Minden biológia lét alapfeltétele a szakadatlan, folyamatos, megújuló anyagcsere-folyamatok összessége. Az anyagcsere-folyamatot valójában egy bonyolult biokémiai folyamatrendszernek tekinthetjük. Ebben a körfolyamatban elemek, izotópok és vegyületek vesznek részt, gáznemű, folyékony és szilárd halmazállapotban.

Leegyszerűsítve: Földünkön az élővilág lételeme a víz, a levegő, az elemek körforgása és/vagy a biológiai tápanyagok jelenléte. Mindezek a körforgások és folyamatok csak és kizárólagosan a Nap sugárzásának hatására képesek létrejönni, megvalósulni. A biológiai folyamatok első lépcsőfokán a növényvilág áll. A növények képesek a fotoszintézis révén a víz segítségével a levegőben lévő széndioxidot szerves molekulákká átalakítani, úgy, hogy az elsősorban talajban lévő szervetlen anyagokat a szerves molekulákba juttatják, miközben oxigént termelnek. A szakadatlanul zajló körfolyamatok akkor kerülnek egyensúlyi állapotba, ha a természet törvényei nem sérülnek.

A szénből, oxigénből, nitrogénből – és sorolhatnánk az elemeket – létrejövő szerves molekulák sokasága nem más, mint a táplálékláncolat bonyolult biológiai rendszere.

A szomatológia tudományterülete az élő ember anatómiájával és életfolyamatainak kutatásával foglakozik. Ennek megfelelően elsősorban az Ember anyagcseréjét vizsgálja –természetesen, minden biológiai összefüggések feltárásával.

Az ember energia- és tápanyagforgalma:

Az emberi szervezetben zajló anyagcsere-folyamatok bonyolult és összetett rendszerét két nagy csoportra lehet bontani, amelyek egymást erősítve párhuzamosan zajlanak a szervezeten belül.

– Az egyik fő folyamatot anabolizmusnak nevezzük. Az anabolizmus során az egyszerű molekulákból az emberi szervezet saját maga számára bonyolult összetételű anyagokat hoz létre (fehérjék, zsírok, szénhidrátok). Ezek a molekulák biztosítják a szervezet struktúráját meghatározó építő elemeket. Ezeknek a molekuláknak a létrejötte nagyon energiaigényes biokémiai folyamatoknak tekinthető.

– A másik anyagcsere-folyamatot katabolizmusnak nevezzük. Ezek a folyamatok biztosítják a tápanyagok lebontását, a sejtekben végbemenő energiatermelő folyamatokat, ami működésével egyidőben hőtermelő folyamatot is produkál.

Mindkét folyamat a táplálkozás során a szervezetbe juttatott tápanyagok felhasználásával zajlik. Az emberi szervezet számára biztosított és bejuttatott táplálékoknak a szerepe ismét kettős lehet:
– egyrészről anyagot szolgáltatnak a szervezeti struktúrák felépítéséhez,
– másrészről energiát szolgáltatnak az élettani folyamtokhoz és a mozgáshoz.

Az anyagcsere-folyamatok akkor zajlanak le akadálytalanul, ha a szervezet számára szükséges anyagok a megfelelő mennyiségben és arányban állnak rendelkezésre, a szükségleteknek megfelelően. A táranyagok bevitelét, a táplálkozást számos tényező folyamatosan befolyásolja, módosítja. Csak optimális esetben képes fedezni a szervezet tápanyag- és energiaszükségleteit.

Az emberek táplálkozása, táplálkozási szokásai rendkívüli módon szélsőségesek. Az éhezéstől a túltápláltságig a természetes tápanyagok és szintetikus anyagok bevitelén keresztül a tudatos tápanyag-megvonások és önkényes tápanyaghiányok kialakításán át mindennel találkozhatunk.

A táplálkozási szokásokat a népesség növekedése, a kemikalizált mezőgazdasági termelés, a gyógyszeripar – és sorolhatnánk a többtényezős rendszereket – jelentősen módosították. A biológiai rendszerekben – így az emberi szervezeten belül – zajló biokémiai folyamatokról újabb ismereteket kellett szerezni, hogy megfelelő módon lehessen biztosítani a fenntartható biológiai körforgás lehetőségét. A 20. század mások felében a molekuláris biológiai kutatások teremtették meg annak feltételét, hogy az élelmezést ne csak tápanyagbevitelnek, energiaszükséglet-biztosításnak tekintsék, hanem ismert legyen a táplálkozás folyamatainak minden eleme, mint biokémiai átalakító folyamat. Ezzel lehetővé vált a szervezet egészséges működéséhez szükséges tápanyagok minőségének és mennyiségének megállapítása, továbbá a szükségletektől eltérő bevitelek kóros hatásainak elemzése.

Az anyagcsere tehát nem más, mint az emberi szervezet számára megfelelő energiaszükségletek és a testet építő anyagok biokémiai folyamataiból nyert energia és építő elemei. Az emberi test a szakadatlanul zajló biokémiai folyamatok révén biztosítja a tápanyagok felszívódását, melyekből fehérjéket, szénhidrátokat, zsírokat, hormonokat és egyéb vegyületeket hoz létre. Szintetizálja az enzimeket, fenntartja a különböző szervezeti stuktúrákat, funkciókat, és eltávolítja a fennmaradó salakanyagot.

Összefoglalva megállapíthatjuk, hogy az anyagcsere-folyamatok kémiai reakciók, amelyek az enzimek katalizáló hatására jönnek létre. Az enzimbontásokkal valósulhatnak meg mindazok a kémia folyamatok, amelyek képesek viszonylagos alacsony belső hőmérsékleten is létrejönni. Az enzimatikus bontás minden biokémiai (belső) folyamatnál jelen van, de még a sejten belüli anyagcsere-folyamatokat is enzimrendszerek működtetik.

Az anyagcsere intermedier folyamatai:

A tápanyagokkal bevitt kémiai energiából a szervezet saját maga számára felhasználható fontos energiát hoz létre, ezt nevezik intemedier folyamatoknak. Ennél az anyagcsere-folyamatnál az első lépésben a tápanyagokból un. monomerek keletkeznek, a bevitt tápanyagban lévő glikogénból glükóz keletkezik, a fehérjéből első lépésben aminosavak és aztán ammónia jön létre (az ammónia karbamiddá válása után a szervezetből kiürül). A zsírok szabad zsírsavakká és glicerinre bomlanak. Az első lépésben is azt láthatjuk, hogy az anyagcsere-folyamatokat nem lehet egyszerűen csak táplálék és energia összességének tekinteni.

A bonyolult biokémiai folyamatok második lépcsőjében a körforgás tovább zajlik, a piroszöllősavon keresztül a zsírsavak közvetlenül új molekulát hoznak létre, amit acetil-koenzimnek-A-nak neveznek. Az acetil-koenzim-A az intermedier anyagcsere folyamatok kulcsszereplője. Sok minden alapját szolgálja az acetil-koenzim-A, pl. a zsírsavak felépítését, vagy a citrátkörben történő oxidáción keresztül az energiatermelés biztosítását.

Ezek a bonyolult és sokak számára nem ismert biokémiai folyamatok leegyszerűsítve nem jelentenek mást, mint a naponta elfogyasztott étel lebontását, építőelemek létrehozását, mozgási energia biztosítását, és nem utolsó sorban hőtermelést. A folyamat ezzel (a második körrel) nem zárul le.

A harmadik lépésben a bizonyos citrátkörön belül keletkezett NADH adja az energia egyik jelentős mennyiségét. Ennek megfelelően ez a bizonyos NADH felvesz egy oxigént, amiből létrehoz egy NAD+ vegyületet, valamint vizet és energiát. A keletkezett széndioxid a légzéssel kerül vissza a levegőbe, ezzel biztosítva a szén körforgásának zavartalan kialakulását. Egy másik ágon a szervezet a bejutatott foszforból biztosítja az energiatermelés alapanyagát, amit ATP-nek neveznek (adenozintrifoszfát). Ez a biokémiai termék jelentős mennyiségű hőt képes termelni. Az ATP-t egyszerűen az emberi szervezet tüzelőanyagának is tekinthetjük, mert a hőenergián kívül számos energiatermelés fő eleme.

Az intermedier anyagcsere egyes lépéseit több egymásba kapcsolódó szabályozó rendszer tartja ellenőrzés alatt. Ez teszi lehetővé az anyagcsere önszabályozását, gazdaságos és zavartalan lefolyását, illetve az egyes fellépő zavarok (pl. tápanyag, oxigénhiány) esetén is képes biztosítani a szervezet számára a legszükségesebb energiamennyiséget. A folyamatok sebességét a sejtek energiaigénye határozza meg, illetve szabályozza.

Leegyszerűsítve azt mondhatjuk, hogy az emberi szervezet energiatermelése elsősorban oxidatív, tehát az energiát éghető anyagok elégetésével nyeri. Az égés minden ismert jellemzőjét megtalálhatjuk ebben a biológiai folyamatban. A tápanyagcsatornában az elfogyasztott élelmiszer éghető molekulákká alakul át. A tüdőn keresztül a szervezet oxigént vesz fel, a célterületre (anatómiai terület, régió, szerv, szervrendszer) szállítja a „fűtőanyagot” és az oxigént. Az energiafelhasználás esetében a szervezet szabályozó mechanizmusai révén létrejön az oxigénfelvétel, amiből széndioxid és salakanyag keletkezik. Mindkettő távozik a szervezetből. Természetesen az emberi szervezet nem csak optimálisan működik, van amikor nagyobb teljesítményt végez a szervezet, mint amit anaerob- (felesleges lekötetlen oxigén) kapacitása biztosítani tud. Ilyen esetekben oxigénadósság keletkezik, amit anaerob-folyamatnak nevezhetünk.

Az emberi szervezetnek nem csak az izommunkához kell kellő energiát és tápanyagot jutatni, hanem létfontosságúak a szervek és szervrendszerek szövetspecifikus anyagcsere folyamatait is ellátni.

Az egyes szerveket felépítő szövetek tápanyag-felhasználása és raktározó képessége nagymértékben különbözik egymástól. Néhány kiemelés a teljesség igénye nélkül.

Agy: szinte kizárólagosan glükózt használ fel energiatermelésénél, naponta kb. 120 grammot. Az agy nem képes raktárakat kialakítani, ezáltal tárolni sem képes. Ezért az energiát szolgáltató tápanyagot folyamatosan kell biztosítani az agy számára.

Izomzat: az izmokban bőségesen áll rendelkezésre glikogén, ami csak és kizárólagosan az izomsejtek energiatermelését szolgáltatja.

Zsírszövetek: a szervezet legnagyobb energiaraktárát képezik. A zsírsejtekben raktározott trigliceridekből keletkező zsírsavakat (az agy és az erythrocyták kivételével) minden sejt képes energianyerés céljából felhasználni. A bonyolult lebontási és átalakulási folyamatok minden esetben beindulnak, ha a szervezet azt megkívánja. Ilyen például az éhezés, amikor a szervezet saját zsírraktárait mobilizálja energianyerés céljából.

Máj: a máj sajátos módon glikogén formájában nagy mennyiségű glükózt képes raktározni, amelyet a vér glükózszintjének stabilizálásához használ fel. Szükség esetében a májban tárolt glikogénbontás az izommunkához is képes tartalékokat juttatni glükóz-pótlással. A májban a zsírsavak folyamatos szintézise is zajlik. Így valósulhat meg az, hogy ha a szervezet (éhezéskor) a szénhidrátraktárakat kiürítette, a zsírsavakat használja fel energiatermelésre.

folyt. köv.

Szacsky Mihály
szomatológus