Przemiana materii i trudności z nią związane

Z artykułu dowiesz się czym jest przemiana materii, jak oszacować swoje zapotrzebowanie kalorycznego, dlaczego wbrew powszechnym przekonaniom nie jest to takie łatwe, również dla dietetyka oraz co ma wpływ na nasze zapotrzebowanie energetyczne.

Jak obliczyć swoje zapotrzebowanie kaloryczne? Duża część osób nie jest w stanie zrobić tego w sposób prawidłowy. Dlaczego? 

W Internecie można znaleźć wiele kalkulatorów, które za nas obliczą zapotrzebowanie energetyczne organizmu, uwzględniając tylko płeć, wagę, wzrost i wiek oraz poziom aktywności fizycznej… I już w tym momencie zaczynają się schody, bo czy jesteśmy w stanie prawidłowo oszacować swoją aktywność fizyczną? 

Ponadto niewiele osób zdaje sobie sprawę, że zapotrzebowanie kaloryczne jest różne w różnych jednostkach chorobowych, a nawet zależne od tego co jemy. Niestety żaden kalkulator tego nie uwzględnia. 

METABOLIZM

Metabolizm, czyli przemiana materii to szereg przemian biochemicznych zachodzących w naszym organizmie, dzięki którym możliwe jest przeżycie każdej komórki. Podczas wszystkich tych procesów dochodzi do przemian energetycznych. 

Wyróżniamy dwie grupy procesów metabolicznych:

• kataboliczne- procesy prowadzące do rozpadu złożonych związków chemicznych (np. składników pokarmowych) na prostsze cząsteczki (np. amoniak, kwas moczowy), które są wydalane do środowiska głównie przez nerki i płuca. Procesy te przebiegają z równoczesnym wydzielaniem energii
• anaboliczne- procesy, w wyniku których z prostych substratów powstają związki złożone. Wymagają nakładu energii, dlatego są możliwe dzięki równocześnie zachodzącym procesom katabolicznym, które tą energię generują. 

Energia

Jednostką ilości energii w organizmie jest kilokaloria [kcal]. 

1 kcal- 1000 kalorii | 1 kcal- 4,184 kilodżuli [kJ] | 1 kJ- 0,24 kcal

Wartość energetyczna składników odżywczych

Wartość energetyczna składników odżywczych to energia cieplna, która wytwarza się podczas ich spalania. 

Równoważnik energetyczny– ilość energii, która powstaje w wyniku spalania 1 grama danej substancji. Równoważniki energetyczne dzielimy na fizyczne i fizjologiczne. Czym się różnią? 

• Równoważniki energetyczne fizyczne to ilość energii, jaka wyzwala się podczas spalania składników odżywczych pozaustrojowo i wynoszą:

1 g białka- 5,65 kcal | 1 g tłuszczu- 9,45 kcal | 1 g węglowodanów- 4,15 kcal 

Dlaczego w takim razie te wartości, szczególnie dla białka, różnią się od tego co znamy? 

W organizmie ludzkim nie wszystkie składniki pożywienia ulegają strawieniu i dochodzi do ich utraty z moczem i kałem. Dlatego uwzględniając niecałkowite trawienie i wchłanianie oraz wydzielanie związków azotowych z moczem, które powodują dodatkowe straty białka, oszacowano równoważniki energetyczne fizjologiczne: 

1 g białka- 4 kcal | 1 g tłuszczu- 9 kcal | 1 g węglowodanów- 4 kcal 

Dlatego komponując swój jadłospis należy sugerować się równoważnikami energetycznymi fizjologicznymi. 

Ponadto źródłem energii jest alkohol i błonnik.

1 g alkoholu- 7 kcal | 1 g błonnika- 2 kcal 

Zapotrzebowanie na energię

Ilość energii, którą należy dostarczyć do organizmu z pożywieniem w ciągu doby, aby zrównoważyć wszystkie jego wydatki energetyczne to zapotrzebowanie energetyczne.

Zapotrzebowanie energetyczne zależy od całkowitej przemiany materii. 

Elementami składowymi całkowitej przemiany materii są podstawowa przemiany materii i aktywność fizyczna.

Podstawowa przemiana materii

Podstawowa przemiana materii to taka ilość energii, która jest potrzebna do utrzymania podstawowych funkcji fizjologicznych organizmu, znajdującego się w zupełnym spoczynku, zarówno fizycznym, jak i psychicznym, na czczo, po co najmniej 8 godzinach snu oraz w warunkach komfortu cieplnego.

Jest to energia niezbędna organizmowi do podstawowych funkcji fizjologicznych, jak oddychanie czy praca narządów wewnętrznych.

Ustalając zapotrzebowanie kaloryczne w kontekście redukcji, nigdy nie należy schodzić poniżej poziomu podstawowej przemiany materii. 

Co wpływa na podstawową przemianę materii?

Cechy osobnicze

• masa ciała i wysokość ciała, ale również skład ciała. Osoby ze zwiększoną masą mięśniową będą miały wyższe zapotrzebowanie energetyczne w takich samych warunkach z osobami o takiej samej masie, wzroście, wieku oraz płci, u których procentowa zawartość masy mięśniowej jest niższa
• wiek- po 21. roku życia zapotrzebowanie energetyczne obniża się o około 2% na każde 10 lat. Po 65 roku życia tempo obniżania się podstawowej przemiany materii jest jeszcze szybsze
• płeć- podstawowa przemiana materii u mężczyzn jest wyższa niż u kobiet. Ponadto u mężczyzn zapotrzebowanie na energię może wzrastać pod wpływem testosteronu. Żeńskie hormony nie przyczyniają się znacząco do wzrostu podstawowej przemiany materii 

Miesiączka

• u kobiet w czasie menstruacji wzrasta podstawowa przemiana materii, co tłumaczy zwiększony apetyt w trakcie miesiączki 🙂

Ciąża

• w II trymestrze ciąży oraz podczas karmienia piersią znacząco wzrasta podstawowa przemiana materii 

Choroby

• gorączka zwiększa zapotrzebowanie na energię średnio o 12% na każdy 1°C powyżej temperatury 37°C
• niedoczynność tarczycy obniża podstawową przemianę materii o 30-40%, co wyjaśnia problemy z utratą masy ciała chorujących osób. Jest to spowodowane trudnościami w ustaleniu zapotrzebowania na energię
• nadczynność tarczycy może spowodować zwiększenie podstawowej przemiany materii nawet o 80%

Ponadpodstawowa przemiana materii

Ponadpodstawowa przemiana materii to energia, która jest potrzebna do pracy mięśni (aktywność w ciągu dnia), trawienia, wchłaniania, transportu i wykorzystywania składników odżywczych oraz wytwarzania ciepła, czyli utrzymania stałej temperatury ciała. 

Co wpływa na ponadpodstawową przemianę materii?

Aktywność fizyczna

• aktywność fizyczna to każdy ruch wykonywany przez mięśnie szkieletowe- aktywność zawodowa, aktywność rekreacyjna, sport i zwyczajowe czynności dnia, czyli na przykład sprzątanie

Rodzaj pożywienia

• rodzaj spożywanego pożywienia wpływa na okresowe poposiłkowe nasilenie tempa przemiany materii. Spożywanie pokarmów, trawienie, wchłanianie, transport i zużywanie składników odżywczych to procesy, które wymagają energii. Ilość zużytej energii zależy od składu i ilość spożywanego pożywienia

• największy wzrost ponadpodstawowej przemiany materii wykazują białka (25%), następnie tłuszcze (5-10%), a najmniejsze węglowodany (<6%). Jest to swoiście dynamiczne działanie pożywienia, dlatego spożywanie tej samej ilości kalorii z różnych źródeł pokarmowych nie skutkuje spalaniem tej samej ilości kilokalorii

Temperatura otoczenia

• ponadpodstawowa przemiana materii zależy również od temperatury otoczenia. Długotrwałe przebywanie w obniżonej temperaturze wiąże się z większym zapotrzebowaniem na energię- około 100 kcal więcej na każde 5°C mniej
• krótkotrwałe, ale regularne przebywanie w niskiej temperaturze, jak na przykład morsowanie, również wpływa na zwiększenie ponadpodstawowej przemiany materii poprzez aktywację brunatnej tkanki tłuszczowej. 

Całkowita przemiana materii

Całkowita przemiana materii to suma podstawowej i ponadpodstawowej przemiany materii. 

Aktualnie istnieją dwa wzory do ustalenia wartości podstawowej przemiany materii:

1. Wzór Harrisa-Benedicta

Dla mężczyzn przyjmuje postać: 66,4730 + (13,7516 x masa ciała [kg]) + (5,0033 x wzrost [cm]) – (6,7550 x [wiek])

Dla kobiet natomiast: 655,0955 + (9,5634 x masa ciała [kg]) + (1,8496 x wzrost [cm]) – (4,6756 x [wiek])

2. Wzór Mifflina-St.Jeora

Dla mężczyzn przyjmuje postać: (10 x masa ciała [kg]) + (6,25 x wzrost [cm]) – (5 x [wiek]) + 5 

Dla kobiet natomiast: (10 x masa ciała [kg]) + (6,25 x wzrost [cm])  – (5 x [wiek]) – 161

---

Następnie żeby wyliczyć ponadpodstawową przemianę materii należy wziąć pod uwagę skład diety (swoiście dynamiczne działanie pokarmów) oraz poszczególne wydatki energetyczne wynikające z codziennych czynności, pracy i aktywności fizycznej. Niestety wyliczenie ponadpodstawowej przemiany materii w taki sposób jest bardzo skomplikowane i na co dzień nie stosowane, choć jest o wiele dokładniejsze, niż przyjęcie do obliczeń współczynnika aktywności fizycznej [PAL].

Współczynnik PAL określa poziom aktywności fizycznej danej osoby. Przyjmuje następujące wartości:

Całkowita przemiana materii będzie się kształtować w następujący sposób:

CPM = PPM x PAL 

gdzie:

CPM- całkowita przemiana materii

PPM- podstawowa przemiana materii

PAL- współczynnik aktywności fizycznej

Ze względu na konieczność oszacowania współczynnika PAL, całkowita przemiana materii często jest niedoszacowana lub przeszacowana, co ma swoje odzwierciedlenie w trudności ze zrzuceniem, szczególnie tych ostatnich, najtrudniejszych kilogramów.

Powyższe wzory nie uwzględniają składu diety, temperatury otoczenia oraz stanu zdrowia.

Wyliczanie zapotrzebowania kalorycznego u osób z niedoczynnością tarczycy nie powinno być przeprowadzane dokładnie w taki sposób, a raczej kaloryczność powinna być dobierana metodą prób i błędów, ponieważ podstawowa przemiana materii może być mocno zmieniona i wyliczenie jej za pomocą wzoru może całkowicie nie odzwierciedlać stanu faktycznego.

Na uwagę zasługuje również skład ciała. Duża masa mięśniowa, zarówno u mężczyzn, jak i kobiet przyczynia się do zwiększonego zapotrzebowania na energię. Dlatego osoby wytrenowane, umięśnione mogą z reguły jeść po prostu więcej. 

Odchudzanie

Żeby doszło do utraty masy ciała należy wprowadzić ujemny bilans energetyczny. Można to zrobić dwojako:

• wprowadzić redukcję spożywanych kilokalorii tj. od oszacowanej CPM odjąć 200- 700 kcal (ta ilość będzie zależała od stanu zdrowia, celu i aktualnej masy ciała) 
• zwiększyć aktywność fizyczną, co będzie jednoznaczne ze wzrostem CPM

Ujemny bilans energetyczny w każdym przypadku powinien skutkować utratą masy ciała. Powodem, dla którego tak się nie dzieje, jest błędne oszacowanie całkowitej przemiany materii. 

Ta zasada dotyczy każdego sposobu odżywiania, niezależnie od tego, czy jest to dieta ketogeniczna czy wysokowęglowodanowa. Niemniej jednak badanie z sierpnia 2020 roku pokazuje, że całkowita przemiana materii może być wyższa u osób na diecie niskowęglowodanowej. Są to jednak przesłanki, a badanie miało sporo ograniczeń.

Wybrane rośliny wpływające na całkowitą przemianę materii

Istnieją rośliny, które mogą zwiększyć wydatek energetyczny, a co za tym idzie przyspieszyć redukcję masy ciała lub pozwolić jeść więcej 🙂 O to niektóre z nich: 

• guarana
• opuncja figowa
• papryczka chilli 

Wpływ preparatów/suplementów z tymi surowcami jest jednak niewielki. 

Podsumowując wyliczenie zapotrzebowania energetycznego bywa trudne, a czasem niemożliwe. I choć warto wiedzieć, szczególnie na początku odchudzania, ile kilokalorii spożywamy, to samo liczenie ich i porównywanie ich do naszego oszacowanego zapotrzebowania nie zawsze jest konieczne i nie zawsze będzie skuteczne.

Warto przeczytać- Zmiany hormonalne w otyłości

Artykuł opracowany na podstawie książki Fizjologia Żywienia pod redakcją naukową prof. dr hab. n. med. Hanny Krauss