové tkáně. Za normálních podmínek se při hladovění oxidují v mitochondriích tuky, po nasycení se spotřebovávají cukry. Obézní pacient ztrácí schopnost přepnout metabolizmus na zvýšené odbourávání tuků při hladovění. Správný metabolismus tukové tkáně je udržován změnami koncentrace inzulinu (hlavně jeho snížením po jídle), koncentrací adiponektinu (viz obezita androidního typu), leptinem a fyzickou aktivitou. Další důležitou regulační molekulou jsou Omega 3 polynenasycené mastné kyseliny. Tyto mechanismy zvýší aktivitu AMP kinázy, enzymu, který udržuje metabolismus tukových buněk, a tím brání akumulaci tuku v tukové tkáni Poruchy metabolismu tuků: Obezita je onemocnění, kterým v současné době trpí kolem 50 % populace. Je způsobeno nadměrným příjmem potravy (hlavně cukrů a tuků) a nedostatkem pohybu, příčinou však mohou být také genetické vlohy nebo poruchy vnitřní sekrece, případně porucha signalizace o stavu zásob tuku (u některých obézních pacientů byl popsán nedostatek receptorů pro leptin). Je prokázáno, že obezita je rizikovým faktorem dalších i život ohrožujících onemocnění: ischemické choroby srdeční, diabetu nebo hypertenze. Jiná onemocnění může způsobit přímo: poruchy pohybového aparátu, poruchy dýchání (Pickwickův syndrom). Při androidním typu obezity (vyskytuje se častěji u mužů) se tuk ukládá převážně do oblasti břicha. U tohoto typu obezity je velké riziko kardiovaskulárních onemocnění. U gynoidního typu obezity se tuk hromadí v oblasti hýždí a prsních žláz. Obvod pasu je menší než obvod kolem boků. Tento typ obezity nepředstavuje takové riziko kardiovaskulárních onemocnění, ale daleko hůře se redukuje váha. Ateroskleróza je onemocnění tepen, při kterém se v jejich stěnách ukládají tukové látky. V patogenezi hraje významnou roli tzv. endotelová dysfunkce, dráždění endoteliální výstelky arterií mechanicky (vysokým krevním tlakem) a chemicky (kouřením, vysokou glykémií, hypercholesterolémií nebo homocysteinémií). V poslední době se uvažuje také o vlivu mikroorganismů na iniciální fázi aterogeneze (např. některých chlamydií, bakterií nebo virů). 7

8 V podstatě jde o aktivaci endotelu arterií, čímž se umožní prostup lipidů včetně cholesterolu do subendoteliálního prostoru. Aktivují se makrofágy a tvoří kyslíkové radikály. Takto aktivovaný zánět produkuje růstové faktory a cytokiny, které například způsobí vrůstaní buněk hladké svaloviny a větší vyklenování aterosklerotického plátu. Tepna je poškozována, ztrácí pružnost a dochází k jejímu postupnému zužování (až uzávěru obliteraci) s následnou ischemií příslušné tkáně. Nejnápadnější jsou tyto změny na věnčitých tepnách srdce, tepnách dolních končetin (ischemická choroba dolních končetin) a mozkových tepnách. Mimoto mohou být postiženy i další orgány. Tuky uvolněné z rozpadlých makrofágů jsou dystroficky kalcifikovány vápníkem, což snižuje stabilitu plátu: plát je křehký a může poškodit endotel tak, že se stane smáčivým a vznikne trombus. Plát se může také sám uvolnit a embolizovat. 6.4 Bílkoviny Bílkoviny se v organismu vyskytují v mnoha podobách. Jsou v neustálé dynamické rovnováze, během života buňky jsou stále obměňovány výměnou aminokyselin. Bílkovinami je tvořeno asi 25 % tělesné hmotnosti. Jejich ztráta vede k mnoha komplikacím. Význam bílkovin: základní stavební struktura všech buněk součást regulačních mechanismů (enzymy, hormony) obrana organizmu (protilátky) zdroj energie (nouzový, při delším hladovění) udržování onkotického tlaku Ukazatelem stupně metabolismu bílkovin je dusíková bilance. Dusíková bilance je rozdíl mezi celkovým množstvím dusíku přijatého v potravě (proteiny jsou v potravě jediné látky obsahující dusík) a množstvím vyloučeného dusíku. Dusík vzniká v těle při deaminaci proteinů (zbavování NH 2 skupiny) a vylučuje se z těla močí především jako močovina. Za normálních okolností je bilance rovnovážná. Pozitivní dusíková bilance vzniká při růstu nebo rekonvalescenci (v těle se zabudovává větší množství bílkovin), negativní bilance například při rozpadu tkání zánětem nebo nádorem, případně při chronickém onemocnění nebo hladovění. V tomto případě se větší množství dusíku ztrácí než dodává. 8

9 Minimální nutný příjem bílkovin tvoří 0,5 g na 1 kg váhy a den za předpokladu malé fyzické zátěže. Denní příjem bílkovin by měl být 0,9 1 g / kg hmotnosti, v energicky náročných situacích, ve vývoji, v těhotenství a ve stáří se spotřeba zvyšuje na 1,5 2 g / kg za 24 hodin. Nadměrný přívod bílkovin ve stravě vede k některým orgánovým funkčním změnám: ke zvýšení glomerulární filtrace v ledvinách, zvýšení jaterních funkcí a k vzestupu krevního tlaku. Nedostatek bílkovin ve výživě se často vyskytuje současně s nedostatečným přívodem energie. Nejtěžší důsledky má u dětí, vzhledem ke zvýšeným nárokům na výživu během růstu. Dlouhodobý nedostatek bílkovin za relativně normálního příjmu energie (hrazeného cukry) vede k onemocnění, kterému se říká kwashiorkor. Je to onemocnění typické u čerstvě odstavených dětí v chudých oblastech Afriky. Sekundární nedostatek bílkovin vzniká například při jejich nedostatečném vstřebávání v trávicím systému, při nedostatečné tvorbě bílkovin v játrech nebo při nadměrných ztrátách bílkovin ledvinami (nefrotický syndrom). Nedostatek bílkovin však může vzniknout také zvýšeným odbouráváním bílkovin v organismu při nádoru, chronickém zánětu nebo při dlouhodobé aktivaci stresové odpovědi jakýmkoli mechanismem. (Viz stresové hladovění.) V poslední době se velmi akcentuje význam výživy u dlouhodobě nemocných pacientů (viz stresové hladovění). Mluví se o proteinově energetické malnutrici (PEM). Ztráta bílkovin vede vždy ke komplikacím základního stavu, závažnost závisí na množství ztracených bílkovin. Proteiny Komplikace Riziko smrti (%): (ztráta v %) 10 Zvýšené riziko infekce, poruchy imunity Poruchy hojení, slabost, infekce Neschopnost se posadit, vznik proleženin, pneumonie Pneumonie 100 Tabulka : Rizika spojená se ztrátami bílkovin 6.5 Příjem potravy Příjem potravy závisí na mnoha faktorech. Je řízen z hypothalamu, kde je v laterální části centrum pro příjem potravy - jeho stimulací dochází k nadměrnému příjmu potravy (hyperfagii). Ve ventromediální části hypothalamu se naproti tomu nalézá centrum sytosti, 9

10 které, je-li stimulováno, vede organismus k odmítání potravy (anorexii). Tato základní centra jsou ovlivňována celým souborem informací: impulzy z kůry (časový rozvrh příjmu potravy) podmíněnými reflexy (pohled na jídlo, povídání o jídle, případně pohled na člověka, který jí, zvětšuje pocit hladu), vliv mají také rodinné zvyky a rituály (oslava hostinou) genetikou vliv na některé metabolické cesty (např. existuje skupina obézních pacientů, kteří při zpracovávání potravy neprodukují teplo a všechnu energii ukládají jako zásobní tukový zdroj) teplotou krve protékající hypothalamem (teplá krev snižuje příjem potravy) chladovými nebo tepelnými impulzy z okolí organismu (ve velkém horku se snižuje chuť k jídlu) aktivitou glukostatických buněk v hypothalamu (pokles systémové glykémie vede k aktivaci centra pro příjem potravy) stresem (v mírném stresu se zvyšuje spotřeba potravy, naopak ve velkém stresu nebo depresi se snižuje) některými hormony hlavně hormony štítné žlázy, cholecystokinin ale také např. bombesinem, které ovlivňují aktivitu center pro příjem potravy grelin - hormon produkovaný ze žaludku asi dvě hodiny po jeho vyprázdnění, zvyšuje pocit leptin hormon produkovaný tukovou tkání, který pravděpodobně informuje hypotalamus o množství tukové hmoty. Snižuje pocit hladu, zvyšuje bazální metabolismus a navozuje pocit chuti k pohybu (podle literatury) některými interleukiny (hlavně těmi, které fungují jako endogenní pyrogeny: Il 1, Il 6, TNF - snižují v hypotalamu chuť k jídlu při horečce) Ke stanovení stavu výživy organismu (nutričního stavu) se používá BMI (Body Mass Index), který se vypočítává jako podíl hmotnosti v kilogramech a druhé mocnosti výšky v metrech. Normální hodnota BMI je 20,0 24,9, při hodnotách vyšších mluvíme o různých stupních obezity a u hodnot nižších než 17,5 o kachexii. BMI (kg/m 2 ) Stav výživy 16 těžká podvýživa podvýživa normální stav mírná nadváha 25 obezita 10

11 Tabulka: Hodnocení stavu výživy podle BMI indexu Výpočet BMI však není vhodné u sportovců, kteří mají větší svalovou hmotu. Další možností je měření tloušťky kožní řasy na předem stanovených místech kaliperem. V poslední době se zjistilo, že nejadekvátnějším měřením je obvod pasu. Muži s obvodem větším než 102 cm jsou obézní, stejně jako ženy s obvodem větším než 88 cm Nadměrný příjem potravy obezita Androidní typ obezity je typická úzkými boky a velkým břichem. Častěji se vyskytuje u mužů, může se však vyskytovat i u žen. Obézní jedinec snadno zhubne, ale snadno také přibere. Tuková tkáň nahromaděná v oblasti břicha je výrazně metabolicky aktivní, je schopna produkovat aktivní látky v závislosti na svém objemu. Pokud je tuku omezené množství, secernuje působky, které podporují zdravý metabolismus. Příkladem je adiponektin, hormon, který má protizánětlivý efekt (ochraňuje endotel před poškozením a předčasným rozvojem aterosklerózy) a podporuje normální citlivost inzulinových receptorů. Pokud je abdominálního tuku velké množství, jeho hormonální sekrece se mění: o sníží se sekrece adiponektinu a organismus přijde o jeho ochranný vliv o sníží se sekrece hormonu dehydroepiandrosteronu (DHEA), který se tvoří kromě tuku a nadledvin i v jiných tkáních. Jeho nedostatek vede ke snížení citlivosti receptorů pro inzulin, zvyšuje se glykémie a vyvíjí se diabetes mellitus typu II. o zvyšuje se sekrece hormonu rezistinu, který snižuje citlivost inzulinových receptorů a podporuje rozvoj diabetu mellitu 2.typu o dalším z produkovaných působků je hormon kortizol, který také snižuje citlivost periferních receptorů pro inzulin a kromě toho podporuje glukoneogenezu U pacienta se vyvíjí metabolický syndrom (syndrom X, Reavenův syndrom), charakterizovaný obezitou, vysokým krevním tlakem, poruchou metabolismu lipidů (s aktivací aterogeneze), diabetem mellitem II. typu a hyperfibrinogenémií. Sklon k ischemické chorobě srdeční vede (pokud pacient nezhubne) v průměru do osmi let ke smrti na infarkt myokardu. Metabolický syndrom však může být způsoben také chronickým stresem. Společným jmenovatelem je hypersekrece kortizolu. 11

12 Gynoidní obezita je typická tvarem přesýpacích hodin s relativně štíhlým pasem. Typická obezita pro ženské pohlaví. Je metabolicky neaktivní, takže kromě mechanického poškozování kloubů a poruch dýchání pro přílišnou hmotnost hrudní stěny nevede k metabolickému riziku. Nevýhodou je nesnadné až nemožné zhubnutí. Obezita může vzniknout také sekundárně například při některých endokrinních onemocněních: - při Cushingově chorobě (obezita centrálního typu s tenkými končetinami a měsícovitým obličejem) - při hypotyreóze (obezita dolní části těla, hlavně hýždí a stehen) Nízký příjem potravy Podvýživa (malnutrice), hladovění je stav nerovnováhy organismu, kdy je příjem energetických substrátů nižší než jejich potřeba. Taková nerovnováha může vzniknout při snížení příjmu a neměnících se potřebách, např. při mentální anorexii, nebo při zvýšených potřebách a neměnícím nebo snižujícím se příjmu, např. při akutním onemocnění, při zvýšené tělesné námaze, případně při poruše trávicích a vstřebávacích procesů v těle. Organismus začne čerpat energii z vlastních zásob. Změna metabolismu při vývoji této nerovnováhy závisí na podnětu změny a na době, po kterou změna metabolismu probíhá: Jestliže začne zdravý člověk hladovět (třeba drží hladovku z politických důvodů, nachází se v místě, kde nemá přístup k potravě, nebo se u něj rozbíhá proces mentální anorexie), jeho organismus se bude na tuto změnu adaptovat a po třech dnech se vyvine tzv. prosté hladovění, charakteristické sníženým bazálním metabolismem a tuky jako zdrojem energie. Jestliže je však nerovnováha v přísunu a potřebě energetických substrátů způsobena stresovou reakcí (jako odpověď na dlouhodobé prosté hladovění s vyčerpáním tukových zásob, po úrazu nebo chirurgickém zákroku, případně u pacientů s chronickým zánětem případně nádorem), rozjíždí se stresové hladovění, charakterizované zvýšeným bazálním metabolismem a proteiny jako zdrojem energie. Tomuto typu hladovění se vzhledem ke zvýšeným ztrátám bílkovin říká také kwashiorkor like hladovění. Během prvních tří dnů prostého hladovění dochází k adaptaci metabolismu na snížený příjem potravy. Zpočátku se mírně sníží glykémie, na což reaguje glukagon a spustí glykogenolýzu a glukoneogenezu. Pokud hladovění pokračuje, zapojí se i aktivace sympatiku 12

13 zvýší se sekrece katecholaminů, které podporují glykogenolýzu v játrech a navíc pomáhají získat energii lipolýzou (uvolňují mastné kyseliny z triacylglycerolu). Metabolismus podpoří i druhá stresová osa zvýšenou produkcí kortizolu. Kortizol má hlavně proteolytické účinky, což slouží k tomu, že se z glukoplastických aminokyselin glukoneogenezou tvoří glukóza. Postupně se zvýší glykémie, ale nová hodnota je nižší, než hodnota před začátkem hladovění. Není však tak nízká, aby udržovala aktivovovanou stresovou odpověď. Hladovění glykémie glukagon aktivace sympatiku glykogenolýza katecholaminy glykémie CRH, ACTH glukoneogeneze lipolýza kortizol proteolýza Obr.: Adaptace na hladovění: první tři dny bez příjmu potravy, zdravý člověk Po třech dnech dochází k adaptaci. Vzniká adaptované (neboli nekomplikované ) hladovění. Postupně se snižuje aktivita sympatiku, odpadají jeho glukoneogenetické a proteolytické učinky. Dále se sníží glykémie a tím se sníží i bazální sekrece inzulinu. Nedostatek inzulinu potencuje metabolismus tuků k lipolýze a tvorbě ketolátek. Tuky se odbourávají a stávají se základním zdrojem energie. Situaci navíc napomáhá i snížená sekrece bazálního metabolismu bazální sekrece inzulinu Produkce proteinů akutní fáze kortizol 13

14 hormonů štítné žlázy, které sníží sekreci a dokonce se již vypavený T3 přemění na neúčinný rt3 hormon. Sníží se tak nároky tkáně až o 40 procent a prodlužuje se doba možného přežití. Pro zajímavost: v prvních třech dnech hladovění se denně spotřebuje v metabolismu asi 75g bílkovin, při adaptovaném hladovění je to kolem 20%. Bílkoviny se zachovávají jako důležité strukturní a funkční molekuly. Tento typ hladovění většinou trvá kolem 30 dní (záleží na výchozím množství tuku) a pak se přeměňuje na stresové hladovění. Adaptace na hladovění (po 3 dnech) aktivace sympatiku + sekrece stresových hormonů (katecholaminy, kortizol, ACTH) T 3,T 4, rt 3 proteolýzy glukoneogeneze bazálního metabolismu glykémie Nekomplikované hladovění může být způsobeno mnoha mechanismy: z mechanických poruch příjmu potravy (defektní chrup, špatná protéza), postižením slinných žláz, onemocněním dutiny ústní, hltanu, jícnu, trávicího traktu, jater, intolerance potravy při malabsorpčním syndromu, mentální anorexie a bulimie, poruchy příjmu potravy u některých psychiatrických onemocnění (schizofrenie s podvýživy katatonním stuporem, těžké depresivní poruchy, demence, paranoia s odmítáním potravy). metabolických nároků tkání (až o 40 %) triglyceridy bazální sekrece inzulinu lipolýzy volné mastné kyseliny (hlavní zdroj energie) Obr. Adaptace na hladovění ketolátky Nekomplikovaným hladověním vzniká malnutrice typu marasmu. Jde o častý typ 14

15 Stresové hladovění ( kwashiorkor like hladovění) se vyvíjí při aktivaci stresové osy. Většinou to může být po úrazu, chirurgickém zákroku, při chronickém zánětu nebo nádoru. Tento typ hladovění vzniká také po spotřebovámí tuku nekomplikovaným hladověním. Stresová osa je spuštěna buď přímo úrazem (bolest) nebo nepřímo zvýšením interleukinů (IL 1, IL6, TNF ). Zvýšená produkce kortizolu zvyšuje aktivitu sympatiku a výrazně potencuje proteolýzu. Bílkoviny se stávají hlavním zdrojem energie. (Ztráty bílkovin hlavně svalových - jsou u tohoto typu hladovění půl až jeden kilogram za 24 hodin.) Produkce interleukinů je udržována zvýšenou produkcí CRH i ACTH a opačně, takže situace je pro organismus bezvýchodná. Zvýšená sekrece mediátorů zánětu zvyšuje tvorbu proteinů akutní fáze, proto se zvyšuje bazální metabolismus a nároky na množství energetického substrátu. Pokud se cirkulus vitiosus ztrát bílkovin včas nezastaví, vede to k mnoha komplikacím a nakonec i ke smrti. Chir. zákrok, úraz, nádor, zánět, dlouhodobé hladovění + Produkce IL 1, IL 16, TNF Produkce proteinů akutní fáze zvýšení bazálního metabolismu Obr. Stresové hladovění stimulace sympatiku CRH, ACTH kortizol proteolýza Malnutrice typu kwashiorkor Tato proteinová malnutrice se vyskytuje u osob s dostatečným příjmem energie, ale nedostatečným příjmem bílkovin. Setkáme se s ní u alkoholiků, u lidí s depresí, u starých lidí a u skupin s odlišnými stravovacími návyky (makrobiotici a vegani). Často je doprovázena nedostatkem některých stopových prvků a vitamínů. Proteinová malnutrice se vyskytne, pokud obsah proteinů ve stravě klesne pod 0,5 g/kg/den, ale energetická dodávka je dostatečná. Proteosyntéza v játrech se snižuje, protože je nedostatek esenciálních aminokyselin (cystein, lysin, metionin) a ubývá svalové tkáně, z které jsou tyto aminokyseliny získávány. Klesá především tvorba bílkovin s krátkým poločasem, např. apoproteinů, a to vede ke vzniku jaterní steatózy. S trvající nerovnováhou mezi dodávkou bílkovin a energie klesá produkce plazmatických bílkovin (hlavně albuminu) a s 15

16 poklesem onkotického tlaku vznikají otoky. Takto byl vysvětlován kwashiorkor, ale k rozvoji tohoto stavu pravděpodobně přispívají i jiná onemocnění afrických dětí. Za sekundární projevy hladovění považujeme postižení řady orgánů a jejich fyziologických funkcí (Viz tabulka). Orgánový Klinické důsledky Mechanismus systém Imunita obranyschopnosti organismu Nedostatek proteinů, vitamínů: tvorba protilátek, interleukinů, dělení buněk, tvorba proteinů akutní fáze Zhoršení hojení ran a regenerace orgánů Nedostatek proteinů, vitamínů k reparaci nebo regeneraci tkání Kardiovaskulární Atrofie srdeční svaloviny Spotřeba proteinů myokardu systém Poruchy srdečního rytmu až Změny hladin iontů (hlavně K + ), zástava Plíce Bronchopneumonie Snížení svalové síly dýchacích svalů hypoventilace, neschopnost odkašlat Termoregulace Pokles tělesné teploty, zimomřivost Snížený bazální metabolismus, nízký krevní tlak, vymizení izolační vrstvy podkožního tuku Sexuální funkce Pokles libida Snížená sekrece pohlavních hormonů Amenorea Gastrointestinální Vodnaté průjmy Atrofie střevní sliznice trakt Porucha exokrinní funkce pankreatu Krvetvorba Pancytopenie Porucha dělení buněk Různé typy anemií Nedostatek bílkovin, avitaminózy (z nedostatečného přívodu a vstřebávání vitamínů), nedostatek železa Kosti Osteoporóza a osteomalácie s rizikem zlomenin Porucha iontového hospodářství: hypofosfatémie, hypomagneziémie, nedostatek bílkovin Nervosvalový Poruchy neuromuskulární Poruchy minerálového hospodářství: exkrece K + a Mg 2+ systém dráždivosti (parézy) Centrální Atrofie mozkové kůry? nervový systém Epileptické záchvaty? Tab.: Důsledky hladovění Kachexie Kachexie znamená silnou celkovou sešlost, chátrání a hubnutí organismu, spojené s výraznou slabostí. Je následkem vážných onemocnění, hlavně zhoubných nádorů a těžkých infekcí. Pojem kachexie bývá s termínem malnutrice zaměňován a používá se především v souvislosti s konkrétní příčinou podvýživy. Nejčastěji se používá v souvislosti s nádorovými onemocněními, u kterých se vyskytuje až v 50 procentech, a má značný podíl na morbiditě a mortalitě onkologicky nemocných. Příčiny jsou komplexní. Dominantní úlohu sehrává vlastní nádorové onemocnění, které ovlivňuje stav výživy jednak z místních příčin (např. karcinom jícnu), ale i celkovými účinky, především nádorovou anorexií (viz stresové 16

17 hladovění). Metabolismus nádorových buněk je navíc energeticky náročný a odčerpává proteiny a lipidy z periferních tkání pro jaterní glukoneogenezi. Kardiální kachexie je důsledkem pokročilých stadií chronického srdečního selhání (hlavně pravostranného, které vede k anorexii díky jaternímu a střevnímu překrvení). Vlivem selhávání srdce se může vyvinout i porucha absorpce tuků a tzv. protein-losing enteropatie (ztráta bílkovin střevní stěnou). Klinické příznaky u deficitu stopových prvků Prvek železo chrom kobalt (vitamín B 12 ) měď jód mangan molybden selen zinek Klinický příznak hypochromní anémie, koilonychie, angulární stomatitis hyperglykémie, periferní neuropatie, zmatenost megaloblastová anemie, periferní neuropatie, degenerativní změny míchy anémie, neutropenie struma, hypotyreóza dermatitis, změna barvy vlasů, hypoprotrombinémie poruchy vědomí, intolerance aminokyselin, hypourikémie myopatie, kardiomyopatie vyrážka, alopecie, poruchy chuti, průjem, poruchy hojení ran 17