METABOLISMUS = látková výměna.

Vyjádření všech chemických a energetických přeměn organismu. Živočišný organismus oxiduje sacharidy, proteiny a tuky a produkuje CO2, H2O a energii nezbytnou pro životní pochody.

Oxidace živin v organismu je komplexní, pomalý, postupný proces, jímž se energie uvolňuje v malých použitelných množstvích.

Energie je v těle uskladněna v tzv. makroergních fosfátech (adenosintrifosfát - ATP), které jsou jediným okamžitým zdrojem energie pro životní děje v buňce.

Dostupné množství ATP v organismu je pouze od několika sekund do několika minut.

Energie uvolněná oxidací živin se používá k udržení tělesných funkcí, štěpení a metabolizování potravy, pro termoregulaci, fyzickou aktivitu a schopnost bránit se infekcím.

Komplexní, pomalý degradační pochod = KATABOLISMUS = uvolňování energie v malých použitelných množstvích. Štěpení a rozklad substrátů za vzniku energie. Je charakterizován absencí glykogenových rezerv.

Obr. 18 - Základní metabolické cesty během katabolické fáze metabolismu - upraveno podle (Wilhelm, 2010)

Energie je uskladněná v energeticky bohatých fosfátových sloučeninách a ve formě proteinů, tuků a složitých sacharidů. Tvorba těchto sloučenin v postprandiálním období = ANABOLISMUS (energie se spotřebovává). Dochází k vytváření složitějších a větších molekul, ukládání energie do zásoby. Především syntéza bílkovin - pozitivní dusíková bilance, dále např. tvorba glykogenu.

Obr. 19 - Základní metabolické cesty během anabolické fáze metabolismu - upraveno podle (Wilhelm, 2010)

KALORIE (cal) jednotka tepelné energie

Je založena na skutečnosti, že určitá část energie organismu se při biotransformacích mění na teplo. Změření tepelné energie, vydané organismem do okolí, pak přímo vypovídá o aktuální energetické spotřebně organismu. Tato metoda je technicky náročná v praxi se příliš nevyužívá. (kalorimetr - nádoba obložená vodou uvnitř tepelně izolovaného pláště. Změna teploty vody = uvolněná energie)

V praxi se více užívá měření metodou nepřímé kalorimetrie, kdy je spotřeba nutričních substrátů vypočítána ze spotřeby kyslíku (objem O2) a výdeje oxidu uhličitého (objem CO2). Oba plyny jsou vhodné k výpočtu vzhledem k tomu, že spotřeba kyslíku a výdej oxidu uhličitého závisí kvantitativně na utilizaci nutričních substrátů. Znalost spotřebovaného kyslíku a vyprodukovaného oxidu uhličitého nám přímo určí spotřebovanou energii.

Vyjadřuje kolik energie se uvolní ze substrátu při jeho utilizaci za přítomnosti kyslíku v organismu. Sacharidy a lipidy se odbourávají úplně až na kyslík a oxid uhličitý (fyziologická spalná hodnota je rovna fyzikálnímu spalnému teplu), v případě proteinů neproběhne úplné odbourání (fyziologická spalná hodnota je nižší ve srovnání s fyzikálním spalným teplem) a proto je výsledná hodnota proteinů nižší.

Energetický ekvivalent (EE)

je množství energie, kterou je organismus schopen využít při spotřebě 1 litru kyslíku. Uvolněná energie je u různých živin různá. Pro sacharidy platí 21,1 kJ, pro lipidy 19 kJ a pro proteiny 18,0 kJ. Při smíšené stravě (60 %-S / 25 %-T / 15 %-B) je energetický ekvivalent 20,1 kJ (4,82 kcal). Někdy také označovaný střední energetický ekvivalent kyslíku.

Při oxidaci energetických substrátů (B,T,S) se spotřebovává kyslík a vylučuje oxid uhličitý. Informaci o tom, jaké substráty jsou aktuálně metabolizovány, umožňuje stanovení respiračního kvocientu (RQ) nepřímou kalorimetrií. Jedná se o bezrozměrné číslo a udává poměr mezi objemem vyprodukovaného CO2 a objemem spotřebovaného O2. Určení RQ při spalování proteinů v těle je složitější, protože při metabolismu bílkovin nevzniká pouze oxid uhličitý a voda, ale i nebílkovinný dusík. Respirační kvocient se liší v různých podmínkách. Při intenzivní námaze RQ stoupá, protože kyselina mléčná, která vzniká při intenzivní námaze, se mění na CO2 a ten je ve zvýšené míře vydechován. Při acidóze RQ stoupá a při alkalóze klesá.

C6H12O6 + 6O2 = 6CO2 + 6H20

RQ = 6/6 = 1,00

2 C51H96O6 + 145 O2 = 102 CO2 + 98 H2O

RQ = 102/145 = 0,703 (obecně 0,70)

Celkový denní energetický výdej člověka můžeme rozdělit mezi 3 základní procesy. Bazální metabolismus , pracovní metabolismus a dietou indukovanou termogenezi. Bazální metabolismus, někdy zaměňovaný s klidovým metabolismem, je energie nutná ke krytí elementárních tělesných pochodů lidského těla za klidových podmínek. Podílí se 60 % na celkovém energetickém výdeji. Pracovní metabolismus je velmi variabilní složkou a závisí na individuální pohybové aktivitě jedince.

Dietou indukovaná termogeneze (termický vliv stravy) představuje navýšení klidového energetického výdeje v období po přijetí stravy (postprandiální období). Jde o nejméně proměnlivou součást celkové denní energetické potřeby podílející se 5-15 % na energetickém výdeji člověka.

Energetická potřeba člověka je určena především uvedenými třemi složkami. Dále ji modifikují proměnné jako je věk, pohlaví, hmotnost, složení těla, výška a další. Termický vliv stravy můžeme vyjádřit v %, kJ.min-1, VO2 (ml.min-1), kcal.kg-1min-1 a stanovuje se typicky metodou nepřímé kalorimetrie.

Termický vliv stravy (jídla) představuje charakteristické navýšení energetického výdeje nad hodnotu klidového energetického výdeje, které má původ v příjmu potravy v průběhu dne. Je to rozdíl mezi energetickým výdejem v postabsorpčním stavu a v postprandiální stavu.

Nejčastěji používaným ekvivalentním výrazem je dietou indukovaná termogeneze, nebo postprandiální termogeneze. Dietou indukovaný zvýšený energetický výdej je časově vymezené postprandiální období související např. s procesem trávení, peristaltikou, absorpcí, transportem, syntézou trávicích enzymů, ukládání živin a jejich metabolismem u daného konkrétního jídla.

Energie nutná k výše uvedeným procesům je získávána hydrolýzou základního zdroje energie-ATP. Tímto způsobem je kryta intestinální absorpce a iniciální metabolické kroky zpracování a asimilace všech nutrientů.

Následující obrázek zobrazuje možné aspekty (fyziologické, metodologické, laboratorní) studia termického vlivu stravy. 

Obr. 20 - Aspekty studia termického vlivu stravy - převzato z (Kumstát, 2013)