...

O aplikácii MET/FLEX

Základné princípy fungovania Aplikácie MET/FLEX



Kliknite TU pre zobrazenie vzorového príkladu z reálnych dát, ako bude vyzerať výsledok z vášho spiroergometrického testu. Ak chcete vidiet postup, ako získať výsledok testu, pozrite si video TU. Ak chcete videť video prednášku z odbornej konferencie, kde aplikáciu MET/FLEX bližšie predstavujeme, kliknite SEM.
 

Stručné vysvetlenie dôvodov prečo je aplikácia MET/FLEX užitočná pre všetkých bez rozdielu (odborné a vedecké poznatky nižšie):

  • výška metabolického zdravia je najdôležitejšia informácia, ktorou by mal disponovať každý z nás, ak chce robiť kvalifikované rozhodnutia o svojom tele,
  • všetko, čo vo svojej životospráve robíme, čo jeme a ako sa hýbeme, ovplyvňuje funkčnosť nášho metabolizmu (“programujeme” ho),
  • analýza funkčnosti metabolizmu nám umožňuje nahliadnuť aj na funkčnosť nášho bunkového a mitochondriálneho zdravia (zdravé mitochondrie sú základným piliérom našej vitality),
  • funkčnosť metabolizmu sa dá analyzovať cez spiroergometrické prístroje (pokojová alebo záťažová spiroergometria),
  • zozbierané dáta sa dajú užitočným a zruzumiteľným spôsobom vyhodnocovať pomocou aplikácie MET/FLEX,
  • vďaka tejto analýze (a následnej metabolickej odpovedi) môžeme určiť stav:
  • na tvorbe energie (ATP) sa podieľajú 3 bioenergetické systémy (pomalý oxidatívny systém, rýchly glykolytický systém a rýchly fosfagenový systém),
    • pomalý oxidatívny systém môže zabezpečovať zdroje energie za prítomnosti kyslíka z tukov (beta-oxidácia, ketolýza), ale aj z cukrov (glykolýza, glykogenolýza) a percentuálnou kombináciou medzi nimi (viď hodnoty RER alebo RQ),
    • čím skôr začne jedinec pri fyzickej záťaži využívať cukrové energetické režimy (glykolytické, či už aeróbne alebo anaeróbne), tým nižšia je jeho metabolická trénovanosť, vyššia metabolická negramotnosť a telo zažíva vyšší metabolický stres. O to skôr môže u neho nastať metabolické zlyhanie pri fyzickej záťaži a laicky povedané: jedinec má silno pracujúci cukrový metabolizmus,
  • na základe týchto poznatkov je možné tvoriť personalizovanejšie odporúčania pre výživové a tréningové protokoly a strategicky ich prispôsobiť metabolickej realite jedinca (cieľ: dosiahnuť vyššie metabolické štandardy a metabolický wellness),
  • tieto zistenia v praxi využijú nielen tréneri, vrcholoví či amatérski športovci, ale aj ľudia s nadváhou, obezitou alebo všetci tí, ktorí chcú robiť kvalifikovanejšie rozhodnutia o svojom životnom štýle a zdravotne napredovať,
  • len to, čo sa dá odmerať, sa dá zlepšovať a bez dát sme len ďalšou osobou s názorom (niekedy skôr ilúziou).

 

 

Ak máte záujem o viac odborných alebo vedeckých informácií, môžete si ich preštudovať z nasledovného textu: 

 


OBSAH:

 


 

Mitochondrie a vstup do problematiky analýzy funkčnosti metabolizmu

Základným cieľom všetkých živých organizmov je zachovanie si života. Život existuje na rôznych úrovniach a jednu z najzákladnejších úrovní tvoria bunkové mitochondrie. Ide o veľmi malé organizmy (podobné baktériám) s vlastnou DNA, ktoré sa kedysi dávno naučili používať vysoko reaktívny plyn, akým je kyslík. V evolúcii života sa životaschopnosť mitochondrií udržať si život zlepšovala aj tým, že sa spájali s väčšími bunkami a začali tvoriť komplexnejšie štruktúry, formy a neskôr aj organizmy. Človek je najkomplexnejšia forma organizmu, pretože bol evolučným tlakom formovaný tak (prirodzená selekcia a náhodná mutácia), že si dokázal uchovávať najviac komplexnú genetickú, epigenetickú a imunologickú pamäť spomedzi všetkých živočíchov na tejto planéte. To viedlo k vysokej prispôsobivosti a kumulácií pohybových a intelektuálnych zručností, ktoré sa odovzdávali z generácie na generáciu. Takto cibrená schopnosť prežiť viedla aj k formovaniu kultúrnych poznatkov, ktorými nedisponujú žiadne iné živočíchy na tejto planéte, iba človek (homo sapiens). 

Lenže bez ohľadu na našu komplexnosť (ako organizmu), vždy bude platiť, že k najdôležitejším a najzákladnejším požiadavkám ľudského organizmu je transport životne dôležitého kyslíku do tkanív na podporu bioenergetických procesov v bunkových mitochondriách. Transport prebieha cez pľúca > krv > srdce > svaly > až po bunkové dýchanie pomocou mitochondrií. Druhou dôležitou činnosťou je efektívna eliminácia oxidu uhličitého, ktorý vzniká ako vedľajší produkt pracujúceho metabolizmu (nie len pri fyzickej záťaži). Definícia slova metabolizmus pochádza z Gréckeho slova metabolismos, čo znamená zmena. Prácu metabolizmu môžeme definovať ako:

  • chemický proces (látková premena) v živých organizmoch a bunkách (CIEĽ: zachovanie života),
  • rozdeľujeme na katabolizmus (rozpad) a anabolizmus (biosyntéza),
  • ide o súbor rôznych enzymatických krokov (metabolické dráhy),
  • najdôležitejším výstupom metabolizmu je ENERGIA (ATP).

V pokoji má metabolizmus minimálne energetické nároky. So stúpajúcou fyzickou záťažou začína byť potrebná aj zvýšená kardiovaskulárna a ventilačná práca, aby boli uspokojené energetické nároky pracujúcich svalov a ich bunkových mitochondrií. Tomu sa musí adekvátne prispôsobovať aj práca srdca, ciev či pľúc, aby sa metabolické požiadavky naplnili. A práve zvýšená aktivita metabolizmu je ideálna príležitosť na zisťovanie efektivity alebo naopak dysfunkcie pracujúceho metabolizmu ako celku.  

Efektivita metabolizmu (čiže aj bunkového a mitochondriálneho dýchania) sa dá odhaliť pomocou analýzy dýchacích plynov cez špeciálny prístroj ako napríklad Ganshorn PowerCube Ergo. Ten okrem týchto plynov zaznamenáva desiatky ďalších dôležitých dát (frekvenciu a objem vdychovaných a vydychovaných plynov, pulz, stupeň záťaže a iné), ktoré sa dajú spoločne kvantifikovať a štatisticky vyhodnocovať. Vďaka takejto komplexnej analýze sa dá zistiť, ktoré systémy metabolizmu fungujú bezchybne alebo kde nastávajú zásadné fyziologické defekty. Problémy môžu nastať v mitochondriách, pľúcach, v srdci, v okrajových alebo pľúcnych častiach dýchacej sústavy, svaloch alebo vo viacerých systémoch naraz. Vďaka týmto zisteniam sa dá navrhnúť optimálnejšia metabolická terapia alebo metabolický tréning, ktoré majú za cieľ zlepšiť nedostatočne pracujúce systémy metabolizmu. V preklade ide o metabolické programovanie, čo sa môže oi. diať aj pomocou výživových, tréningových či suplementačných protokolov, ktoré musia rešpektovať aktuálnu metabolickú realitu človeka. 

V medicíne sa tieto prístroje používajú od 80-tych rokov minulého storočia na diagnózu veľmi širokého spektra porúch orgánov či metabolizmu. Žiaden iný diagnostický test nedokáže neinvazívnym spôsobom analyzovať také široké spektrum chorôb či orgánov, ako práve spiroergometria, ktorej základy fungovania stoja na veľmi bohatých vedeckých poznatkoch [i]. V nasledovnej obrázkovej schéme si môžete pozrieť, ako takáto metabolická diagnostika funguje v praxi:

img

Poznámky k obrázku: Transport plynov z vnútorného (bunkového) dýchania do vonkajšieho (pľúcneho) dýchania a naopak. Ozubené kolesá predstavujú fyziologické komponenty organizmu (pľúca, srdce a krv, svaly a ich bunkové mitochondrie). Zvyšujúca sa požiadavka svalov po kyslíku (QO2) je zabezpečovaná transportom kyslíka z krvi (O2), čo má za následok zrýchľovanie dýchania i srdečného tepu. So zvyšujúcou sa svalovou záťažou sa zvyšuje aj produkciou oxidu uhličitého (CO2) ako katabolickej látky. Tak stúpajú nároky na prácu bunkového, svalového a celého kardiovaskulárneho systému. Pri mierne intenzívnej svalovej práci sa minútová ventilácia dychu (VE) a frekvencia dychu (f-ergo) zvyšuje priamo úmerne vzhľadom na produkciu CO2. Čím je svalová práca intenzívnejšia (submaximálna, maximálna), tým viac sa produkuje laktát, ktorý sa následne nestíha dostatočne rýchlo premieňať na pyruvát (zdroj energie). Preto sa hromadí v krvi a tkanivách, čím sa zvyšujú nároky kladené na bunkovú, srdcovo-cievnu a dýchaciu sústavu. Tieto zásadné metabolické zmeny sa odrážajú aj na produkcii dýchacích plynov (pomer medzi QO2 a QCO2), ktoré sú priamym odrazom vnútorného prostredia človeka.

  • [i]. Wassermann, et. all.: Excercise Testing and Interpretation. Including Pathophysiology and Clinical Applications, (Fifth Edition) 2012.

Poznatky nadobudnuté z diagnostiky by mali v praxi využívať nie len lekári a športoví fyziológovia u chorých ľudí či vrcholových športovcoch. Podľa nás je vhodné rozšíriť túto formu diagnostiky aj na bežných ľudí, ktorí majú záujem zlepšovať svoje metabolické zdravie a analyzovať svoju metabolickú realitu. Z nášho pohľadu je práve metabolická realita epicentrom rozhodovania o tom, aké výživové či tréningové zmeny by mal jedinec podstúpiť, pokiaľ si nechce spôsobovať ďalší metabolický stres či dokonca metabolické poškodenia

 


 

Kyslík, ATP a bioenergetické systémy v metabolizme človeka

Kyslík je nevyhnutný prvok pre tvorbu energie v ľudskom tele (ATP - adenosine triphosphate). Väčšina tejto energie sa tvorí práve za prístupu kyslíka. Organizmus produkuje ATP z metabolických substrátov, ktoré vznikajú z látok ako sú napríklad tuky, cukry či kreatínfosfát. Produkcia ATP vo svaloch je zabezpečovaná pomocou troch bioenergetických mechanizmov:

  • pomalý oxidatívny systém - energia sa vyrába v mitochondriách za prítomnosti kyslíka pomocou molekuly Acetyl-CoA. Táto molekula je vytvorená z metabolizmu tukov (triglyceridy, mastné kyseliny), sacharidov alebo ketónov. Sacharidy môžu pochádzať z interných zásob ako je svalový a pečeňový glykogén, alebo z externe prijatých sacharidov, ktoré sú dostupné napríklad vo forme glukózy (tyčinky, gély, atď).
    • systémy: aeróbna / pomalá glykolýza, beta-oxidácia,
  • rýchly glykolytický systém - energia sa vyrába v mitochondriách bez prítomnosti kyslíka pomocou molekuly pyruvátu. Ten je vytvorený z metabolizmu glykogénu, glukózy, laktátu alebo aminokyseliny alanín.
    • systémy: anaeróbna glykolýza, glykogenolýza,
  • rýchly fosfagenový systém - energia sa vyrába v sarkoplazme svalových buniek bez prítomnosti kyslíka z kreatínfosfátu.

Stupňujúce sa fyzické zaťaženie si vyžaduje, aby do tvorby ATP boli postupne zapojené všetky tri bioenergetické systémy. Na tvorbe ATP sa však podieľajú aj pľúca, srdce, krv, svaly a ich bunky i mitochondrie. Objem a intenzita práce týchto orgánov a systémov sa odvíja od výšky fyzického zaťaženia. So stúpajúcim zaťažením vzniká vyššia potreba generovania ATP, čo sa zabezpečuje prostredníctvom týchto troch bioenergetických systémov a každý sa inak podieľa na produkcii ATP (prepínanie medzi bioenergetickými systémami). A zároveň stúpa požiadavka na odstraňovanie katabolických produktov, ktoré vznikajú pri fyzickej práci (oxid uhličitý - CO2, laktát), čo sa odráža na vnútornom prostredí buniek (i mitochondrií). Vďaka tomu javu sa mení aj povaha vdychovaných a vydychovaných plynov, ich frekvencia, objem, srdcový pulz a iné dôležité sledované parametre, ktoré sledujeme a analyzujeme na spiroergometrickom vyšetrení. Tak napríklad:

  • ak aeróbny režim prebieha za pomoci beta-oxidácie, čiže za prítomnosti kyslíka a tukového paliva (mastné kyseliny, prípadne ketóny), prejaví sa to na dýchacích plynoch tak, že RER (respiratory exchange ratio) bude okolo 0,70 a menej, pretože pri tomto metabolickom režime telo produkuje minimum odpadu v podobe CO2 (oxidu uhličitého), produkuje sa najviac ATP, ale najpomalšie zo všetkých bioenergetických systémov,
    • na to, aby produkcia ATP mohla prebiehať cez beta-oxidáciu, musia byť na to vytvorené špecifické metabolické podmienky a to najmä nízka hladina glukózy a inzulínu v sére [i], 
    • čím do vyššieho percenta z maxima (VO2MAX) je jedinec schopný využívať tento bioenergetický systém (beta-oxidáciu namiesto glykolýzy), tým vyššou metabolickou flexibilitou a metabolickou trénovanosťou disponuje, zažíva menej metabolického stresu, má vyššie metabolické zdravie a limituje sa šanca na jeho metabolické zlyhanie
  • ak aeróbny režim prebieha za pomoci glykolýzy / glykogenolýzy (glykogén, glukóza) a beta-oxidácia ustupuje (spaľuje sa čoraz menej tukov), prejaví sa to na RER hodnotách údajom medzi 0,75 - 1,0 a vyššie:
    • čím vyššia je hodnota RER, tým viac sa do procesu tvorby ATP zapájajú cukrové zdroje energie. Konkrétne pri RER 0,80 je to orientačne 33% cukry a 67% tuky 
    • pri hodnote RER 0,85 sa na 50% zapájajú do bioenergetickej tvorby ATP tuky a na 50% cukry (nazývame to aeróbny bod zlomu - ABZ)
    • hodnota RER 0,85 a viac znamená, že na produkcii ATP sa už menej podieľa beta-oxidácia (zdroje tukov) a naopak nastúpila prevaha glykolýzy (glykogén, glukóza, laktát), ktorá má limitované “výrobné” kapacity (objem cukrov je v organizme výrazne limitovaný v porovnaní s tukmi),
    • nad RER 1,0 je takmer výhradným zdrojom energie svalový a pečeňový glykogén [iv], aj keď malé množstvo energie prakticky vždy pochádza aj z aeróbneho metabolizmu tukov a cukrov
    • čím skôr začne jedinec pri fyzickej záťaži využívať tieto cukrové energetické režimy (glykolytické či už aeróbne alebo anaeróbne), tým nižšia je jeho metabolická trénovanosť, vyššia metabolická negramotnosť, telo zažíva vyšší metabolický stres, a o to skôr môže nastať metabolické zlyhanie pri fyzickej záťaži a laicky povedané: jedinec má silno pracujúci cukrový metabolizmus.
img

Poznámka: horizontálna a vertikálna analýza tvorby ATP medzi aeróbnym a anaeróbnym bioenergetickým systémom a podlielom tvorby ATP v samotnom aeróbnom systéme (glykolýza verzus beta-oxidácia / ketolýza). Výsledok vľavo (červený kruh): negramotný jedinec, verzia vpravo (zelený kruh): flexibilný jedinec. Podľa analýzy je možné určiť skóre metabolickej efektivity metabolizmu (S-M-E), diagnostikovať možné prejavy a následne navrhnúť môžne riešenia:

Preto študovanie respiračných plynov, ich pomerov a bodov, v ktorých nastávajú dôležité metabolické zmeny, má význam pri analýze (dys)funkcií metabolizmu (obezita, kardiovaskulárne a ďalšie ochorenia), celkového zdravia a stavu fyzickej pripravenosti [ii], [iii], [iv], [v], [vi], [vii], [viii], [ix], [x]. Zároveň “prepínanie” metabolizmu medzi týmito bioenergetickými mechanizmami, v súvislosťou s objemom zaťaženia, nám napovedá akým stupňom metabolického zdravia jedinec disponuje, aká je jeho metabolická kondícia či metabolická flexibilita. Aj tu si môžete pozrieť parametre, ktoré sledujeme a vyhodnocujeme pri spiroergometrickom vyšetrení.

  • [i]. Stryer, Lubert (1995). "Fatty acid metabolism.". In: Biochemistry. (Fourth ed.). New York: W.H. Freeman and Company. pp. 603–628
  • [ii]. Barstow TJ, et al. Muscle energetics and pulmonary oxygen uptake kinetics during moderate excercise. J Appl Physiol. 1994;74:17421749
  • [iii]. Beaver WL, et al. Breath-bybreath measurement of true alveolar gas exchange. J Appl Physiol. 1981;51:1662-1675.
  • [iv]. Beaver WL, Wasserman K. Muscle RQ and lactate accumulation from analysis of the VCO2-VO2 relationship during excercise. Clin J Sport Med. 1991;1:27-34.
  • [v]. Patessio A, et al. Comparison of gas exchange, lactate and lactic acidosis threshold in COPD patients. Am Rev Respir Dis. 1993;148:622-626.
  • [vi]. Riley M, Wasserman K, Fu CP, et al. Muscle substrate utilization from alveolar gas exchange in trained cyclist. Eur J Appl Physiol. 1996;72:341-348
  • [vii]. Sue DY, Chung MM, Grosvenor M, et al. Effect of altering the proportion of dietary fat and carbohydrate on exercise gas exchange on normal subjects. Am Rev Respir Dis. 1989;139:1430-1434.
  • [viii]. Wasserman K, Breaver WL, Whipp BJ. Gas exchange theory and the lactic acidosis (anaerobic) threshold. Circulation. 1990;81(suppl I):II14-II130.
  • [ix]. American Thoracic Society / American College of Chest Physicians. ATS / ACCP Statement on Cardiopulmonary Exercise Testing. AM J Respir Crit Care Med. 2003;167:211-277
  • [x]. Wassermann, et. all.: Excercise Testing and Interpretation. Including Pathophysiology and Clinical Applications, (Fifth Edition) 2012. 

Analýza bioenergetických systémov a ich podielu na tvorbe ATP pri fyzickej záťaži 

Poznatky biochémie sú v mnohých smeroch ešte neúplné a neposkytujú všetky vysvetlenia o tom, ako funguje bioenergetika nášho metabolizmu (premena makroživín na energiu ATP). Najmä nie v otázkach prerozdelenia tvorby energie (ATP) z rôznych energetických systémov, ktoré sa na tvorbe energie podieľajú a činiteľov, ktoré vplývajú na ich prerozdelenie. Pretože máme tieto 3 rozdielne mechanizmy pre generovanie ATP a každý z nich má iný efekt na výmenu dýchacích plynov. To je predmetom analýzy a štatistického vyhodnocovania, ktorú nám umožňujú spiroergometrické prístroje [1]. Aby sa nám uľahčila práca pri analýze týchto spiroergometrických vyšetrení, pripravili sme túto aplikáciu MET/FLEX ktorá nám okrem fyzickej trénovanosti umožňuje analyzovať aj metabolickú odpoveď organizmu za fyzickú záťaž, čiže aj metabolickú trénovanosť.

Aj pomocou tohto prístrojov hľadáme vysvetlenia a odpovede, prečo jeden človek je schopný využívať do vysokého percenta (napríklad 80% z maxima) aeróbne pracujúci metabolizmus (tvorba energie pomocou kyslíku a to dokonca iba z tukových zdrojov energie: mastné kyseliny, ketóny), zatiaľ čo iný jedinec (možno rovnako fyzicky trénovaný), začne cukrové zdroje používať už veľmi skoro ako primárne palivo pre tvorbu ATP (napríklad už od 50% z maxima nastupuje výhradne glykolýza / glykogenolýza). 

Hľadáme odpovede ako sa dajú pozitívne ovplyvniť bioenergetické systémy v tele jednotlivca (pomalý oxidatívny systém a rýchly glykolytický systém). Bioenergetické systémy sa rozdielne podieľajú na tvorbe ATP u metabolicky flexibilnej osoby, než u metabolicky negramotného jedinca. Zásadný rozdiel je aj v pomere, v akom sa cukry a tuky podieľajú na tvorbe energie v samotnom pomalom oxidatívnom systéme (aeróbna / pomalá glykolýza verzus beta-oxidácia, lipolýza prípadne ketolýza) a do akého percenta z maxima (VO2MAX) sú tieto aeróbne systémy dominantne aktivované. Laicky opýtané: z akej “suroviny” (glukóza?, glykogén?, mastné kyseliny?, triglyceridy?, ketóny?) je naplnená potreba metabolizmu generovať ATP (energiu) v priebehu fyzického výkonu od 0 až po 100% z maxima (VO2MAX)? Na to nám pomáha odpovedať spiroergometrické vyšetrenie v súčinnosti s aplikáciou MET/FLEX. 

Tieto metabolické javy súvisia s metabolickou odpoveďou organizmu na záťaž. Tá sa zakladá na metabolickej realite jednotlivca a súvisí s aktuálnym stavom metabolickej flexibility alebo aj metabolickej negramotnosti. Dnes sa v oficiálnych pohľadoch zaujíma postoj, že u bežných ľudí 5/6 aeróbnej tvorby energie pochádza zo sacharidových zdrojov a 1/6 z tukových zdrojov [i], [ii], [iii]. 

  • [i]. Beaver WL, Wasserman K. Muscle RQ and lactate accumulation from analysis of the VCO2-VO2 relationship during excercise. Clin J Sport Med. 1991; 1:27-34.
  • [ii]. Cooper CB, Whipp BJ, Cooper DM, et al. Factors affecting the components of the alveolar CO2 output.O2 uptake relationship during incremental excercise in man. Exp Physiol. 1992;77:55-64.
  • [iii]. Sue DY, Chung MM, Grosvenor M, et al. Effect of altering the proportion of dietary fat and carbohydrate on excercise gas exchange on normal subject. Am Rev Respir Dis. 1989;139:1430-1434.

Prvé podobné poznatky a z nich vyplývajúce odporúčania pre vysokosacharidovú výživu, sa začali formovať od 60-tych rokov minulého storočia. Za najdôležitejší zdroj energie pre športovcov (nielen tých vytrvalostných) sa dodnes považujú potraviny bohaté na sacharidy, pretože tie vraj pomáhajú efektívne dopĺňať glykogénové zásoby vo svaloch i v pečeni [i], [ii], [iii]. 

  • [i]. Bergstrom J, Hultman E. Muscle glycogen synthesis after exercise: an enhancing factor localized to the muscle cells in man. Nature 1966;210:309–10. 
  • [ii]. Bergstrom J, Hermansen L, Hultman E, Saltin B. Diet, muscle glycogen and physical performance. Acta Physiol Scand 1967; 71:140–50. 
  • [iii]. American Dietetic Association, Dietitians of Canada, American College of Sports Medicine, Rodriguez NR, Di Marco NM, Langley S. American College of Sports Medicine position stand. Nutrition and athletic performance. Med Sci Sports Exerc 2009;41(3):709–31. 

V praxi sa však čoraz častejšie stretávame s fenoménom, kedy pomocou dlhodobých výživových zmien je možné získať inú metabolickú odpoveď organizmu človeka pri záťaži, ktorá je spojená s robustnou kapacitou organizmu adaptovať sa na nízkosacharidovú (pod 150 g sacharidov / deň), alebo až ketogenickú výživu (pod 50 g sacharidov / deň) [iv]. V takom prípade sa dominantným zdrojom energie nielen v pokoji, ale až do submaximálneho fyzického pásma (cca 80% z VO2MAX) stávajú práve tuky (mastné kyseliny, intramuskulárne triglyceridy a ketóny). Tento typ metabolizmu (laicky nazvaný aj ako tukový metabolizmus) sa vyznačuje vysokým stupňom metabolickej efektivity aj vďaka tomu, že extrémnym spôsobom šetrí svalový a pečeňový glykogén a preferuje palivo, ktorého je v organizme teoreticky nevyčerpateľné množstvo (zásoby podkožného tuku). 

Pomocou tejto aplikácie MET/FLEX hľadáme metodické cesty, ako sa dá z neefektívneho cukrového metabolizmu prepracovať k efektívnemu tukovému metabolizmu. Dnes však vieme, že na stav metabolizmu zásadným spôsobom vplýva nielen výživa a pomer makroživín (bielkovín, tukov, sacharidov), ale aj čiastočné hladovanie. Z poznatkov je známe, že prvá pozitívna metabolická zmena nastáva už za 4 týždne. Komplexná metabolická zmena, ktorá poukáže na vysoký stupeň metabolickej trénovanosti a metabolickej flexibility, však trvá niekoľko mesiacov [iv]. Toto je obdobie, ktoré celý bioenergetický mechanizmus potrebuje na to, aby sa adaptoval. Spolu s ním sa mení aj celý energetický metabolizmus mozgu [v] a táto komplexná metabolická adaptácia má veľmi podobné fyziologické črty, ako pri dlhodobom hladovaní [vi].  

  • [iv]. Volek JS, et al. Metabolic charakteristics of keto-adapted ultra-enduracne runners. Metabolism Clinical and Experimental. 2016;65:100-110.
  • [v]. Cahill GF, Aoki TT. Alternate fuel utilization by brain. In: Passonneau JV, Hawkins RA, Lust WD, Welsh FA, editors. Cerebral metabolism and neural function. Baltimore: Wil- liams & Wilkins; 1980. 
  • [vi]. Cahill GF. Fuel metabolism in starvation. Annu Rev Nutr 2006;26:1–22. 

Z týchto poznatkov je jasné, že ketóny sa za určitých metabolických podmienok (čiastočné hladovanie, nízkosacharidovéketogenické stravovanie), môžu stať  hlavným a bezpečným energetickým palivom pre takmer celé telo vrátane mozgu [1]. Aj vedecké poznatky naakumulované za posledných 10 rokov poukazujú aj na ich nezvyčajne silný terapeutický efekt [2], až [43], pričom ketogenické stravovanie ako terapia bola vytvorená už od roku 1924 Dr. Russellom Wilderom z Mayo kliniky. Aj dnes sa neustále hľadajú metódy, ako pomocou ketónov vytvoriť metodicky správne metabolické terapie, ktoré pomôžu odstraňovať metabolické poškodenia a ochorenia (diabetes, Alzheimer, Parkinson, epilepsie, rakovina a ďalšie). 

  • [1]. OIiver E. Owen. „Ketone Bodies as a Fuel for the a Brain during Starvation,“ Biochemistry And Molecular Biology Education Vol. 33, No. 4, 2005:346-251
  • [2]. Newman JC, Verdin E. β-Hydroxybutyrate: much more than a metabolite. Diabetes Res Clin Pract 2014;106(2):173–81. 
  • [3]. Stafstrom CE, Rho JM. The ketogenic diet as a treatment paradigm for diverse neurological disorders. Front Pharmacol 2012;3:1–8 [59]. 
  • [4]. Volek JS, Fernandez ML, Feinman RD, Phinney SD. Dietary carbohydrate restriction induces a unique metabolic state positively affecting atherogenic dyslipidemia, fatty acid partitioning, and metabolic syndrome. Prog Lipid Res 2008; 47(5):307–18. 
  • [5]. Thomas N. Seyfried, Roberto E. Flores, Angela M. Poff, and Dominic P. D’Agostino Cancer as a metabolic disease: implications for novel therapeutics. Carcinogenesis 2014.
  • [6]. Shukla SK, Gebregiworgis T, Purohit V, et al. Metabolic reprogramming induced by ketone bodies diminishes pancreatic cancer cachexia. Cancer & Metabolism. 2014;2:18. doi:10.1186/2049-3002-2-18.
  • [7]. Shimazu, Tadahiro et al. “Suppression of Oxidative Stress by Β-Hydroxybutyrate, an Endogenous Histone Deacetylase Inhibitor.” Science (New York, N.Y.) 339.6116 (2013): 211–214. PMC. Web. 6 Apr. 2016.
  • [8]. Sankar R, Sotero de Menezes M. Metabolic and endocrine aspects of the ketogenic diet. Epilepsy Research, 1999,37,191-201 
  • [9]. Vining EPG, Freeman JM, Ballabin-Gil K, et al. A multicenter study of the ef cacy of the ketogenic diet. Arch Neurol. 1998;55:1433-1437. 
  • [10]. Neal EG, Chaffe H, Schwartz RH, et al. The ketogenic diet for the treatment of childhood epilepsy: a randomised controlled trial. Lancet Neurol, 2008;7:500–6. 
  • [11]. Lefevre F, Aronson N. Ketogenic diet for the treatment of refractory epilepsy in children: a systematic review of ef cacy. Pediatrics,2000;105:E46. 
  • [12]. Kossoff EH, Zupec-Kania BA, Amark PE, et al. Optimal clinical management of children receiving the ketogenic diet: Recommendations of the international ketogenic diet study group. Epilepsia, 2009,50(2), 304-317. 
  • [13]. Sullivan, et al. Prevalence and severity of feeding and nutritional problems in children with neurological impairment: Oxford Feeding Study Developmental Medicine & Child Neurology, 2000, 42: 674–680 
  • [14]. Dominic P. D'Agostino, Raffaele Pilla, et al. Therapeutic ketosis with ketone ester delays central nervous system oxygen toxicity seizures in rats.  Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2013 May 15; 304(10): R829–R836.
  • [15]. Richard L. Veech, Britton Chance, Yoshihiro Kashiwaya, Henry A. Lardy andGeorge F. Cahill Jr. Ketone Bodies, Potential Therapeutic Uses. IUBMB Life. 2001 April; 51(4): 241–247.
  • [16]. Wilder RM. The effect of ketonemia on the course of epilepsy. Mayo Clin Bulletin, 1921; 2:307-308. 
  • [17]. Freeman JM, Kossoff EH, Freeman JB, et al. The Ketogenic Diet: Treatment for Children and Others with Epilepsy. 4 th ed. New York, Demos Medical Publishing, 2007. 
  • [18]. Bergqvist AG, Gallagher PR, et al. Fasting versus gradual initiation of the ketogenic diet: a prospective, randomized clinical trial of ef cacy. Epilepsia, 2005; 46(11): 1810-1819. 
  • [19]. Kim DW, Kang HC, Park JC, Kim H, et. al. Bene ts of the nonfasting ketogenic diet compared with the initial ketogenic diet. Pediatrics, 2004; 114:1627–1630. 
  • [20]. Bansal S, Cramp L, Blalock D, Zelleke T, Carpenter J, Kao A, et. al. The ketogenic diet: initiation at goal calories versus gradual caloric advancement. Pediatr Neurol, 2014; 50: 26-30. 
  • [21]. RamachandranNair R, Fabe J, Prasad N, Donner S, et.al. Safety and ef cacy of outpatient initiation of the ketogenic diet: Increasing accessibility and reducing wait times in the Province of Ontario. EpLink Research Project. 2015. 
  • [22]. Vaisleib II, Buchhalter JR, Zupanc ML, et. al. Ketogenic diet: outpatient initiation, without uid, or caloric restrictions. Pediatr Neurol, 2004 Sep; 31(3):198-202. 
  • [23]. Rubenstein J. Use of the Ketogenic diet in neonates and infants. Epilepsia, 2008;49:30-32. 2. Cole N, Pfeifer H, Thiele E. Initiating and maintaining the ketogenic diet in breastfed infants. ICAN: Infant Child Adoles Nutr, 2010;2:177-180.
  • [24]. Vanatta L, Zupec-Kania BA, Jarrar R. et al. Pancreatic enzyme therapy reduces high triglycerides in ketogenic diet patient. Third International Symposium; diet therapies for epilepsy & other neurological disorders. 2012: Abs 17. disorders Abstract 17. 
  • [25]. Kossoff EH, Zupec-Kania BA, Amark PE, et al. Optimal clinical management of children receiving the ketogenic diet: Recommendations of the International Ketogenic Diet Study Group. Epilepsia, 2009;50(2):304-317. 
  • [26]. Zupec-Kania BA, Aldez V, Montgomory ME, et al. Enteral and Parenteral Applications of Ketogenic Diet Therapy: Experience From Four Centers. ICAN. 2011;3(5):274-281.
  • [27]. Roan M. Management of Long-Term Ketogenic Parenteral Nutrition. ICAN. 2011;3(5):274-281. 11. Strzelczyk A, Reif PS, Bauer S, et al. Intravenous initiation and maintenance of ketogenic diet: Proof of concept in super-refractory status epilepticus. Seizure. 2013;22:581-583. 
  • [28]. Lin JJ, Lin KL, Chan OW, et al. Intravenous Ketogenic Diet Therapy for Treatment of Acute Stage Super-Refractory Epilepticus in a Pediatric Patient. Pediatric Neurology. 2014. 
  • [29]. O’Connor SE, Zupec-Kania BA, et al. The Ketogenic Diet for the Treatment of Pediatric Status Epilepticus. Pediatric Neurology 50; 2014: 101-103. 
  • [30]. Reger MA, Henderson ST, Hale C, et al. Effects of beta-hydroxybutyrate on cognition in memory-impaired adults. Neurobiol Aging, 2004; 25(3):311-4. 
  • [31]. Prins ML1, Fujima LS, Hovda DA. Age-dependent reduction of cortical contusion volume by ketones after traumatic brain injury. J Neurosci Res. 2005; 82(3):413-20. 
  • [32]. Appelberg KS, Hovda DA, Prins ML. The effects of a ketogenic diet on behavioral outcome after controlled cortical impact injury in the juvenile and adult rat. J Neurotrauma, 2009;26(4):497-506. 
  • [33]. Seyfried BT, Kiebish M, Marsh J, Mukherjee P. Targeting energy metabolism in brain cancer through calorie restriction and the ketogenic diet. J Can Res Ther, 2009;5:7-15. 
  • [34]. Klement RJ, Champ CE. Calories, carbohydrates, and cancer therapy with radiation: exploiting the ve R’s through dietary manipulation. Cancer Metastasis Reviews, 2014;33(1):217-29NB. 
  • [35]. Zhou W, Mukherjee P, Kiebish MA, Markis WT, Mantis JG, Seyfried TN. The calorically restricted ketogenic diet, an effective alternative therapy for malignant brain cancer. Nutr Metab (Lond), 2007;4:5. 
  • [36]. Poff AM, Ari C, Arnold P, Seyfried TN, D’Agostino DP. Ketone supplementation decreases tumor cell viability and prolongs survival of mice with metastatic cancer. Int. J. Cancer, 2014;135:1711–20. 
  • [37]. Nebeling LC, Miraldi F, Shurin SB, Lerner E. Effects of a ketogenic diet on tumor metabolism and nutritional status in pediatric oncology patients: two case reports. J Am Coll Nutr 1995, Apr;14(2):202-8. 
  • [38]. Maroon J, Bost J, Amos A, Zuccoli G. Restricted calorie ketogenic diet for the treatment of glioblastoma multiforme. J Child Neurol, 2013 Aug;28(8):1002-8. 
  • [39]. Rieger J, Bahr O, Maurer GD, et al. ERGO: A pilot study of ketogenic diet in recurrent glioblastoma. Int J Onc 2014;44(6):1843-1852. 
  • [40]. Fine EJ, Segal-Isaacson CJ, Feinman RD. Targeting insulin inhibition as a metabolic therapy in advanced cancer: a pilot safety and feasibility dietary trial of 10 patients. Nutrition, 2012;28:1028–35. 
  • [41]. Abdelwahab MG, Fenton KE, Preul MC, Rho JM, Lynch A, Stafford P, Scheck AC. The ketogenic diet is an effective adjuvant to radiation therapy for the treatment of malignant glioma. PLoS ONE, 2012;7(5):e36197. 
  • [42]. Kossoff EH et al. Optimal clinical management of children receiving the ketogenic diet: recommendations of the International Ketogenic Diet Study Group. Epilepsia. 2009 Feb;50(2):304-17. 
  • [43]. Sami A. Hashim, MD1 and Theodore B. VanItallie, MD. KETONE BODY THERAPY: From the Ketogenic Diet to the Oral Administration of Ketone Ester. Journal of Lipid Rresearch /2013/046599 

Ketóny ako “štvrtý” možný makronutrient vo výžive človeka

Z hore uvedených poznatkov sa zdá, že ketóny sú omnoho viac ako len zdravé metabolické palivo. Ich účinok na telo by sa dal z vyššie uvedených vedeckých poznatkov zhrnúť do nasledovných bodoch:

  • ketóny majú protikatabolický efekt (ochraňujú svaly pred katabolizmom a to aj v čase nedostatku jedla),
  • mohli by byť považované za 4. vnútorný makronutrient (tvorí ich pečeň z mastných kyselín, ktoré pochádzajú z podkožného tuku alebo z tuku prijatého priamo vo výžive),
  • metabolický výkon mitochondrií a ich produkcia ATP sa zvyšuje, ak sa ako dominantné palivo používajú ketóny,
  • ketóny pozitívne ovplyvňujú epigenetiku (chránia DNA),
  • ketóny sú čisté metabolické palivo a pri ich spaľovaní vzniká menej metabolického odpadu (voľných radikálov), v porovnaní so spaľovaním glukózy či tukov,
  • ketóny sú efektívnym palivom pre mozog, srdce, väčšinu tkanív a pre kostrové svalstvo (chránia mozog pri hypoglykémii),
  • ketóny môžu pomáhať pri hojení rán a zmierňujú zápalové procesy v tele,
  • ketóny zvyšujú antioxidačnú kapacitu buniek a prispievajú k zlepšeniu imunity,
  • ketóny dokážu nahradiť glukózu, ktorá nedokáže správne vyživovať mozog pri Alzheimerovej a Parkinsonovej chorobe (pri ketogenickom režime má mozog 2 až 3-krát viac energickej rezervy),
  • ketóny majú nasycujúci efekt (potláčajú pocit hladu a bez problémov je možné vydržať dlhú prestávku medzi jedlami a podávať fyzické výkony bez prijímania externej energie, čím sa jedinec stáva viac metabolicky trénovaný a metabolicky flexibilný),
  • ak telo prejde na ketónové “palivo”, ľahšie sa odstraňuje nadváha, obezita či iné metabolické poškodenia, pretože optimálnym spôsobom programujú fungovanie metabolizmu (metabolické zdravie, metabolická flexibilita, metabolický wellness)
  • ketóny zvyšujú úmrtie buniek napadnutých rakovinou.

Ako je vidieť, tieto benefity sú výhodné nielen pre chorých ľudí, ale takmer pre všetkých bez rozdielu (len veľmi malá skupina ľudí nedokáže využívať ketóny kvôli genetickej poruche). Ketóny sú veľmi užitočné pre športovcov a najmä pre ľudí s nadváhou. Zdá sa, že už aktuálny objem vedeckého poznania poukazuje aj na nové možnosti metabolickej terapie pomocou tohto “štvrtého” vnútorného makronutrientu - ketónov. Aby mohla pečeň produkovať ketóny, je nutné vytvoriť vhodné metabolické podmienky (v prvom rade nízke hladiny glukózy a inzulínu v sére). To je možné iba za predpokladu, že sa zásadným spôsobom zmení výživový protokol jedinca, ktorý začne preferovať dobre formulovaný nízkosacharidový alebo ketogenický výživový smer. Za slovným pojmom “dobre formulovaný” sa mieni v prvom rade prispôsobený jeho metabolickej realite. Podmienkou dobrého metabolického tréningu alebo metabolickej terapie je metabolická postupka. Úspešné výsledky týchto stratégií sa musia preukázať v metabolickej odpovedi jedinca na záťaž počas spiroergometrického vyšetrenia. 

Tukový metabolizmus u novorodencov a u cicavcov v prírode

Metabolické nastavenie, ktoré sa slangovo označuje aj akotukový metabolizmus, nie je nič nové ani prevratné. V prírode sa táto metabolická realita vyskytuje najmä u cicavcov, ktorí nežijú v blízkosti človeka. Zároveň aj výživa novorodenca by sa dala charakterizovať ako ketogénne stravovanie. Z toho plynie, že ako ľudia sme toto metabolické nastavenie mali k dispozícii už ako deti, ak sme boli kojení. Materské mlieko obsahuje: 

  • laktóza tvorí 70g na liter (7 %)
  • tuky tvoria 50g na liter (5 %)
  • oligosacharidy (prebiotikum) tvoria 15g na liter (1,5 %)
  • bielkoviny tvoria 8g na liter (okolo 1 %)
  • zvyšok je voda 

Po strávení, poskytuje materské mlieko nasledovný energetický pomer:

  • 54% z tuku (!!!)
  • 39% zo sacharidov
  • 7% z bielkovín

Z obsahu tukov majú najväčšie zastúpenie v materskom mlieku SAFA tuky (saturované) a MUFA tuky (mononenasýtené). Tie spolu tvoria okolo 80% obsahu z tukov v materskom mlieku (43% z celkového obsahu) a tie sa v pečení premieňajú aj na ketóny (hnacie palivo tukového metabolizmu). Ketóny slúžia ako hlavný zdroj energie pre veľký rastúci mozog. Hlava novorodenca tvorí 28% z veľkosti tela, ale spotrebuje až 74% z celkovo prijatej energie. Ketóny sú esenciálne pre prežitie novorodencov a zároveň majú imunitu podporujúci účinok, čo vieme už z hore nadobudnutých vedeckých poznatkov. Zdravý mozog obsahuje prirodzene vysoké množstvo cholesterolu (a ďalších tukov), ktoré sa u novorodencov tvoria takmer výlučne z ketónov. Akékoľvek aj mierne zvýšenie produkcie ketónov je esenciálne pre mozog a prežitie novorodenca. Preto saturované a mononenasýtené tuky (z ktorých si telo ketóny tvorí) by mali tvoriť najväčší podiel prijatej energie nielen u detí, ale v určitej miere aj u dospelých. Pri tomto metabolickom nastavení (tukový metabolizmus) sa nielen tuky prijaté vo výžive, ale aj tie v zásobách podkožného tuku premieňajú na efektívny zdroj energie (ketóny) využiteľnej pre celé telo. Niektoré ďalšie odborné zdroje k materskému mlieku si môžete pozrieť v nasledovných odkazoch: [1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9], [10], [11], [12], [13], [14], [15], [16], [17].

O tom, že najmä v prírode toto “tukové” metabolické nastavenie je dominantné nás učia zvieratá (predovšetkým veľké cicavce). Ich tráviaci trakt je prispôsobený na ketogenické stravovanie - čiže “štvrtý” (endogénny tvorený) makronutrend. Napríklad taká gorila, pojedajúca celý deň listy, konzumuje celulózu, ktorá je zdroj vlákniny. Tá sa v jej hrubom čreve fermentuje a počas tohto procesu vznikajú veľmi zdravé mastné kyseliny so stredne dlhým reťazcom (napr. kyselina butyrová). Aj u človeka môže fermentácia vlákniny tvoriť až 10% z celkového energetického “tukového” príjmu [i]. Čo majú teda metabolicky spoločné s človekom všetky cicavce ako vlci, psi, mačky, myši, gorily, ovce, kozy, dobytok? Zdá sa, že na prvý pohľad veľmi málo. Avšak bez ohľadu na to, čo tieto zvieratá skonzumujú (ak nie sú umelo dokrmované človekom, ale stravu si vyberajú sami) a dokonca bez ohľadu na to, či sú mäsožravce alebo bylinožravce, vždy to po spracovaní živín v ich tráviacom trakte vyzerá nasledovne (energetický pomer):

  • 0-16% sacharidy 
  • 15-25% bielkoviny
  • 56-77% SAFA a MUFA tuky
  • 1-11% PUFA tuky

Všetky tieto zvieratá preferujú veľmi podobnú “stravu”. Po celý svoj život sú pravidelne a pomerne často v čiastočnej alebo úplnej nutričnej ketóze (tukovom metabolizme). Môže to byť náhoda? Na to, aby si tieto zvieratá dokázali udržať svoj tukový metabolizmus plne funkčný (čiastočná alebo úplná ketóza), ich hrubé a tenké črevá sú dĺžkou adekvátne prispôsobené potrave, na akú sú adaptované (mäsožravce majú iný typ tráviaceho traktu ako bylinožravce):

 

Príklad rozdielnosti dĺžok tráviacich traktov:

  • Šimpanz: 57% hrubé črevo, 23% tenké črevo, 20% žalúdok
  • Gorila objem: 60% hrubé črevo, 15% tenké črevo, 25% žalúdok
  • Človek objem: 17% hrubé črevo, 67 tenké črevo, 16% žalúdok 

Pripájame aj odborné odkazy o tom, čo nás zvieratá učia o optimálnej výžive, a tukovom metabolizme [80], [81], [82], [83], [84], [85], [86], [87], [88], [89], [90], [91], [92], [93], [94].

Azda najviac zdokumentovaný tukový metabolizmus je u závodných Alijašských psov Husky, ktoré sú schopné podávať po dlhé hodiny submaximálny výkon a zároveň konzumovať vysoko tukovú a nízkosacharidovú výživu. Psy sú schopné prekonať 160 kilometrov každý deň 5 dní za sebou bez toho, aby im zásadným spôsobom ubudli zásoby glykogénu a to i napriek tomu, že bežia v submaximálnom pásme a dostávajú iba 15% energie zo sacharidových zdrojov [v], [vi]. Zdá sa že podobne robustné kompenzačné mechanizmy fungujú aj v metabolizme ľudí, ktorí dlhodobo preferujú nízkosacharidové alebo ketogenické stravovanie [vii]

  • [v]. McKenzie E, Holbrook T, Williamson K, Royer C, Valberg S, Hinchcliff K, et al. Recovery of muscle glycogen concentrations in sled dogs during prolonged exercise. Med Sci Sports Exerc 2005;37(8):1307–12. 
  • [vi]. McKenzie EC, Hinchcliff KW, Valberg SJ, Williamson KK, Payton ME, Davis MS. Assessment of alterations in triglyceride and glycogen concentrations in muscle tissue of Alaskan sled dogs during repetitive prolonged exercise. Am J Vet Res 2008;69(8):1097–103.
  • [vii]. Volek JS, et al. Metabolic charakteristics of keto-adapted ultra-enduracne runners. Metabolism Clinical and Experimental. 2016;65:100-110.

Zhrnutie výhod tukového metabolizmus 

Individuálne správne zostavená kombinácia výživových štýlov, najmä: low-carb a ketogénna výživa, čiastočné hladovanie, tradičná výživa (napríklad polievkové vývary), v niektorých prípadoch aj reštrikcia kalórií alebo back carb loading, ktorých stratégia vychádza z metabolickej reality jedinca, prinášajú (okrem hore spomenutých) aj nasledovné metabolické a zdravotné výhody:  

  • zlepšujú mitochondriálne a bunkové zdravie [1], [2], [3], [4], [5],
  • tvoria menej metabolického odpadu, menej zápalov i stresu (ROS, AGEs), zlepšujú detoxikačnú i antioxidačnú kapacitu tela [6], [7], [8], [9], [10], [11], [12], [13], [14], [15], [16],
  • znižujú riziko chronických ochorení alebo ich odstraňujú [17], [18], [19], [20], [21], [22], [23], [24], [25], [26], [27], [28], [29], [30], [31], [32], [33], [34], [35], [36], [37], [38], [39], [40], [41],
  • najúčinnejšie znižujú percento podkožného tuku a hladinu viscelárneho tuku [42], [43], [44], [45], [46], [47], [48], [49], [50], [51], [52], [53], [54], [55], [56], [57], [58], [59], [60], [61], [62], [63], [64], [65],
  • zlepšujú hormonálne zdravie (inzulínová a leptínová citlivosť) a regulujú apetít (zjete menej) [66], [67], [68], [69], [70], [71],
  • ochraňujú mozog, zlepšujú jeho schopnosť koncentrácie a optimalizujú najmä aeróbny fyzický výkon [72], [73], [74], [75], [76], [77], [78], [79].

Teraz máme dostatok poznatkov o tom, že orientovať sa na tukový metabolizmus a zmenu výživového protokolu je nielen zdravotne, ale čiastočne aj výkonnostne výhodné. Na to, ako si vytvoriť správny životný štýl, ktorý bude rešpektovať všetky vaše individuálne zvláštnosti a bude zlepšovať aj vaše metabolické zdravie, zaručené rady zatiaľ nemáme. Vieme vám pomôcť na základe našich poznatkov a skúseností, ale nie na základe objemu nadobudnutých vedeckých poznatkov, ktoré sú podporené objektívnymi dátami. A to je jedna z motivácií, pre ktorú sme túto aplikáciu MET/FLEX vyvíjali. 

Nástroje na kvantifikovanie metabolickej reality

Mnohí z vás uvažujete o cukrovom a tukovom metabolizme ako o čiernej a bielej. Skutočnosť je taká, že medzi silným cukrovým a silným tukovým metabolizmom je 50 odtieňov sivej (metabolické spektrum). Tento laický pojem si zapamätá každý, ale v laickom uvažovaní nechceme zotrvávať. Preto sme na stanovovanie metabolickej reality vytvorili túto aplikáciu MET/FLEX. Pomocou nej môžeme sledovať viaceré dôležité metabolické parametre, ktoré dokáže analyzovať spiroergometrický prístroj. 

Spiroergometria - odbornou skratkou aj CPET (Cardiopulmonary Excerxise Testing), je špeciálne odborné vyšetrenie, ktoré môžete absolvovať aj u nás na Slovensku. Ide o zber dát o ľudskom tele pomocou špeciálnych prístrojov (napríklad Ganshor PowerCube Ergo), ktoré sa na analýzu zdravotného stavu pacientov používajú od 80-tych rokov minulého storočia. Prístroj našiel neskôr uplatnenie aj pri analýze fyzickej trénovanosti športovcov, hoci ich obrovský potenciál sa v klinickej praxi stále minimálne využíva [i]. Okrem analýzy VO2MAX, aeróbnych či anaeróbnych prahov však prístroj zaznamenáva aj priebeh odpovede metabolizmu na fyzickú záťaž, čo sú omnoho dôležitejšie a užitočnejšie ukazovatele, ktoré poukazujú na metabolickú trénovanosť jedinca alebo jeho celkové metabolické zdravie

Za jeden test prístroj zozbiera priemerne 3000 dát a doteraz na trhu chýbali nástroje, ktoré nám v rozumnom čase dokázali poskytnúť zrozumiteľné výstupy z týchto dát. Preto vznikla táto nástrojová aplikácia MET/FLEX, ktorej cieľom je pomôcť širšej verejnosti analyzovať svoju metabolickú realitu, ktorú považujeme za najdôležitejší parameter, od ktorého sa majú odvíjať všetky výživové, tréningové či suplementačné stratégie alebo aj prípadné metabolické terapie.  

  • [i]. Simon A, et al. Standards for the use of cardiopulmonary excercise testing for the functional evaluation of cardiak patients: a report from the excercise physiology section of the European Assotiation for Cardiovascular Prevention and Rehabilitation. Europ J Cardiol. 2009;16:249-267.
  • [ii]. Thomas N. Seyfried, Roberto E. Flores, Angela M. Poff, and Dominic P. D’Agostino Cancer as a metabolic disease: implications for novel therapeutics. Carcinogenesis 2014

Sledované parametre pre analýzu metabolickej odpovede a metabolickej reality 

Pomocou aplikácie MET/FLEX sledujeme veľmi zaujímavé metabolické parametre, ktoré nám pomáhajú zisťovať ako človek metabolicky odpovedá na fyzickú záťaž. Umiestnenie týchto parametrov na osi od začiatku až po koniec záťaže nám napovedá, ako veľmi efektívny je metabolizmu človeka, z akých zdrojov energiu produkuje a kedy nastávajú veľmi dôležité body zlomu. Vďaka tomu dokážeme stanoviť:

Pri metabolickej diagnostike sledujeme umiestnenie a posun nasledovných metabolických ukazovateľov. Vedieť, kde sa nachádzajú tieto body zlomu (od začiatku po maximum záťaže), je užitočné nielen pre športovcov a ich trénerov, ale aj pre bežných ľudí či ľudí s nadváhou a obezitou:

  • VO2 MAX: maximálna spotreba kyslíka
  • VO2 ANP: spotreba kyslíka na úrovni anaeróbneho prahu na kg telesnej hmotnosti, generovanie ATP energie je sprevádzané už nadmernou tvorbou laktátu 
  • VO2 AP: spotreba kyslíka na úrovni aeróbneho prahu na kg telesnej hmotnosti, generovanie ATP energie nie je sprevádzané nadmernou tvorbou laktátu
  • FAT : ukazovateľ objemu spaľovaných tukov, triglyceridov, mastných kyselín, ketónov
  • CHO: ukazovateľ objemu spaľovaných sacharidov, glukózy, glykogénu, pyruvátu / laktátu
  • ABZ (aeróbny bod zlomu): metabolický stav, pri ktorom na 50% prebieha oxidácia tukov a na 50% oxidácia cukrov 
  • MFO-A (max FAT oxidation - absolútna): absolútna maximálna oxidácia tukov (predpokladá sa, že čím je vyššia, tým je silnejší tukový metabolizmus, a jedinec má väčšie množstvo zdravých / funkčných mitochondrií)
  • MFO-R (max FAT oxidation - relatívna): relatívna maximálna oxidácia tukov (detto ako absolútna, len sa prepočítava na hmotnosť jedinca)
  • F-E (FAT end): respiračný kvocient 1.0 - metabolický bod, kedy nastupujú cukry ako dominantný zdroj energie aj keď pravdepodobne sa v minimálnej miere používajú ako zdroj energie ešte aj tuky, jedna z metodík túto hodnotu RER 1,0 považuje za ANP (anaeróbny prah)
  • RER (respiratory exchange ratio): vypočítava z pomeru medzi vydýchnutým CO2 a vdýchnutým O2 v jednom nádychu / výdychu
  • RQ (respiratory quotient): určuje pomer medzi vyprodukovaným CO2 a spotrebovaným O2 na bunkovej úrovni
  • KETO (keto zóna): respiračný kvocient pod 0.7, stav metabolizmu, kedy sú dominantným zdrojom energie tuky / ketóny (lipolýza, beta-oxidácia, keto-genéza)
  • CHO-S (CHO start): respiračný kvocient nad 0,75, kedy sa do tvorby energie začínajú viac zapájať aj cukry, pri RER 0,75 tvoria približne 15 % energie
  • CHO-100%: respiračný kvocient nad 1.0, stav metabolizmu, kedy sú cukry výhradným zdrojom energie
  • ANP (%) z VO2 max: spotreba kyslíka na úrovni anaeróbneho prahu v % z max
  • AP (%) z VO2 max: spotreba kyslíka na úrovni aeróbneho prahu v % z max
  • HR max: maximálna pulzová frekvencia dosiahnutá počas testu
  • HR ANP: pulzová frekvencia na úrovni anaeróbneho prahu na kg telesnej hmotnosti 
  • HR AP: pulzová frekvencia na úrovni aeróbneho prahu na kg telesnej hmotnosti
  • ANP (%) z HR max: pulzová frekvencia na úrovni anaeróbneho prahu v % z max
  • AP (%) z HR max: pulzová frekvencia na úrovni aeróbneho prahu v % z max
  • Maximálny výkon: maximálny dosiahnutý výkon v poslednej dokončenej minúte testu
  • Výkon ANP: výkon na úrovni anaeróbneho prahu
  • Výkon AP: výkon na úrovni aeróbneho prahu
  • Laktát: koncentrácia laktátu v kapilárnej krvi, markér výšky metabolického stresu (hodnoty RER nad 1.0) 

Kritéria a štandardy pri budovaní tukového metabolizmu pre širokú verejnosť 

Len to, čo sa dá odmerať, sa dá zlepšovať. Pre účel zlepšovania a kvantifikovania metabolického zdravia, metabolickej flexibility, či metabolickej trénovanosti, sme vytvorili túto aplikáciu MET/FLEX. Tá v súčinnosti so špičkovými spiroergometrickými prístrojmi Ganshorn PowerCube Ergo dokáže vyhodnotiť, či vaše zmeny v životospráve (výživa, pohyb, iné) prinášajú očakávané metabolické výsledky. Dovolíme si tvrdiť, že metabolické zdravie je tým najdôležitejším ukazovateľom kvality vášho dnešného i budúceho zdravia. Z doteraz uvedených poznatkov, by sa dali ciele pre formovanie vyššieho metabolického zdravia pre širokú verejnosť zhrnúť do nasledovných bodov:

  • zvýšiť objem funkčnej svalovej hmoty (maximálne 15% podkožného tuku u mužov a 20% podkožného tuku u žien)
  • zvýšiť hustotu mitochondriálnej výbavy v pracujúcich svaloch (dosiahnuť aspoň na 30% z celkového objemu záťaže KETO-pásmo, MFO-A nad 1g tuku / min, ABZ dosiahnuť medzi 50 - 80% z VO2MAX),
  • zlepšiť distribúciu kyslíka (O2) do pracujúcich svalov, zlepšiť ekonomiku srdcovo-cievnej sústavy a posunúť produkciu laktátu (laktátová acidóza) až za 80% z VO2MAX,
  • dosiahnuť priemerné hodnoty RER 0,70 pri meraniach pokojového metabolizmu  

Tieto kritéria môžete považovať za štandardy, ku ktorým by sa mala priblížiť široká populácia, pokiaľ chceme znížiť náklady na zdravotnú starostlivosť a chorobnosť obyvateľov našej krajiny. K vyššiemu metabolickému zdraviu a silnejšiemu tukovému metabolizmu, je možné dopracovať sa cez tieto základné nástroje:

Dopad tukového metabolizmu na ekonomiku, produktivitu, kultúru stravovania či potravinovú sebestačnosť našej krajiny

Z hore uvedených poznatkov sa domnievame, že ak by sa nám podarilo drvivú väčšinu populácie “preprogramovať” na tukový metabolizmus, malo by to pozitívny vplyv na ekonomiku, produktivitu a možno aj potravinovú sebestačnosť našej krajiny. Realita by potom v našej krajine mala nasledovné kontúry:

  • ľudia fungujúci v tukovom metabolizme majú minimálny pocit hladu
  • ľudia fungujúci v tukovom metabolizme konzumujú stravu 1-2x za deň (maximálne 3x)
  • ľudia fungujúci v tukovom metabolizme nie sú pažravé kobylky, čo celý deň myslia na jedlo, môžu sa intenzívne koncentrovať na riešenie problémov a prakticky nikdy nezažívajú mentálnu hmlu
  • naopak ľudia fungujúci v cukrovom metabolizme sa strachujú čo budú opäť jesť o 2-3 hodiny, lebo inak by bez jedla “umreli” (hladofóbia), bez jedla nie sú schopní dobre myslieť, pracovať ani športovať a k tomu všetkému majú stolicu aj niekoľkokrát za deň 
  • ľudia fungujúci v tukovom metabolizme produkujú v každom ohľade menšiu environmentálnu stopu (konzum, odpady, plytvanie)
  • ľudia fungujúci v tukovom metabolizme dokážu byť metabolicky sebestační (flexibilita) a ich nastavenie tela umožňuje, aby sami seba “vyživovali” aj zo “štvrtého” makronutrientu - ketónov (tie telo použije namiesto glukózy, ketóny sa tvoria v pečeni z mastných kyselín, ktoré sa nachádzajú najmä v zásobách podkožného tuku)
  • ľudia fungujúci v tukovom metabolizme konzumujú veľmi mnoho zdravých tukov, čím paradoxne učia svoje telo tuky využívať ako hlavný zdroj energie
  • prepnutie metabolizmu na ketónové (tukové) palivo umožňuje ochraňovať svalovú hmotu (antikatabolický efekt), ketóny sú stabilnejšie palivo pre mozog, zároveň majú protizápalové efekty a mnohé ďalšie benefity, ktoré pomáhajú optimalizovať zdravotný stav obyvateľov krajiny
  • ľudia s tukovým metabolizmom sú schopní podávať fyzické výkony aj počas hladu bez toho, aby odpadávali a zažívali metabolické zlyhanie alebo mentálnu hmlu
  • priemerný muž a žena bez nadváhy má zásobu tukovej energie na niekoľko mesiacov
  • ľudia s nadváhou a obezitou majú zásobu tukovej energie na niekoľko kvartálov až jeden celý rok
    • príklad: naši tuční spoluobčania, ktorých je zhruba 2/3 populácie (zaokrúhlene rátajme “iba” 3 milióny ľudí), má priemerne na jednu osobu 30kg tuku = 270.000 kcal zásobnej energie / osoba (to je zdroj energie pre túto osobu na 77 maratónov, čiže v pokluse dojazd na 3240 kilometrov bez najedenia!)
    • 3 milióny našich spoluobčanov má cca 810.000.000.000 kcal energie uloženej v zásobách podkožného tuku (v zadkoch a bruchách)
    • navrhujeme založiť Ministerstvo Riadenia Zásob Podkožného Tuku pre našich nerozvážnych spoluobčanov, ktorí by túto energiu mohli produktívnejšie a hlavne zdravšie využiť, namiesto jej ďalšieho ukladania do opäť nevyužiteľnej zásoby v záchvate nerozvážneho konzumu (kobylky)
  • ľudia s tukovým metabolizmom preferujú poctivé kalórie (najmä zdravé tuky, kvalitné bielkoviny, zelenina, vývarové polievky), pretože práve tento typ kalórií má zásadný vplyv na stav ich metabolizmu:
    • tuky tvoria cca 60-70%, bielkoviny 15-20% a sacharidy 15-20% z celkového energetického príjmu
    • preferované tuky: bryndza, slanina, vnútornosti, maslo, smotana, orechy, kokosové produkty, avokádo, olivové produkty, semená, tučné mäsá a syry, plnotučné mliečne výrobky, 
    • preferované bielkoviny: mäso, vajcia, ryby, vybrané mliečne produkty,
    • zelenina: akákoľvek, 
    • preferované sacharidy: ryža, zemiaky, pšeno, quinoa, zelené banány, sladké zemiaky, ovos, pohánka, (najmä bezlepkové plodiny)
    • preferované polievky: silné vývary zo špikových a kĺbových kostí s ružičkovým kelom a morskými riasami
    • preferovaný pitný režim: čistá voda, káva s maslom, čaj s maslom
  • konzumácia tučných potravín odkláňa ekonomiku stravovania od tých potravinových zdrojov, ktoré sú závislé na petrochemickom priemysle a je možné orientovať sa na produkciu poctivých potravín, ktoré je možné vo väčšine vypestovať lokálne
    • ide najmä najmä o produkty z kukurice, sóje a pšenice, ktoré tvoria 80% ponuky potravín v našom potravinovom reťazci, cez ktoré nepriamo “pijeme” ropu (petrochemický priemysel prináša väčšínu environmentálnych, ekonomických, zdravotných a estetických problémov)
  • väčšina nami odporúčanách potravín pomáha optimalizovať zdravotný stav, je možné ich dopestovať / dochovať aj v našej krajine, čo podporí nielen ekonomiku a rast HDP (najmä stredného či východného Slovenska, kde je pôda vhodnejšia na chov či pestovanie), ale aj potravinovú sebestačnosť / samostatnosť našej krajiny
  • tukový metabolizmus je ekonomicky prijateľnejší stravovací režim najmä pre ľudí z nižšej a najnižšej triedy (slaninu, vajcia, smotanu, zeleninu si môže dovoliť každý)
  • ľudia s tukovým metabolizmom majú preukázateľne lepší zdravotný stav (antidiabetický, antirakovinový nástroj), sú menej odkázaný na verejné zdravotníctvo a menej zaťažujú štátny rozpočet našej krajiny 

Relevantnosť výsledkov a presnosť spiroergometrického prístroja  

Spiroergometrické prístroje neboli dizajnované len na sledovanie maximálnych hodnôt vo vrcholovom športe. Tieto drahé prístroje v hodnote auta strednej vyššej triedy sú medicínske zariadenia určené na komplexnú diagnostiku a analýzu toho, čo sa deje v tele pacienta počas záťaže. Podľa dysfunkčných reakcií tela v rôznej fáze záťaže sa dajú diagnosticky určiť rôzne poruchy a patologické prejavy metabolizmu [i].

  • [i]. Wassermann, et. all.: Excercise Testing and Interpretation. Including Pathophysiology and Clinical Applications, (Fifth Edition) 2012.

Presnosť metabolickej diagnostiky na týchto špeciálnych prístrojoch je ovplyvnená viacerými faktormi. V prvom rade je to metodická správnosť používania prístroja. Ak si však lekár alebo fyziológ stojí za hodnotami, ktoré nameral pri maxime (napríklad VO2MAX), tak akýkoľvek iný údaj (či už priamo meraný alebo dopočítaný prístrojom), je relevantný prakticky na 100%. Na to, aby prístroj poskytoval presné výsledky, je potrebné zachovať tieto kroky:

  • prístroj musí používať riadne vyškolená osoba,
  • všetky časti prístroja musia byť udržiavané a v riadnej prevádzke,
  • plynová bomba musí mať presné zloženie kalibračných plynov (zlozenie 15%O2, 5%CO2, zvyšok N2). 

Za uvedených podmienok je prístroj presný a vhodný aj pre akékoľvek odborné či vedecké skúmania. Na to, aby sa dali porovnávať jednotlivé testy navzájom, je dôležitá katalogizácia záťažových protokolov a ich správny výber, aby sa stretli fyzické aj metabolické maximá sledovaného jedinca. Na odhalenie maximálnej metabolickej aj fyzickej kondície je vhodné, aby jeden človek absolvoval dva záťažové fyzické testy a jeden pokojový test pre stanovenie miery pokojového metabolizmu. 

Tak napríklad protokol, v ktorom sa stupňuje záťaž každú 1 minútu o cca 15 až 25W, je vhodný najmä na: 

  • analyzovanie maximálnej fyzickej kondície 
  • určovanie anaeróbneho prahu (ANP), VO2MAX a ostatných parametrov, ktoré sa s tými hodnotami spájajú (pulz, rýchlosť, Watty, atď)
  • ostatné metabolické parametre (ABZ, KETO-pásmo, F-E, MFO-A, MFO-R a RER, ktorý poukazuje na objem spaľovaných tukov a cukrov v danom čase), majú orientačne 80% výpovednú hodnotu
  • je však pravdepodobné, že až po hodnotu anaeróbneho prahu (ANP) by mohli mať všetky metabolické ukazovatele výpovednú hodnotu 90-95% 
    • hodnoty RER sú veľmi podobné ako pri pomalšom protokole (odchýlka cca 5 pulzov)
  • za ANP hodnotou ich výpovedná hodnota klesá orientačne na 50-70%.

Protokol pomalší, v ktorom sa bude stupňovať záťaž každé 2 minúty povedzme o 25 až 30W, je vhodnejší na: 

Veríme, že praxou sa dopracujeme k najlepším metodickým riešeniam a protokolom na odhaľovanie maximálnej fyzickej i metabolickej kondície, ktoré majú svoje špecifiká. Dobrá správa je však tá, že aj keby RER hodnoty boli presné hoci len na 80%, tak u všetkých ľudí pri tom istom protokole, majú sledovaní jedinci vždy rovnakou odchýlku, takže ich môžeme navzájom plnohodnotne porovnávať. 

Ak vás zaujímajú metodické, algoritmické, štatistické a výpočtové mechanizmy, aké pri vyhodnocovaní spiroergometrických dát v aplikácii MET/FLEX používame, v tejto sekcii si môžete naštudovať všetky technické podrobnosti. Aplikácia MET/FLEX je otvorená platforma, do ktorej zlepšovania sa môžu zapojiť všetci odborníci, ktorí majú záujem jej funkcie vylepšovať, pretože ju sami chcú používajú vo svojej praxi.  

Ciele aplikácie MET/FLEX:

  • zjednotenie testovacích spiroergometrických protokolov v SK, CZ a neskôr aj EU (štandardizovaný katalóg protokolov),
  • budovať najväčšiu svetovú databázu spiroergometrických vyšetrení, ktoré budú štandardizované, kategorizované a vhodné na ďalšie vedecké skúmania a štatistiky,
  • vytvoriť užitočný nástroj na overovanie metabolickej terapie a správnosti metabolického tréningu (databáza, štatistika, algoritmy),
  • vytvoriť nástroj, pomocou ktorého je možné presne kvantifikovať metabolickú realitu jedinca, ktorá zohráva ústrednú úlohu v rozdielnych fyziologických reakciách jedinca na rôzne výživové či tréningové protokoly, 
    • čiže dať do rúk vedeckým teamom nástroj, pomocou ktorého môžu svoje výskumné skupiny efektívnejšie homogenizovať a priradiť svojim výsledkom objektívnejšie stanoviská, 
  • hľadáme odpovede, ako sa dajú výživou i pohybom pozitívne ovplyvniť bioenergetické systémy v tele jednotlivca (pomalý oxidatívny systém a rýchly glykolytický systém) tak, aby sa inak podielali na prerozdelení generovania ATP
    • aplikáciu MET/FLEX chceme používať na overovanie správnosti výživových, tréningových či suplementačných protokolov,
  • nájsť odpovede na niektoré hypotézy, ktoré sa týkajú výskumu a kvantifikovania práce tukového metabolizmu, napríklad:

 

Prejdite na ďalšie podstránky a zaujímavé informácie:

 

scroll-top

Tieto stránky využívajú Cookies. Prečítajte si informácie o tom, ako používame cookies na týchto webových stránkach.

Rozumiem