Táplálkozás és anyagcsere kronobiológiája JEM - Journal of Nutritional Medicine
A biológiai ritmus egyrészt a morfológiai szintre utal, ami azt jelenti, hogy funkcionális ritmusok detektálhatók a gének, sejtek, szervek és szövetek, az egész szervezet, sőt a populációk területén is. A második szint a ritmusok különböző periódushosszait érinti, ezredmásodpercektől évig. A periódushosszak és a ritmusok funkcionális jelentése között összefüggés van. A biológiai ritmus az endogén és exogén szinkronizálás feladata. Az endogén szinkronizálás a 24 óránál rövidebb periódusú ritmusokhoz kapcsolódik, és így a ritmikus fiziológiai funkciók közötti időbeli rend fenntartására szolgál. A 24 órás és annál hosszabb periódusú ritmusok feladata az exogén szinkronizálás, vagyis az endogén fiziológiai ritmusok optimális adaptálása a természetes környezet ritmusához. A Jürgen Aschoff által megfogalmazott mondat, amely szerint az ember ritmikusan strukturált lény ritmikusan strukturált környezetben, ezt világosan kifejezi.
A táplálékfelvétel kronobiológiája
A táplálékbevitel időzítése befolyásolhatja a testtömeget, a különféle hormonok plazmakoncentrációját, a test belső hőmérsékletét, a vérnyomást, a szubsztrát oxidációját és az oxidált szubsztrát teljes mennyiségét. A szénhidrátok és zsírok oxidációjának csúcsa gyorsabban következik be a reggeli étkezés után, mint az esti azonos étkezés után. A fehérjék termogén hatása a reggeli étkezés után hangsúlyosabb, mint az esti étkezés után. Azt a közismert tényt, hogy az esti étkezés nagyobb valószínűséggel vezet súlygyarapodáshoz, mint a reggeli, a kronobiológia eredményei is alátámasztják (2). Az éhség és a jóllakottság szabályozásában szerepet játszó hormonok és transzmitterek cirkadián ritmusúak. A leptin koncentrációja a plazmában éjszaka magas, és az éhség csökkenésével jár, míg nappal alacsony, ennek megfelelően erősebb éhségérzet (2).
Az emésztés kronobiológiája
A gyomor-bél traktus motoros aktivitása és szekréciója a nap ritmusának ingadozásainak van kitéve, amelyeket részben figyelembe vesznek a farmakoterápiában is. Alapvetően a gyomor-bél traktus motoros képességei és szekréciója ellentétes a cirkadián viselkedéssel. Az emésztési és emésztési motoros képességek éjszaka alacsonyabbak, mint nappal (3). A bazális gyomorsavtermelés legmagasabb este, legkevesebb reggel. Ez összefügg a paraszimpatikus beidegzés aktivitásával, mert ez a cirkadián ritmus eltűnik a vagotomia után. A gyomorsav szekréciójának alapritmusát azonban erősen fedi az étel bevitele. A nappali táplálékfelvétel a gyomorszekréció markánsabb növekedéséhez vezet, mint az éjszaka folyamán.
A cirkadián rendszer és az anyagcsere endokrin kontrollja
Az energiacsere szabályozásában részt vevő hormonok többségének cirkadián ritmusa van. Ilyenek például az inzulin, a glükagon, az adiponektin vagy a leptin. E szabályozók cirkadián ritmusának megzavarása elhízással, hiperinsulinémiával, diszlipidémiával, a 2-es típusú cukorbetegség és a szív- és érrendszeri betegségek fokozott kockázatával jár (4). A glükóz és az inzulin cirkadián ritmusát a plazmában a hipotalamusz suprachiasmaticus magja szabályozza, és eltűnik, ha ez a szerkezet megsérül. Ezek a ritmusok szorosan összefüggenek a táplálékfelvétel és a viselkedés változásával is. A plazma glükózkoncentrációjának napi növekedése a máj szimpatikus és paraszimpatikus beidegzéseivel függ össze.
A metabolikus egyensúly a glükóz és a zsír anyagcseréjének szervi szintű integrációjához kapcsolódik, ezért függ a különböző perifériás oszcillátorok időbeli szinkronizációjától is, például a tüdőben, a májban vagy az izmokban.
A glükóz metabolizmusának krobiobiológiája
A plazmában lévő glükóz és inzulin koncentráció a legmagasabb értéket mutatja az aktivitási periódus elején. A várakozásoknak megfelelően e két paraméter koncentrációja csökken, ha nincs étel. A plazma glükózkoncentrációjának cirkadián ritmusa eltűnik, de az inzulinkoncentrációé marad. Ebből arra lehet következtetni, hogy a plazma inzulin koncentrációjának cirkadián ritmusa nem függ a plazma glükóz koncentrációjától, hanem valószínűleg a központi idegrendszer kontrollálja.
A glükóz tolerancia hasonló lefutást mutat, mint a plazma glükóz koncentrációja. A glükóz tolerancia jobb az aktivitási fázis elején, mint az aktivitási fázis végén (5,6,7). Ez befolyásolja az orális és az intravénás glükózadagolásra adott választ. A glükóz tolerancia cirkadián viselkedését az inzulinérzékenység megfelelő ritmusának tulajdonítják. Ezzel össze lehet egyeztetni azt a tényt is, hogy pihenő embereknél reggel a glükóz, míg este a zsír előnyben részesítendő. A glükóz tolerancia ezen, a naptól függő viselkedése alapján arra a következtetésre jutunk, hogy a reggeli órákban mért magas plazma glükózkoncentráció, magas inzulinérzékenység mellett, ugyanakkor optimális módon igazítja a szervezetet az aktivitás időszakához, a gyors energiaellátás szükségességével.
Ennek kapcsán érdekes Kräuchi és mtsai (8) tanulmánya, amelyben a reggeli vagy esti órákban szénhidrátban gazdag étkezés hatását vizsgálták a mag hőmérsékletének, a pulzusszámnak és a nyál melatonintartalmának cirkadián fázisának. Miután este szénhidrátban gazdag ételt adtak, a mag testhőmérséklete és a pulzus értéke statisztikailag szignifikánsan magasabb volt a reggeli azonos szénhidrátbevitelhez képest, de a nyál melatonintartalma csökkent. A szerzők az élelmiszerellátást belső időzítőnek tekintik, amelyre a különböző cirkadián rendszerek eltérő módon reagálnak.
A zsíranyagcsere krobiobiológiája
A cirkadián alvási mintázat és a lipid anyagcsere kapcsán felmerül egy olyan hipotézis, hogy az alvás és az ébrenlét viselkedése, vagyis az alvás és az ételfogyasztás közötti cirkadián ritmus részben összefügg az aktivitási fázisban a lipogenezis és a pihenés fázisában a lipolízis sebességével (9.
Az étkezés ideje és az endogén koleszterin bioszintézis cirkadián ritmusa
Vizsgálatokat végeztek az ételfogyasztás idejének az endogén koleszterin bioszintézis cirkadián ritmusára gyakorolt hatásáról. Cella és mtsai tanulmányában. (11) összehasonlította az endogén koleszterin bioszintézisét az étkezés két különböző időpontjában. Ha az ételt reggel 7: 00-kor, 11: 50-kor és 16: 40-kor fogyasztották (alapfeltétel), az endogén koleszterin bioszintézisének maximuma 2200 és 0200 között volt, a minimum 11:30 körül. Ha viszont az ételeket 13.30-kor, 18.20-kor és 11.10-kor fogyasztották, akkor a koleszterinszintézis maximuma az első napon 6 órás késéssel következett be, és a minimális szintézis ideje nem mutatott változást. A 2. és 3. napon a koleszterinszintézis maximuma még tovább tolódott, és csak 8,6 órával később következett be, miközben a minimális koleszterinszintézis időpontja is 6,5 órával eltolódott. Az endogén koleszterin bioszintézis cirkadián ritmusát tehát az étel fogyasztásának ideje befolyásolja.
A tanulmány egy másik érdekes megállapítása az volt, hogy az alapfeltétel mellett szigorúan negatív összefüggés van az endogén koleszterin bioszintézis (maximum éjszaka) és a kortizol szekréció (maximum reggel alatt) cirkadián ritmusa között. Ez az összefüggés elvész, amikor az étkezés ideje eltolódik, mert az endogén koleszterinszintézis maximuma a nap későbbi részére tolódik, miközben a kortizol-szekréció időbeli mintázatában nincs változás.
A táplálkozás és az anyagcsere paramétereinek szezonális függése
Néhány példa az anyagcsere és a táplálkozás szezonális paramétereire a 3. táblázatban található. Néhány további megjegyzés szemlélteti a metabolikus paraméterek körfolyamatbeli ingadozásainak fontosságát. A zsírszövetben és az izmokban a lipoprotein lipáz aktivitása télen magasabb, mint nyáron, bár ez a különbség a zsírszövetben kifejezettebb, mint az izmokban. Az éhomi plazmában az inzulin koncentráció ősszel körülbelül kétszer olyan magas, mint tavasszal. Bizonyíték van a glükóz tolerancia és az inzulin koncentráció cirkannus ritmusára is. A glükóz és az inzulin arányának jelentős növekedése figyelhető meg ősszel a tavaszhoz képest. Az orális glükóz bevitelre adott inzulin válasz tavasszal gyengébb és lassabb, mint ősszel. Végül is a HbA1 koncentráció nyáron körülbelül 0,4 százalékkal alacsonyabb, mint télen, ami télen gyengébb inzulinválaszra utal.
Nem elhanyagolható gyakorlati jelentőségű az a tény, hogy a plazma koleszterin-koncentrációja egyértelműen függ az év idejétől, amint azt az 1. ábra is mutatja. A máj túltermelését vagy az LDL receptor aktivitásának csökkenését tárgyalják ennek a szezonalitásnak az okai.
Az adatok a jelen cikk szerzőjének előző munkacsoportjában a fürdőbetegekről készült tanulmányból származnak (12). Az ábrán látható „kezdeti koleszterinértékek” kifejezés azt jelenti, hogy a vizsgálatban résztvevők plazma koleszterin koncentrációját a kúra megkezdése előtt határozták meg, és hogy az ezt követő kúrát ezért nem befolyásolta.
Következtetés és összefoglalás
Az időfaktort nem veszik kellő mértékben figyelembe a hagyományos orvoslásban. Ezt többek között azért kell bírálni, mert az egészséget és a betegséget nemcsak kémiai-morfológiai alapon kell értékelni, hanem figyelmet kell fordítani az emberi szervezet időszerkezetére is. Az időszerkezet fogalmát olyan ritmikus jelenségek előfordulásaként kell érteni, amelyek minden organizmus életfolyamataira jellemzőek. A ritmikai funkciók egyrészt a különböző morfológiai szintekhez, másrészt ahhoz a tényhez kapcsolódnak, hogy a fiziológiai ritmusoknak különböző periódushosszúságuk van. Az egészséges organizmus jellemzője a szervezeten belüli ritmusok jó szinkronizálása, valamint az időzítés és a természetes környezet ritmikus követelményeinek figyelembevétele. Az időszerkezet rendellenességei funkcionális károsodással és betegséggel társulnak.
A táplálkozás és az anyagcsere területén az időszerkezet betartása szerepet játszik az étel bevitelében, az emésztésben, az energiamérlegben, a szénhidrát- és zsíranyagcserében, valamint az anyagcsere folyamatok endokrin szabályozásában. A táplálkozás és az anyagcsere kronobiológiájának elveinek figyelmen kívül hagyása okozhat oksági kapcsolatot az anyagcsere és a táplálkozástól függő betegségekkel.
Ao. Univ.-Prof. Dr. Wolfgang Marktl, GAMED- Bécsi Nemzetközi Holisztikus Orvostudományi Akadémia, Sanatoriumstr. 2, 1140 Bécs, e-mail: [email protected]
1) Stephan FK: A „másik” cirkadián rendszer: Étel, mint zeitgeber. J.Biol. Ritmusok (2002), 17, 284-292.
2) Garaulet M, Madrid JA: A táplálkozás, a metabolikus szindróma és az elhízás kronobiológiai vonatkozásai. Adv. Drug Deliv. Rev. doi 10 1016/j.addr. 2010.05.005.
3) Csiszológépek SW a. Moore JG: Gasztrointesztinális krónofarmakológia és terápiás következmények. Pharmac.Ther. 54, 1-15 (1992)].
4) Stubblefield JJ a. Zöld CB: Emlős cirkadián órák és anyagcsere: A táplálkozási kihívásokkal való navigálás a ritmikus világban. In: LM Gunz ed. Circadian Clocks: Role in Health and Disease. Springer (2016) p. 153-174.
5) Agishi Y, Hildebrandt G: A fizikoterápia és a gyógykezelés kronobiológiai vonatkozásai. Tudás Publikációs sorozat d. Inst.f.Rabab. és Baln. Bad Wildungen, 2. kötet, Kovac (1997).
6) La Fleur SE, Kalsbeek A, Wortel J, Fekkes ML a. Buijs RM: Napi ritmus a glükóz toleranciában. Szerepe a szuprachiasmatikus magnak. Diabetes (2001) 50, 1237-1243.
7) Cornelissen G: Ha számítasz: 60 Yeras Franz Halberg táplálkozási kronomikájából. Az Open Nutriceuticals J. (2012) 1. kiegészítés - M2, 16-44.
8) Kräuchi K, Cajochen Chr., Werth E. a. Wirz- Igazságosság: A belső cirkadián fázis-kapcsolatok megváltozása reggel után az esti szénhidrátban gazdag ételek után az embereknél. J.Biol. Ritmusok (2002), 17, 364-376.
9) Danguir J: Az étel és az alvás kapcsolata. Ban ben. Élettani kézikönyv II. Kötet, Környezeti élettan. Eds. MJ Fregly a. CM lap jég. Oxford Univ. Press, 1996, p. 1375-1387.
10) Meier AH a. Burns JT: Cirkadián hormon ritmusok a lipidszabályozásban. Amer.Zool. 16, 649-659 (1976).
(11) Calla LK, van Cauter E, op. Schoeller DA: Az étkezés időzítésének hatása az emberi koleszterinszintézis napi ritmusára. Am.J. Physiol. (1995), 269, E 878 - E 883.
(12) G. Strauss-Blasche, C. Ekmekcioglu, V. Leibetseder, W. Marktl,
A komplex fürdőterápia lipidcsökkentő hatásainak szezonális változása.
Kutatás kiegészítő med. Osztály Naturheilkd. 10, 78-84 (2003)