Táplálkozásélettan
A tápanyagfelvétel célja: Nyersanyagok és energia biztosítása a test számára
Tápanyagok: Minden, ami nyersanyag vagy energiaforrás gyanánt szolgál; továbbá azon molekulák, amelyek a fentiek hasznosításához szükségesek (nyomelemek, víz, ionok, vitaminok).
Energiaegyensúly: energiabevitel = energiaveszteség ha +: raktározás ha -: a raktárok felélése
A tápanyagok típusai • Tápanyagcsoportok – Fehérjék, szénhidrátok, zsírok, vitaminok, ásványi anyagok, nyomelemek
• Víz • 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%
Tápanyagok (1) Víz, Szervetlen sók, Nyomelemek Szénhidrátok • 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 • Késleltetik a glükózfelszívódást, ami fokozza az inzulinérzékenységet – étkezés után kevésbé emelkedik a vércukorszint • Csökkenti a vér koleszterinkoncentrációját • Komoly szerepük van a testsúlyszabályozásban, 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
Tápanyagok (3) Fehérjék és aminosavak 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)
Hiánytünetek
A vitamin (Retinol) Biztosítja a: a látóbíbor szintézisét, az epithelstruktúrák épségét, a megfelelő foetalis fejlődést.
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) Hiánytünetek
B1 vitamin (Tiamin) „Co-carboxylase” – a proteindekarboxiláz enzim működéséhez (így a decarboxylatio folyamatához) elengedhetetlen (citromsavciklus).
Beriberi A szénhidrátmetabolizmus megáll a piruvát szintjén. polyneuritis (kakke)
szívelégtelenség (shoshin) 1929: Nobel-díj „az antineuroticus hatású vitamin” felfedezéséért Christiaan Eijkman-nak Az alkoholisták 40%-ában B1-hiány mutatható ki (polyneuropathia); ebből 3-10%-ban a cerebralis forma (Wernicke-encephalopathia).
B3 vitamin (Niacin,
Nikotinsav+Nikotinsavamid) A hidrogéntranszport fontos kofaktora (NAD and NADP)
Pellagra (3D betegség) Dermatitis Diarrhoea Dementia
Vízoldékony vitaminok (2) B12 vitamin (Cianokobalamin) Biztosítja a nucleoproteidek szintézisét, így elengedhetetlen a vvt-k képzéséhez
Hiánytünetek Vészes vérszegénység
Folsav Biztosítja a nucleoproteidek szintézisét, így elengedhetetlen a vvt-k képzéséhez „Magzatvédő” vitamin
A vvt-k érése zavart szenved Anemia
C vitamin (Aszkorbinsav) A kollagénszintézis alapvető feltétele, mivel szükséges a prolil-hidroxiláz működéséhez Antioxidáns
Skorbut Kötőszöveti gyengeség, szöveti bevérzések
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
Napi energiaszükséglet • Alapanyagcsere – 60-75% • Fizikai aktivitás – 15-30% • Specifikus dinámiás hatás – 5-10%
Energiaforrások: CHO Zsírok Proteinek
Energiahozam a Energiahozam a szervezetben kalóriabombában (Élettani haszonérték) (égéshő v. kalóriaérték / g) 17 kJ 17 kJ 40 kJ 40 kJ 17 kJ 24 kJ
17 kJ
CO2 + H2O
CHO 40 kJ Zsírok Proteinek Proteinek
17 kJ
CO2 + H2O 24 kJ
CO2 + H2O + Urea
CO2 + H2O + NO2 7 kJ
CO2 + H2O + NO2
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 O2 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/m2
A specifikus dinámiás hatás, diet induced thermogenesis (DIT) • A táplálkozással összefüggő folyamatok energiaszükséglete – A táplálékok felszívódása – A tápanyagok metabolizmusa – Raktározás CHO: Zsírok Proteinek: Vegyes diéta:
4-7% 2-4% 18-25% 8-15%
Respirációs hányados (RQ) RQ = termelt CO2 / fogyasztott O2 Glükóz C6H12O6 + 6 O2 = 6 CO2 + 6 H2O + 38 ATP 6 CO2/6 O2 = 1 Palmitinsav C16H32O2 + 23 O2 = 16 CO2 +16 H2O +129 ATP 16 CO2/23 O2 = 0,7 RQprotein RQvegyes RQagy
= = =
0,8 0,82 0,98
Fizikai aktivitás: RQ ( glikogénlebontás) Hosszantartó fizikai aktivitás: RQ ( zsírégetés)
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
Indirekt
Conductio
Respiratio
Convectio
Evaporatio, (verejtékezés)
Radiatio
Mi határozza meg a közvetlen hőleadás mértékét? Közvetlenül leadott hő = k × S × (TBőr – TKörnyezet) 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 TKörnyezet > TBőr!!!!! 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 β3 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) SET POINT = 37 °C
Bemenet:
Termoreceptorok (mag és köpenyhő is)
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
Válasz
A maghőmérséklet magasabb mint a set point
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? ÚJ SET POINT = 40 °C (!) Endogén pirogének
Hypothalamus (PGE2)
Exogén pirogének
Hőtermelés Hővesztés Vasoconstrictio Piloerectio Összegömbölyödés
Didergés Metabolikus aktivitás Szimp. aktivitás Akaratlagos mozgás
Hogyan szűnik meg a láz? SET POINT = 37 °C (újra) Aspirin
Hővesztés Vasodilatatio
Verejtékezés
Hypothalamus
A komfortzóna Q
Q*
T
T
T
A hőszabályozás lényege
Q
Q*
T
T
