Dotazy a odpovědi

0116 Kdy spalujeme sacharidy a kdy tuky?

Dotaz:

Lidský organismus může jako primární zdroj energie využívat sacharidy, jak je tomu při dnešní běžné stravě, anebo tuky, jako je tomu u keto diet. A moje otázka zní – při jakých podmínkách dochází k „přepnutí“ organismu ze sacharidů na tuky? V různých vědeckých literaturách jsem totiž narazila na různé odpovědi a ráda bych v tom měla jasno, abych nešířila misinformace.

Minutová odpověď:

1)

Ve skutečnosti naše tělo jako primární zdroj energie nevyužívá sacharidy. Naopak, v běžných situacích „pálí“ většina z nás za účelem zisku energie tuky.

2)

Faktorem, který ovlivňuje poměr, v jakém využíváme sacharidy a tuky jako zdroj energie, je dostupnost kyslíku v tkáních.

Celá odpověď:

Odpověď krátká

Ve skutečnosti naše tělo jako primární zdroj energie nevyužívá sacharidy. Naopak, v běžných situacích „pálí“ většina z nás za účelem zisku energie tuky.

Faktorem, který ovlivňuje poměr, v jakém využíváme sacharidy a tuky jako zdroj energie, je dostupnost kyslíku v tkáních.

Sportovci to dobře znají: dokud jsme schopni u cvičení mluvit a příliš se nezadýcháme (tedy nedochází nám kyslík), jsme v aerobní zóně a spalujeme tuky. Jakmile se začneme zadýchávat a cvičení se stane náročnějším, začneme se postupně dostávat do anaerobní zóny, kde nestíháme zásobovat metabolismus kyslíkem, a začínáme preferenčně spalovat sacharidy, tedy hlavně svalový glykogen.

Spalování sacharidů tedy přichází na řadu až tehdy, kdy jsme vystaveni takové fyzické zátěži, kterou nejsme schopni „udýchat“. Ze sacharidů jsme totiž schopni získat energii i v situaci, kdy máme nedostatek kyslíku.

Proč tomu tak je, si vysvětlíme v odpovědi dlouhé

Odpověď dlouhá

Častým neduhem, který provází většinu odpovědí na vaši otázku, je argumentace „tkáněmi, které kyslík potřebují“, a zároveň nepochopení mechanismů regulace metabolismu.

Všichni tak nějak máme v povědomí, že mozek přece potřebuje cukr, aby fungoval. Všichni jsme taky někdy slyšeli, že cukr je rychlý zdroj energie.

Obojí přitom platí, ale ne tak, jak bychom si mysleli.

Každý člověk musí přijímat energii (a stavební látky) ve formě potravy.

Náš oběd je v trávicím traktu rozložen na prvočinitele a v tenkém střevě vstřebán, přes pár mezikroků, do krve.

Sacharidová (a v menší míře také bílkovinná) složka potravy nám zvedne krevní cukr, tedy glykemii. Tuková složka nám zvedne obsah tuku v krevní plazmě. Proteinová složka se postará o to, že v naší krvi plavou aminokyseliny.

Vysoké koncentrace těchto prvočinitelů v naší krvi nejsou příliš žádoucí, neboť umí dělat různou neplechu, v jejímž důsledku se z nás mohou třeba stát cukrovkáři.

Na zvýšení glykemie (koncentrace krevního cukru) naše tělo reaguje vyloučením inzulinu, hormonu, který má za úkol nastrkat přebytečnou glukózu z krve do tkání, které ji umí skladovat – což jsou hlavně svaly a játra. Inzulin je současně velmi důležitým hormonálním regulátorem hospodaření s energií a stará se například o to, aby se z tukové tkáně neuvolňoval do krve nadbytek tuků.

Glukóza je ve svalech a játrech skladována ve formě glykogenu, tedy dlouhého řetězce glukózových molekul spojených za sebou. Svalový glykogen slouží jako zásobárna energie pro svaly. Jaterní glykogen slouží jako zásobárna glukózy pro případ, že bychom hladověli a bylo by potřeba udržet stabilní hladinu cukru v krvi.

Co když už se do jater další glukóza nevejde?

Játra i svaly mají ovšem omezenou kapacitu, do které mohou nacpat novou glukózu získanou ze stravy. Jsou-li zásobárny plné, s glukózou se musí něco udělat – a o to se postarají játra tím, že z milého cukru vyrobí tuk v procesu de novo lipogeneze.

Tukových zásob může mít totiž tělo téměř neomezeně, jak většina z nás již někdy poznala.

Tuk, který nám plave v plazmě, je přitom směřován tamtéž – tedy do tukové tkáně.

Jsme-li v kalorické rovnováze, tedy ve stavu, kdy za nějakou dobu spotřebujeme tolik energie, kolik přijmeme ve formě potravy, máme plné sklady glykogenu i tuku. Nic nám nikde nepřibývá, ani neubývá.

Jsme-li v kalorickém deficitu, znamená to, že čerpáme ze zásob více, než do nich posíláme, a hubneme.

Jsme-li v kalorickém nadbytku, znamená to, že do zásob posíláme více, než z nich bereme – a přibíráme.

Podstatné je, že většinu tuku a cukru spáleného na energii bere naše tělo ze zásob. Nikoli přímo z potravy.

Dále je třeba zdůraznit, že nikdy nespalujeme na energii jen jednu věc. Tedy jen tuk, nebo jen glykogen. Vždycky se jedná o kombinaci obojího, s nemalým přispěním dalších věcí (jako jsou aminokyseliny, laktát a ketony).

Hezky to ilustruje tzv. respirační kvocient (Respiratory Quotient, RQ). Ten nám na základě množství vdechovaného kyslíku a vydechovaného oxidu uhličitého říká, jaký mix energetických zdrojů tělo aktuálně využívá.

Zmínili jsme se o tom, že existují tkáně, které pro svůj provoz vyžadují cukr. Nejznámějšími příklady jsou erytrocyty (červené krvinky), některé nervové buňky a buňky nadledvinek.

Erytrocyty nejsou vůbec schopny využít kyslík pro výrobu energie. Je paradoxní (a nebo naopak chytře vymyšlené!), že buňky, které se starají o transport kyslíku po těle, ho nejsou schopny využívat.

S nervovými buňkami je to natolik složité, že se nebudeme pouštět do detailů. Řekněme jen, že neurony jsou v mozku „krmeny“ astrocyty, jiným typem mozkových buněk, které slouží mimo jiné proto, aby neuronům „předžvýkaly“ glukózu a mastné kyseliny.

Neurony mají totiž důležitější funkce než starat se o svou vlastní potravu, a příroda to vynalezla tak, že jim nadělila pomocníky ve formě astrocytů, které neurony krmí co nejjednoduššími metabolity tak, aby byla práce neuronů minimalizována.

Jak je zajištěno, že erytrocyty a mozek dostanou svou porci glukózy?

O několik řádků výše jsme psali o tom, že glykogen je možno ukládat i v játrech.

Jaterní glykogen slouží pro případy, kdy člověk hladoví a hladina glykemie by mu mohla nebezpečně klesnout. Pokud se tak stane, játra začnou (primárně v odpovědi na zvýšené hladiny hormonu glukagonu) uvolňovat glykogen do krevního oběhu, a tím udržují koncentraci krevní glukózy okolo oněch sladkých 5 mM, které všichni známe jako „normální glykemii“.

Je to koncentrace, která je dostatečná pro všechny tkáně.

Navíc v situacích, kdy je člověk delší dobu bez jídla, případně jen s velmi omezeným množstvím sacharidů ve stravě, dochází k tomu, že mozek ve větší míře využívá jako zdroj energie tzv. ketolátky, a snižuje tak svou spotřebu glukózy (odhaduje se, že si takto mozek vystačí s přibližně 50 gramy glukózy denně).

Co se stane, když játrům dojde glykogen?

Jiné tkáně, jako jsou například játra a ledviny, umí glukózu vyrobit – například z aminokyselin, laktátu a glycerolu. Říká se tomu glukoneogeneze.

Aminokyseliny (alanin, glutamin) pro tento proces se mohou vzít buď z proteinů, které máme k obědu, anebo z našich svalů. Naše svaly jsou totiž pro tělo něco jako sklad aminokyselin.

Navíc, proces glukoneogeneze probíhá neustále, 24 hodin denně, 7 dnů v týdnu, a nikoliv jen při sníženém příjmu sacharidů, jak se často traduje.

Ale to už je na jindy.

Za spolupráci na odpovědi patří velké díky Honzovi Vyjídákovi,
za Zeptej se vědce zpracovali Adam a Anna

Použité zdroje

  • FRAYN, Keith. Metabolic Regulation: A Human Perspective. 4th Edition. Wiley-Blackwell, 2019. ISBN 978-1-119-33143-8.
  • JENSEN, Jorgen. The Role of Skeletal Muscle Glycogen Breakdown for Regulation of Insulin Sensitivity by Exercise, Front Physiol. 2011; 2: 112, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/labs/pmc/articles/PMC3248697/
  • KREJČÍ, Hana. Nízkosacharidová strava v léčbě diabetes mellitus, Vnitřní lékařství 2018, 64 (7-8) 742-758, https://casopisvnitrnilekarstvi.cz/pdfs/vnl/2018/07/07.pdf
  • PONTZER, Herman. Burn: The Misunderstood Science of Metabolism. Penguin Books, 2021. ISBN 9780241388426.
  • Gatto, Jr, and Lubert Stryer. Biochemistry. Ninth edition. New York: W.H. Freeman/McMillan Learning, 2019.
  • Remesar X, Alemany M. Dietary Energy Partition: The Central Role of Glucose. Int J Mol Sci. 2020;21(20):7729,
  • Dietary Energy Partition: The Central Role of Glucose
  • BÉLANGER, Mireille, Igor ALLAMAN a Pierre J. MAGISTRETTI. Brain Energy Metabolism: Focus on Astrocyte-Neuron Metabolic Cooperation. Cell Metabolism [online]. 2011, 14(6), 724-738,
  • Brain Energy Metabolism: Focus on Astrocyte-Neuron Metabolic Cooperation – ScienceDirect
  • Patel H, Kerndt CC, Bhardwaj A. Physiology, Respiratory Quotient. StatPearls [Internet] 2021. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK531494/
  • VILLINES, Zawn. How does the body digest fat?. Medical News Today. 2021.
  • https://www.medicalnewstoday.com/articles/fat-digestion#fat-digestion

Odpovídali

(Ústav hematologie a krevní transfuze)