Anabolizm i katabolizm – dowiedz się czym są i co na nie wpływa!

Zwierzęcy metabolizm jest bardzo skomplikowaną machiną – każda przemiana chemiczna zachodząca w organizmie ma swoje specyficzne substraty i produkty. Zazwyczaj jednak mówiąc o metabolizmie stwierdzenie to dotyczy przemiany materii, mającej na celu zaspokojenie zapotrzebowania energetycznego organizmu. W tym celu utleniane są węglowodany, tłuszcze i białka i właśnie na skutek utleniania pozyskiwana jest energia na procesy życiowe. To właśnie proces wieloetapowego utleniania i rozpadu złożonych związków zwany jest katabolizmem i prowadzi do „powstania energii”.
Każdy „nadmiar energii”, do którego dochodzi, kiedy podaż przekracza zapotrzebowanie – może zostać zmagazynowany jako wysokoenergetyczne związki fosforanowe lub jako białka, tłuszcze i węglowodany. Proces wykorzystania prostych cząsteczek do „magazynowania” wymaga użycia energii i zwany jest anabolizmem – prowadzi do wzrostu tkanek organizmu [1].
Oba terminy można powiązać z bardzo wieloma reakcjami chemicznymi. Dla przejrzystości poniższego artykułu hasła: anabolizm i katabolizm zostaną uproszczone do: budowania masy mięśniowej (syntezy białek mięśniowych) oraz redukcji poziomu tkanki tłuszczowej (lipolizy). Warto nadmienić również, że ludzki metabolizm i jego składowe rzadko kiedy są w stanie zupełnej równowagi, a ich funkcje cały czas są badane.
Anabolizm
Jak wspomniano powyżej anabolizm odnosi się do syntezy i rozrostu, można go odnieść do wielu tkanek organizmu. Z pewnością jednak nie każdy wzrost jest dla organizmu zdrowy – na przykład nadmiar magazynowanej energii w postaci tłuszczu jest ostatnią rzeczą, do jakiej powinno się dążyć. Dochodzi do tego, kiedy zaburzona zostanie równowaga pomiędzy anabolizmem a katabolizmem – spożywany jest nadmiar kalorii, a tkanka tłuszczowa się rozrasta.
Jest jednak rodzina tkanek, w przypadku której wzrost jest czymś bardzo pozytywnym – mowa o mięśniach poprzecznie prążkowanych, inaczej zwanych szkieletowymi. Zależnie od wieku, płci i stanu zdrowia mięśnie stanowią około 40% masy ciała oraz zawierają 50–75% puli białek organizmu. Każdy powinien dążyć do uzyskania i utrzymania wysokiej masy mięśniowej w ciągu całego życia – zarówno mężczyźni, jak i kobiety, a także dzieci i osoby starsze. Zbyt niski udział tkanki mięśniowej poprzecznie prążkowanej w stosunku do całkowitej masy ciała może być związany z wyniszczeniem organizmu i większą śmiertelnością [2].
W celu optymalizacji tego stosunku stosuje się różne strategie – głównie dietetyczne. Anabolizm tkanki mięśniowej poprzecznie prążkowanej dyktowany jest głównie poprzez odpowiednią podaż pełnowartościowych i łatwo strawnych białek w odpowiedniej częstotliwości, ponadto pobudzany jest przez inne stymulanty syntezy, takie jak aktywność fizyczna [3]. Do wzrostu dochodzi, gdy spożycie białek jest wyższe, aniżeli ich utylizacja na cele fizjologiczne. Dla osób dorosłych, zdrowych i aktywnych fizycznie dla optymalizacji syntezy białek mięśniowych zaleca się spożywanie w zależności od poziomu aktywności 0,250–,4g białka na każdy kilogram masy ciała co 3–4 godziny [4].
Podobnie jak w przypadku innych procesów metabolicznych – anabolizm tkanki mięśni szkieletowych wcale nie jest prosty do krótkiego opisania. W aktywację tego procesu zaangażowane są różne ścieżki metaboliczne: głównie są to mTOR oraz IGF-1/PI3K/Akt, których przebieg w dużym stopniu zależny jest od diety i aktywności fizycznej [5]. Ponadto w równowadze między anabolizmem, a katabolizmem duży udział ma oś podwzgórze-przysadka-nadnercza [6]. Między innymi dlatego w trakcie długotrwałego stresu psychicznego czy fizycznego, a także przy złej higienie życia anabolizm masy mięśniowej jest znacznie utrudniony. Złożoność procesów decydujących o zajściu anabolizmu jest na tyle złożona, że nawet stan nawodnienia podczas treningu sportowego może mieć odmienne skutki hormonalne anaboliczne lub kataboliczne [7].
Katabolizm
Katabolizm – antagonistycznie do anabolizmu – jest rozpadem składników odżywczych spożywanych i/lub magazynowanych. Aktywacja katabolizmu – podobnie jak w przypadku anabolizmu – jest w dużym stopniu zależna od diety i aktywności fizycznej. Regulowana jest przez wiele czynników, a każdy z nich do zrozumienia wymaga głębokiej analizy. Dla uproszczenia artykułu omówiony zostanie katabolizm wywołany długotrwałą głodówką przy braku aktywności fizycznej.
W pierwszych godzinach braku pożywienia następuje dynamiczna mobilizacja zasobów najpierw glikogenu obecnego w mięśniach szkieletowych, a następnie tego w wątrobie. Proces ten to glikogenoliza i ma na celu utrzymanie stabilnego poziomu glukozy we krwi dla celów energetycznych. Kolejną fazą następującą po około 20–24 h głodu jest lipoliza – mobilizacja katabolizmu zapasów energetycznych zgromadzonych w postaci tłuszczu w całym organizmie. Ostatnią fazą adaptacji do braku pożywienia jest natomiast katabolizm białek, który spośród wymienionych etapów charakteryzuje się najwyższym stopniem szkodliwości dla człowieka [8]. Stany, w których dochodzi do atrofii, czyli rozpadu tkanki mięśniowej, towarzyszą najcięższym chorobom wyniszczającym organizm. Oczywistym jest, jak bardzo negatywny wpływ ma to na jakość życia. W stanach takich następuje glukoneogenetyczne „przerabianie” aminokwasów mające na celu zapewnienie energii głównie dla mózgu, którego metabolizm „pochłania” około 50% krążącej w organizmie glukozy [9].
Krótkotrwałe głodowanie lub kontrolowane ograniczenie dostępności pożywienia może mieć pewne pozytywne efekty, jednak zupełnie inaczej jest, gdy stan postu/niedożywienia niebezpiecznie się przedłuża. Głównym czynnikiem mającym wpływ na tak silny rozpad białek jest wysoki poziom glukokortykosteroidów. Hormony te wpływają na inhibicję syntezy nowych białek i blokowanie funkcji hormonu wzrostu (GH). Poza długotrwałym stresem i głodówką stan taki może być wywoływany przez stosowanie niektórych leków sterydowych – zalecana wtedy jest podaż niezwykle drogiego GH i insulinopodobnego czynnika wzrostu-1 (IGF-1) [10].
Katabolizm szczególnie nasila się u osób starszych – przykładem jest wysoki odsetek osób borykających się z sarkopenią i osteoporozą, czyli rozpadem i osłabieniem tkanki mięśniowej i kostnej. Stany takie są znaczącym czynnikiem ryzyka wzrostu zachorowalności na różne choroby, a także umieralności [11]. W interesie każdego społeczeństwa powinno być, aby dietetycy i profesjonalni trenerzy (po prawdziwych studiach) byli traktowani poważniej – zarówno stan tkanki mięśniowej, jak i kostnej (oraz równowaga anaboliczno-kataboliczna) w dużym stopniu zależy od diety i higieny stylu życia.
Szlakiem metabolicznym, który współuczestniczy w aktywacji katabolizmu jest AMPK. Szlak ten – podobnie jak leptyna i grelina – stanowi specyficzny „czujnik” stanu odżywienia organizmu i dostępności pożywienia. W stanie stresu metabolicznego optymalizuje zużycie surowców energetycznych i oszczędza „konsumpcję” ATP [12].
Anabolizm i katabolizm, ich intensywność i czas trwania, a także efekt działania zależą od wielu czynników. Nie zawsze rozpad – katabolizm – jest dla organizmu zły, a anabolizm – synteza – dobry. W kontekście fitnessu i zdrowego stylu życia jednak cały czas dąży się do wzrostu zawartości tkanki mięśniowej oraz jej zabezpieczania przed utratą na przykład w czasie diety redukcyjnej.
W celu nasilenia syntezy białek mięśniowych stosowane są nawet suplementy diety, takie jak BCAA – będące ogromną gałęzią branży suplementacyjnej. Aminokwasy o rozgałęzionych łańcuchach zarówno wpływają na szlak mTOR, jak i AMPK – jednocześnie oddziałując na wzrost poziomu tkanki mięśniowej i wzrost oksydacji kwasów tłuszczowych. Jak wspomniano jednak we wstępie – organizm ludzki nie działa w systemie zero-jedynkowym i np. chroniczna ekspozycja na BCAA i zaburzenie ich metabolizmu może prowadzić do dysfunkcji mitochondriów komórek beta i w konsekwencji wystąpienia cukrzycy typu 2 oraz insulinooporności [13]. Stany takie obserwowane są również między innymi w zaburzeniach cyklu dobowego wydzielania hormonów, te zaś prowadzą do zaburzenia sygnałów anabolicznych i katabolicznych, prowadząc najczęściej do otyłości [14].
Mimo, że pewne hormony i szlaki metaboliczne mogą być określane jako anaboliczne lub kataboliczne, to należy mieć na uwadze, że efekt ich działania zależy od stanu zdrowia i czynników środowiskowych. Zmienności osobnicze mają tutaj ogromne znaczenie.
Literatura:
[1] Ganong W.F., red. wyd. pol. Lewin-Kowalik J.: Fizjologia. PZWL Wydawnictwo, Warszawa 2017, wyd.1.
[2] Frontera W.R., Ochala J.: Skeletal muscle: a brief review of structure and function. Calcif Tissue Int. 2015 Mar;96(3):183-95.
[3] Mosoni L., Mirand P.P.: Type and timing of protein feeding to optimize anabolism. Curr Opin Clin Nutr Metab Care. 2003 May;6(3):301-6.
[4] Kerksick C.M., Arent S., i wsp.: International society of sports nutrition position stand: nutrient timing. J Int Soc Sports Nutr. 2017 Aug 29;14:33.
[5] Egerman M.A., Glass D.J.: Signaling pathways controlling skeletal muscle mass. Crit Rev Biochem Mol Biol. 2014 Jan-Feb;49(1):59-68.
[6] Braun T.P., Marks D.L.: Hypothalamic regulation of muscle metabolism. Curr Opin Clin Nutr Metab Care. 2011 May;14(3):237-42.
[7] Judelson D.A., Maresh C.M., i wsp.: Effect of hydration state on resistance exercise-induced endocrine markers of anabolism, catabolism, and metabolism. J Appl Physiol (1985). 2008 Sep;105(3):816-24.
[8] Patterson R.E., Laughlin G.A., LaCroix A.Z., i wsp.: Intermittent Fasting and Human Metabolic Health. J Acad Nutr Diet. 2015 Aug;115(8):1203-12. doi: 10.1016/j.jand.2015.02.018. Epub 2015 Apr 6.
[9] Fehm H.L., Kern W., Peters A.: The selfish brain: competition for energy resources. Prog Brain Res. 2006;153:129-40.
[10] Mauras N.: Can growth hormone counteract the catabolic effects of steroids? Horm Res. 2009 Nov;72 Suppl 1:48-54.
[11] Edwards M.H., Dennison E.M., i wsp.: Osteoporosis and sarcopenia in older age. Bone. 2015 Nov;80:126-130.
[12] Hardie D.G.: AMPK: positive and negative regulation, and its role in whole-body energy homeostasis. Curr Opin Cell Biol. 2015 Apr;33:1-7.
[13] Lynch C.J., Adams S.H.: Branched-chain amino acids in metabolic signalling and insulin resistance. Nat Rev Endocrinol. 2014 Dec;10(12):723-36.
[14] Schwartsburd P.M.: Catabolic and anabolic faces of insulin resistance and their disorders: a new insight into circadian control of metabolic disorders leading to diabetes. Future Sci OA. 2017 Jun 26;3(3):FSO201.
Katabolizm jest szczególnie szkodliwy dla osób pracujących nad poprawą kompozycji sylwetki. Proces rozpadu białek mięśniowych może mieć różne podłoże, jednak istnieją sposoby na to, aby uchronić się przed tym zjawiskiem. Żeby zmniejszyć negatywny wpływ katabolizmu na organizm najpierw trzeba zapoznać się z mechanizmem jego działania. czytaj więcej
Wykorzystaj najefektywniej swoje okno anaboliczne. czytaj więcej
Opinie
Napisz swoją opinię
wyłącz pisanie odpowiedziTwoja opinia jest ważna. Zarówno dla nas jak i innych osób korzystających z naszego serwisu.
Już za 20zł ! Tabela zamienników GRATIS !
Dobrze jest wiedzieć jak działa nasz organizm szczególnie jeśli chcemy schudnąć.