Μεταβολισμός: Εάν έχετε αφιερώσει χρόνο κάνοντας κύλιση στις γωνιές υγείας και ευεξίας των social media, πιθανότατα θα συναντήσετε πολλά προϊόντα που ισχυρίζονται ότι βελτιώνουν τον μεταβολισμό σας. Τι ακριβώς είναι όμως ο μεταβολισμός σας; Όλα σε όσα εκθέτετε το σώμα σας—από τον τρόπο ζωής έως έναν αερομεταφερόμενο ιό— επηρεάζουν τα φυσικά σας χαρακτηριστικά, όπως η αρτηριακή σας πίεση και τα επίπεδα ενέργειας. Μαζί, αυτά τα βιολογικά χαρακτηριστικά αναφέρονται ως ο φαινότυπός σας. Και το βιολογικό σύστημα που επηρεάζει πιο άμεσα τον φαινότυπό σας είναι ο μεταβολισμός σας.
Έτσι, εάν τρώτε κάτι, παίρνετε φάρμακα, καπνίζετε ή ασκείστε, ο μεταβολισμός σας είναι υπεύθυνος για τη μεταφορά αυτών των βιολογικών πληροφοριών σε όλο το σώμα σας για να προσαρμοστεί. Ο μεταβολισμός είναι μετατροπή ενέργειας Ο μεταβολισμός σας αποτελείται από ένα δίκτυο δεκάδων χιλιάδων μορίων και πρωτεϊνών που μετατρέπουν την τροφή που τρώτε σε ενέργεια και δομικά στοιχεία που χρησιμοποιεί το σώμα σας για να κινηθεί, να αναπτυχθεί και να επανορθωθεί. Σε χημικό επίπεδο, ο ενεργειακός μεταβολισμός ξεκινά όταν τα τρία μακροθρεπτικά συστατικά —υδατάνθρακες, λίπη και πρωτεΐνη— διασπώνται άτομο προς άτομο για να απελευθερωθούν ηλεκτρόνια από χημικούς δεσμούς. Αυτά τα ηλεκτρόνια φορτίζουν συστατικά στα κύτταρα που ονομάζονται μιτοχόνδρια. Παρόμοια με το πώς λειτουργούν οι μπαταρίες, τα μιτοχόνδρια αξιοποιούν αυτό το ηλεκτρικό δυναμικό για να δημιουργήσουν μια διαφορετική μορφή χημικής ενέργειας που μπορεί να χρησιμοποιήσει το υπόλοιπο κύτταρο. Με απλά λόγια, ένας πρωταρχικός ρόλος του μεταβολισμού είναι να μετατρέπει τη χημική ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια και πίσω σε χημική ενέργεια. Ο τρόπος με τον οποίο αυτή η ενέργεια μεταφέρεται σε όλο το σώμα μπορεί να παίξει κεντρικό ρόλο στον καθορισμό του αν είστε άρρωστοι ή υγιείς.
Είμαι βιοχημικός που μελετά τα διάφορα δίκτυα μεταβολισμού που χρησιμοποιούνται καθώς αλλάζει το σώμα σας. Η ομάδα μου και εγώ καταφέραμε να ορίσουμε συγκεκριμένα χαρακτηριστικά του μεταβολισμού, όπως η παρουσία και η ποσότητα ορισμένων μεταβολιτών —προϊόντων που παράγονται από τη διάσπαση μακροθρεπτικών συστατικών— σε ένα ευρύ φάσμα συνθηκών. Αυτές οι καταστάσεις περιλαμβάνουν ασθένειες όπως η COVID-19, ο διαβήτης, η σκλήρυνση κατά πλάκας και η δρεπανοκυτταρική αναιμία, έως την εμπειρία μοναδικών περιβαλλόντων όπως η έκθεση στην ακτινοβολία, το μεγάλο υψόμετρο, η γήρανση και οι αθλητικές επιδόσεις. Κάθε μία από αυτές τις ρυθμίσεις επηρεάζει ποια μέρη του μεταβολικού σας δικτύου χρησιμοποιούνται και πώς επικοινωνούν μεταξύ τους. Οι ελίτ αθλητές ορίζουν τα ανώτερα όρια Δεδομένης της ανησυχητικής αύξησης της παχυσαρκίας και του συνδεόμενου μεταβολικού συνδρόμου -περίπου 1 στους 8 ανθρώπους σε όλον τον κόσμο ζούσαν με παχυσαρκία το 2022- ο καθορισμός ενός υγιούς ή μειωμένου μεταβολισμού μπορεί να βοηθήσει στον εντοπισμό του τι πήγε στραβά και πώς να το αντιμετωπίσετε. Οι επίλεκτοι αθλητές προσφέρουν έναν κορυφαίο πληθυσμό για τη μελέτη της μεταβολικής λειτουργίας στο μέγιστο, καθώς το δίκτυο των μοριακών και χημικών αντιδράσεών τους πρέπει να είναι καλά συντονισμένο για να ανταγωνιστεί στην παγκόσμια σκηνή.
Παραδοσιακά, το κατώφλι του γαλακτικού ήταν ένα κρίσιμο μέτρο της αθλητικής απόδοσης, προσδιορίζοντας με ακρίβεια την ένταση της άσκησης όταν το γαλακτικό οξύ αρχίζει να αυξάνεται στους μύες και το αίμα. Σε αντίθεση με την κοινή πεποίθηση, το γαλακτικό δεν είναι απλώς ένα απόβλητο προϊόν, αλλά και πηγή ενέργειας, και συσσωρεύεται όταν παράγεται ταχύτερα από ό,τι μπορούν να το χρησιμοποιήσουν τα μιτοχόνδρια. Ενώ ένα μέτρια δραστήριο άτομο μπορεί να φτάσει στο κατώφλι του με ένταση άσκησης περίπου 2 watt ανά κιλό, οι επίλεκτοι ποδηλάτες μπορούν να διατηρήσουν μια ένταση έως και δύο έως τρεις φορές υψηλότερη. Όταν συγκρίναμε τα κατώφλια γαλακτικού οξέος μιας ομάδας επίλεκτων ποδηλατών, βρήκαμε ότι οι ποδηλάτες με υψηλότερα κατώφλια είχαν δείκτες καλύτερης μιτοχονδριακής λειτουργίας. Ένας από αυτούς τους δείκτες ήταν η υψηλότερη παραγωγή του συνενζύμου Α, ενός μορίου που μεταφέρει τον άνθρακα γύρω από τα κύτταρα και είναι σημαντικό για τη διάσπαση των υδατανθράκων, των αμινοξέων και του λίπους σε χημική ενέργεια. Οι ποδηλάτες με υψηλότερες επιδόσεις φάνηκε επίσης να καίνε περισσότερο λίπος και να καίνε περισσότερο λίπος κατά τη διάρκεια μιας παγκόσμιας περιοδείας πολλών σταδίων σε σύγκριση με ποδηλάτες με χαμηλότερες επιδόσεις.
Δυσλειτουργικός μεταβολισμός σε ασθένειες όπως η COVID-19
Ο μεταβολισμός σας αλλάζει επίσης εάν κολλήσετε μια οξεία ασθένεια όπως η COVID-19. Σε αντίθεση με τους επίλεκτους ποδηλάτες, οι ασθενείς με COVID-19 έχουν μειωμένη ικανότητα να καίνε λίπος που φαίνεται να επιμένει με μακροχρόνια COVID-19. Το αίμα αυτών των ασθενών σε ηρεμία είναι παρόμοιο με αυτό ενός επίλεκτου ποδηλάτη σε εξάντληση. Λαμβάνοντας υπόψη ότι η δυσανεξία στην άσκηση εμφανίζεται συχνά με μακρά COVID-19, αυτό υποδηλώνει ότι η μιτοχονδριακή δυσλειτουργία μπορεί να διαδραματίσει ρόλο στην κόπωση που σχετίζεται με την COVID. Η καύση λίπους χρησιμοποιεί πολύ οξυγόνο. Η COVID-19 καταστρέφει τα ερυθρά αιμοσφαίρια που μεταφέρουν οξυγόνο στα όργανα. Επειδή τα ερυθρά αιμοσφαίρια έχουν περιορισμένη ικανότητα επιδιόρθωσης, ενδέχεται να μην λειτουργούν εξίσου καλά κατά το υπόλοιπο της διάρκειας ζωής τους περίπου 120 ημερών. Αυτό μπορεί να εξηγήσει εν μέρει γιατί τα συμπτώματα της COVID διαρκούν όσο διαρκούν σε μερικούς ανθρώπους.
Οι αιμοδότες ορίζουν τoν μέσο όρο
Οι μεταγγίσεις αίματος είναι μια από τις πιο κοινές κλινικές διαδικασίες. Πάνω από 118 εκατομμύρια πίντες αίματος δίνονται από εκατομμύρια ανθρώπους σε όλο τον κόσμο κάθε χρόνο. Επειδή οι αιμοδότες υποβάλλονται σε έλεγχο για να διασφαλιστεί ότι είναι αρκετά υγιείς για να δωρίσουν, είναι συνήθως μέτρια υγιείς, κάπου μεταξύ οξείας ασθένειας και κορυφαίας αθλητικής απόδοσης. Οι αιμοδότες, που προέρχονται από κάθε τομέα της ζωής, έχουν επίσης ποικίλα βιολογικά χαρακτηριστικά ως πληθυσμός μελέτης. Η ομάδα μου και εγώ εξετάσαμε αίμα από περισσότερους από 13.000 αιμοδότες για να ρίξουμε φως στη μεταβολική τους ποικιλομορφία. Βρήκαμε συγκεκριμένα χαρακτηριστικά που θα μπορούσαν να προβλέψουν πόσο καλά θα λειτουργούσε το αίμα ενός δότη στους ασθενείς, κάτι που έχει επίσης συνέπειες για το πόσο καλά λειτουργεί αυτό το αίμα στους ίδιους τους δότες. Βρήκαμε ότι ένα από αυτά τα χαρακτηριστικά είναι ένας μεταβολίτης που ονομάζεται κυνουρενίνη, ο οποίος παράγεται από τη διάσπαση του αμινοξέος τρυπτοφάνη.
Βρήκαμε ότι το αίμα από δότες με υψηλότερα επίπεδα κυνουρενίνης ήταν λιγότερο πιθανό να αποκαταστήσει τα επίπεδα αιμοσφαιρίνης σε λήπτες μετάγγισης σε σύγκριση με δότες με χαμηλότερα επίπεδα κυνουρενίνης. Τα επίπεδα κυνουρενίνης είναι υψηλότερα σε ηλικιωμένους δότες και δότες με υψηλότερο ΔΜΣ και μπορεί ενδεχομένως να συνδέονται με υψηλότερα επίπεδα φλεγμονής. Προς υποστήριξη, η ομάδα μας διαπίστωσε επίσης ότι η κυνουρενίνη αυξάνεται δραματικά στους δρομείς που συμμετέχουν στο Ultra-Trail du Mont-Blanc μήκους 171 χιλιομέτρων (106 μίλια). Επιπλέον, εντοπίσαμε επίσης ότι η κυνουρενίνη είναι ένας ισχυρός δείκτης της σοβαρότητας της COVID-19. Η σχέση μεταξύ μεταβολιτών και αποτελεσμάτων υγείας ενισχύει τον σημαντικό ρόλο που παίζει ο μεταβολισμός στο σώμα. Η καλύτερη κατανόηση του πώς φαίνεται ο υγιής μεταβολισμός μπορεί να προσφέρει μοναδικές γνώσεις για το πώς αποκλίνει όταν κάποιος αρρωσταίνει και μπορεί να προσφέρει νέες προσεγγίσεις στις ιατρικές θεραπείες.