Ha az anyagcserét vizsgáljuk, egy 5 és egy 50 éves ember mintha nem is ugyanaz az organizmus lenne

Nincsen jövőnk tudomány nélkül, nincsen Qubit nélkületek. Támogasd a munkánkat!

Az egészséges testsúly fenntartásának évezredes receptje látszólag rendkívül egyszerű: ugyanannyi kalóriát kell bevinni, mint amennyit lead az ember. Aki több energiát juttat a szervezetébe, hízni fog, aki pedig kevesebbet, fogyni. Ám miközben az edzőteremben izzadó ember tudatában van annak, hogy éppen energiát éget, az általa elfogyasztott ételek és italok 55-70 százaléka valójában arra szolgál, hogy üzemanyaggal lássa el azokat a láthatatlan kémiai reakciókat, amelyek a testében zajlanak, hogy életben tartsák. 

Herman Pontzer evolúciós antropológus, az észak-karolinai Duke Egyetem docense szerint az anyagcseréről a testmozgással összefüggésben gondolkodunk, holott valójában azt fejezi ki, mennyit dolgoznak a sejtjeink. A teljes energiafelhasználásból kiderül, hány kalóriára van szüksége egy embernek ahhoz, hogy életben maradjon, de arról is árulkodik, hogyan funkcionál a test – tette hozzá Pontzer. „Nincs ennek közvetlenebb mutatója, mint az energiafelhasználás.”

Bár kutatók már hosszú ideje tanulmányozzák az anyagcsere működését, sokáig nem tudták elég pontosan megmérni ahhoz, hogy láthatóvá váljon, hogyan változik az ember élete során. Nem valóságos körülmények között, nem elég sok alanyon és túl kicsi életkori merítéssel végezték a vizsgálatokat. Világos, hogy minél nagyobb valaki, annál több sejtje van, annál nagyobb napi kalóriabevitelre van szüksége a test működtetéséhez. De az már fogasabb kérdés, hogy hogyan befolyásolja az energiafelhasználás mértékét az életkor, a nem, az életmód és egyes betegségek. 

Adatok híján az emberi anyagcseréről szóló feltételezések leginkább személyes megfigyeléseken alapulnak. Például hogy a kamaszkorban és a menopauza idején végbemenő hormonális változások felgyorsítják vagy lelassítják az anyagcserét, emiatt több vagy kevesebb kalóriára van szükség. Hogy a férfiak anyagcseréje jelentősen gyorsabb, mint a nőké, mivel könnyebben adnak le a súlyukból. Vagy hogy az energiafelhasználás a középkor tájékán csökken, ezáltal megindul a fokozatos és elkerülhetetlen súlygyarapodás. „Ma negyvenesként egészen máshogy érzem magam, mint huszonévesen. Ezt én is bevettem – mondta Pontzer. – Ám ezt a sok intuitív megfigyelést sosem alapozták adatokra, egyszerűen biztosnak tűnt, hogy így van.”

Azt hiszed, lassabban emésztesz, mint 25 évesen? Tévedsz

Egy augusztusban a Science-ben megjelent áttörő tanulmány azonban rámutatott, hogy nagyrészt téves volt, amit eddig biztosra vettek az anyagcserével kapcsolatban. Pontzer és több mint nyolcvan kutatótársa 6400 8 és 95 év közötti alany korábban gyűjtött adatait használta fel, súlyozva a testmérettel, valamint a zsír és az izmok arányával. Elemzésükből kiderült, hogy az emberi anyagcsere általában négy (vagy öt) elkülöníthető életfázison megy keresztül, amelyek a következők.

  • Az újszülöttek anyagcseréje a felnőttekére emlékeztet.
  • 1 hónapos koruk körül az anyagcsere jelentősen felgyorsul. A 9-15 hónapos korig tartó időszakban több mint 50 százalékkal nagyobb az anyagcsere sebessége, mint a felnőtteknél. Arányaiban olyan, mintha egy felnőtt mindennap elégetne 4000 kalóriát.
  • 1-2 éves kortól az addigi csúcs-energiafelhasználás csökkenni kezd, és ez a trend 20 éves korig folytatódik.
  • Körülbelül 20 éves korban kezdődik a stagnáló szakasz, amikor az energiafelhasználás nem változik – még a terhesség és a menopauza idején sem. Azaz a tanulmány szerint az ember 55 évesen ugyanolyan hatékonyan égeti el az energiát, mint 25 évesen.
  • 60 éves kortól az energiafelhasználás ismét csökken, és életünk végéig ez a tendencia folytatódik.

A kutatók megfigyelése szerint a férfiak anyagcseréje nem gyorsabb, mint a nőké, pusztán azért égetnek több kalóriát naponta (nemcsak a méretük miatt, hanem fajlagosan is), mert testükben nagyobb az izmok aránya, ami több energiát igényel, mint a zsír.

Vizsgálat izotópos vízzel

A tanulmány „az alapvető emberi fiziológia egyik kevésbé kiismert területével foglalkozik. Ez nemcsak az alap tudományos szempontok miatt fontos, hanem azért is, mert az anyagcsere – ahogy az energiát hasznosítjuk a testünkben – központi szerepet játszik a megbetegedés és a jóllét megértésében” – mondta a tanulmányban nem közreműködő Richard Bribiescas antropológus és evolúciós biológus, a Yale Egyetem professzora.

A kutatók már régóta képesek kiszámolni az elégetett kalóriák mennyiségét azzal a módszerrel, hogy megmérik a melléktermékként kibocsátott szén-dioxid mennyiségét. Ehhez a teszthez azonban olyan speciális feltételek szükségeltetnek, amiket általában csak laboratóriumban tudnak biztosítani, így eleinte a csak a nyugalmi anyagcserét tudták méréssel jellemezni. 

Csak az 1980-as években kezdték el embereken alkalmazni a „kétszeresen címkézett víz” nevű módszert, amellyel a napi rutinfeladatok elvégzése közben is lehetséges megmérni az energiafelhasználást úgy, hogy az alanyoknak adott víz hidrogén- és oxigénelemeit izotópokkal jelölik meg, tehát a neutronjaik számában lévő különbség teszi őket nyomon követhetővé. Miután a kísérleti alanyok megitták a megjelölt vizet, élik a szokásos életüket, de közben heti néhány alkalommal vizelet-, esetleg nyál- vagy vérmintát vesznek tőlük. Az energiafelhasználást úgy mérik, hogy megvizsgálják, milyen gyorsan választotta ki az alany a megjelölt hidrogénizotópokat, amik érintetlenül haladnak át a testen – szemben a megjelölt oxigénizotópokkal, amiknek egy része szén-dioxid formájában, a sejtanyagcsere melléktermékeként távozik. A hiányzó oxigénizotópok aránya jelzi a kutatóknak, hogy mennyi szén-dioxid szabadult fel, azaz mennyi kalóriát égetett el a test.

Utóbbi módszer azonban igen drága, és világszerte csak néhány laboratórium végez ilyen vizsgálatokat rendszeresen, mondta Jennifer Rood, a tanulmány egyik szerzője, a Louisianai Állami Egyetemhez tartozó Pennington Orvosbiológiai Kutatóközpont ügyvezető igazgatója. A jelölt vízzel végzett kísérletekbe általában kevesebb mint száz embert vonnak be, tehát túl keveset ahhoz, hogy az egész populációra nézve vonjanak le következtetéseket. 

Az érintett laboratóriumok azonban 2014-ben létrehoztak egy adatbázist a kétszeresen címkézett vízzel végzett mérések eredményeinek rögzítésére az elmúlt 40 évre visszamenőleg. A Science-ben megjelent tanulmányt ez az egyre bővülő adatbázis támasztja alá, amelyben 12 országból és kultúrából származó alanyok energiafelhasználási adatait rögzítették a tanzániai pásztoroktól a manhattani ingázókig. A tanulmánnyal egy időben megjelent kommentár szerzője, Rozaly Anderson orvosprofesszor szerint ilyen változatos és széleskörű adatok elemzésére eddig nem volt példa a témában.

Kulcs az öregedés megértéséhez?

A minta mérete és változatossága tette lehetővé, hogy a kutatók észrevegyék a közös jegyeket az anyagcserének a kor előrehaladtával történő változásaiban. A vizsgálatba bevont alanyok anyagcsere-jellemzői azonban ennek ellenére is nagy változatosságot mutattak, ami rámutatott arra, hogy a metabolikus ráta (BMR) mellett egyéb tényezők – például a genetikai örökség és az életmód – is befolyásolják, hogy kinek mekkora a napi energiafelhasználása. Emiatt lehetséges, hogy hasonló méretű és szokásokkal bíró emberek eltérő kalóriamennyiséget használnak fel adott idő alatt. Pontzer szerint egy nap, ha majd sikerül feltérképezni az emberi anyagcsere összes univerzális jellemzőjét, ezekre az eltérésekre is könnyebb lesz magyarázatot találni.

Az új tanulmány egy sor kérdést felvet: például hogyan befolyásolja a gyerekek gyorsabb és az idősek lassabb anyagcseréje az egészséges táplálkozás irányelveit vagy a gyógyszerek adagolását? Milyen kapcsolat van az anyagcsere 60 év körül jelentkező hanyatlása, illetve a krónikus betegségek növekvő gyakorisága között? Rood szerint „kell lennie valamiféle kapcsolónak, amitől az egy hónapos csecsemők hirtelen feltornásszák az energiafelhasználásukat”, a hatvanéveseknél pedig lelassul az anyagcsere. „Mik lehetnek ezek a kapcsolók? Szerintem ez a kulcs az öregedés megértéséhez.”

Mint Anderson elmondta, már piacon vannak olyan gyógyszerek, amelyek befolyásolják az emberi anyagcserét, és egérkísérletekben növelték az élettartamot. Egyes elméletek szerint az idősödő sejteknek azért nincs szükségük olyan sok üzemanyagra, mert már nem fordítanak annyi energiát a betegségek megelőzéséhez szükséges javító és karbantartó funkcióra. Bribiescas szerint ugyanakkor a metabolikus ráta egyszerű fokozása az idősebbeknél korántsem varázsszer a betegségek ellen, hiszen jelentősen megterheli a test többi rendszerét. Ha több energiát adnak a működésükhöz, lehetséges, hogy még gyorsabban omlanak össze, mondta a professzor.

Az viszont segíthet az egészség fenntartásában a különböző korosztályoknál, hogyha tudják, hogyan változik az anyagcsere a kor előrehaladtával. Bribiescas szerint „olyan, mintha hernyóállapotot vetnénk össze a kifejlett pillangóéval. Itt megmutatkozik, hogy teljesen más organizmus vagyunk öt- és ötvenéves korunkban.” Ez pedig ellentmond annak a tudományos felfogásnak, amely minden embert ugyanazon sejtek összességének tekint. „Ez a tanulmány több figyelmet irányít ezeknek a nüansznyi, mégis jelentős különbségeknek a megértésére.”

Járvány, klímaváltozás, forradalmak – mindez csak három dermesztő arca annak a felbolydult világnak, ami ránk vár. Lesz még neki jó pár. Ha teheted, segítsd a munkánkat, mi megháláljuk a bizalmadat, és ebben a nagy zavarodottságban hitelesen, alaposan és közérthetően magyarázzuk el, hogy a legégetőbb kérdésekre milyen válaszokat adnak a sárgolyó legnagyobb elméi. Maradj velünk. Támogatom a Qubit szerkesztőségét!

 Kapcsolódó cikkek a Qubiten: