Kdo nám řekne, že už jsme snědli dost jídla?

Jak je řízena konzumace jídla? Možná si myslíte, že o tom rozhoduje naše vůle. Snad, občas. Ale zvířata žádnou takovou vůli pravděpodobně nemají a přesto vědí, kdy mají dost a kolik mají sníst. Vědí to lépe než my! To je překvapení. Jak tedy poznají, že už mají dost jídla nebo ještě ne?

Tímto problémem jsem se zatím moc zabýval, takže možná nebude vše domyšleno tak, jak by mělo být. Ale nevadí, nějak se začít musí. Co mne k tomuto problému navedlo je tento obrázek z jedné studie na laboratorních potkanech a také výborný blog který píše Peter.

Vidíme na něm několik skokových změn stravy. Nejprve zcela na začátku změnu ze standardní potkaní stravy na tučnou západní stravu podobnou lidské. Vidíme tam nejprve zajímavý přechodový děj, kdy tuky nejprve nejsou pro potkany stravou, která by je zbavila hladu. Neumějí je zoxidovat na energii. Teprve postupem času se je naučí zpracovávat a postupně mohou tedy snižovat přebytky v příjmu stravy. Ale nikdy nedojde k rovnováze mezi příjmem a výdejem, o malý kousek. Zajímavé. Trvá jim to cca 8 týdnů, dost dlouho. Celou tu dobu se tedy přejídají a tloustnou. Proč? Na to se pokusím odpovědět. Dále vidíme další skokové změny stravy, kdy místo sojového oleje je jim tuk namíchán z části jako MCT olej (C8:0+C10:0 1:1) a nebo jako triacetin (speciální typ tuku s krátkými řetězci, jako ocet). A zase se objeví změna v příjmu potravy, nejprve okamžitá a po čase adaptace na tuto stravu. Vidíme také, že se mění váha potkanů směrem nahoru i dolů, mnohdy zcela opačným směrem než napovídá kalorický příjem potravy. Záhada? Pojďme to zkoumat, budeme muset zase jít do detailů. Označme si energii příjmu a výdeje

Ein = Eout

Vydaná energie by se měla rovnat energii přijímané. Je tedy zkonzumovaná energie rovna vydané energii? Není, vidíme to na grafu. Tak lépe.

Ein = Eoxidized + Estored - Ereleased

To už vypadá lépe. Tím už by se dal vysvětlit skok v příjmu potravy při změně na tučnou stravu. Energie musí být ukládána, zřejmě jako tuk. Co tedy napsat

ECPin = ECPoxidized + ECPstored - ECPreleased

pro sacharidy plus proteiny (carbs+proteins)

EFin = EFoxidized + EFstored - EFreleased

pro tuky (fats)

Sacharidy ani proteiny nelze dobře dlouhodobě skladovat, ale lze je přeměnit na tuk. Pokud tedy jde o denní příjmy a výdeje, lepší bude oddělit od tuků a zjednodušit na

ECPin = ECPoxidized + ECPtoF

EFin = EFoxidized + EFstored - EFreleased - ECPtoF

Tak a zpět ke grafu. V okamžiku přechodu na tučnou stravu musí být zachována oxidace paliv před a po změně

ECPoxidized před = ECPoxidized po

EFoxidized před = EFoxidized po

EFreleased před = EFreleased po

ECPtoF před = ECPtoF po

tedy pokud skokově změníme vstupní poměry makronutrientů

sacharidy+proteiny 83 % před na 54 % po

tuky 17 % před na 46 % po

ECPin ~ ECPoxidized

EFin ~ EFstored

Po změně nesmí dojít k diskontinuitě příjmu využitelné energie. Tuky ještě nejdou víc spalovat, příjem energie musí pokrýt sacharidy a proteiny, tedy původních 83% = nových 54 %, to vyžaduje více jídla, nárůst přijímané energie bude 83/54 = 1,54 tedy + 54% kilokalorií! Vychází to podle grafu? Ano, 1400 x 1,54 = 2156 kcal hodnota ještě před prvním bodem.

Pokud nelze zvýšit spalování tuků, a to u dlouhých tukových řetězců hned nejde, téměř veškerý tuk navíc je ukládán. Zvíře si hlídá stejný příjem sacharidů jako předtím a přijme tedy víc kalorií. Malá část nadbytečných tuků se spálí a dodá trochu energie navíc, to vede postupně k vyšší sytosti a snížení množství snědených sacharidů. Jak uvidíme na dalším grafu, sacharidy přímo ovládají proces de novo lipogeneze (DNL). Snížení příjmu sacharidů vyvolá snížení DNL a tedy zmenšení složky ECPtoF. Podaří-li se snížit DNL, sníží se aktivita enzymu ACC a sníží se také hladina molekul malonyl-CoA, takže se trochu odblokuje vstup dlouhých tuků do mitochondrií. Je tak propuštěno více tuků k oxidaci a získání energie.

De novo lipogeneze (DNL), která mimo jiné blokuje spalování tuků, je aktivována u lidí obsahem sacharidů (CH) ve stravě. Krátkodobý přebytek tuků nemá žádný vliv (+50% fat).

Na konci přechodového děje ale stejně zůstává vyšší příjem energie, spaluje se více sacharidů. Proč? Nebo spíš naopak, je ukládána určitá část energie do tukových zásob prostřednictvím DNL a příjem sacharidů musí být vyšší než by odpovídalo vyrovnané bilanci. To vyvolá i vyšší příjem tuků, které nejdou spálit.

Mám za to, že na vině je zde omega-6 linolová kyselina, její schopnost snižovat inzulinovou rezistenci. Spalování této mastné kyseliny nebrání vstupu glukózy a dochází k soupeření paliv a zvýšené produkci H2O2, to zvyšuje aktivitu a spotřebu materiálů v antioxidačním systému GPx/GSH a dojde u některých tukových buněk k překročení prahu pro spuštění pseudohypoxie, tedy aktivace HIF-1α. To aktivuje tvorbu tuků ze sacharidů a proteinů cestou DNL, také to aktivuje enzym NADPH oxidázu (NOX2) v imunitním systému a navenek se to projeví jako zánět. Na našem obrázku se to projeví zvýšeným příjmem potravy.

Pokračujme ale dál. Máme zde další skokové změny stravy. Nejprve bylo 30% tuků nahrazeno MCT oleji C8:0/C10:0. Prakticky okamžitě se normalizoval příjem potravy. MCT oleje totiž procházejí do mitochondrií a nejsou blokovány molekulami malonyl-CoA. Energie je tedy využitelná a lze snížit příjem sacharidů. Po krátkém čase ale dojde postupně k nárůstu příjmu, proč? Protože se snažíme nastoupit do již rozjetého rychlíku. MCT oleje fungují pouze jako prevence před tím než nastane změna vyvolaná aktivací pseudohypoxie, tedy před aktivací HIF-1α.

Je to vlastně jednoduché, v prvním týdnu vidíme obrovský peak příjmu potravy, způsobený nemožností spalování dlouhých tuků. Brání v tom malonyl-CoA jako produkt DNL po delším období standardní nízkotučné stravy plné sacharidů (při nízkotučné stravě DNL nijak nevadí). Kdybychom v této době přidali k dlouhým tukům i střední řetězce, ty by prošly do mitochondrie, doplnily chybějící energii a vůbec by nedošlo k takovému nárůstu příjmu potravy. To by prudce snížilo příjem sacharidů a tedy mnohem rychleji snížilo DNL a umožnilo spalovat po krátkém čase i dlouhé tuky. K žádné aktivaci pseudohypoxie by nedošlo. Takové studie známe, jako prevence MCT oleje fungují, jako terapie ale nefungují. Nedokáží potlačit pseudohypoxii, zrušit aktivaci HIF-1α. Po nějakém čase aktivují omega oxidaci, aktivují peroxisomy, ale v tomto prostředí zvýší jen tvorbu tuků. Bez potlačení pseudohypoxie to nejde.

Jdeme na to! Máme tu ještě jeden pokus! Pokud jste četli starší příspěvky, už víte řešení. Ano, pseudohypoxii vypíná acetát, tedy zde triacetin. Na grafu je to jasně vidět, v devátém týdnu zcela vymazal DNL, došlo k potlačení příjmu potravy takovém, že se potom muselo DNL zase obnovit ve správné výši. Potlačení pseudohypoxie aktivuje jiný omezovací mechanizmus zabraňující přetížení buňky nadbytkem paliva, UCP2. Známe to z jiné studie, podívejte se na starší příspěvek. Abychom tento stav udrželi i při poměrně vysokém obsahu linolové kyseliny ve stravě, museli bychom dodávat triacetin nebo alespoň MCT olej trvale. Řešení je tedy pouze jedno, snížit obsah omega-6 linolové kyseliny ve stravě na cca 2 %, tedy pravé máslo, hovězí tuk, hovězí maso. Máslo obsahuje až 13 % krátkých a středních tuků, umožňuje tedy našemu tělu rychle reagovat na změny složení jídla. Podívejte se na starší příspěvky.

Zdá se, že skokové změny ve složení jídla mohou vést ke značnému nárůstu konzumovaných kalorií pro uspokojení pocitu hladu. Dlouhodobě stabilní poměr mezi makronutrienty pomáhá optimalizovat procesy v těle a umožňuje co nejlépe využít energii z jídla bez zbytečného tloustnutí.

Doplnění

Myslím si, že hlavním parametrem, který určuje, jestli jsme během dne snědli dostatek jídla je hladina jaterního glykogenu před spaním. Pokud je ho správné množství na celou noc a odpočinek, nebudeme mít hlad ani ráno. Ale pokud je ho málo, již ráno budeme mít velikou potřebu se najíst a doplnit zásoby glykogenu.

Jak je tedy řízena produkce glykogenu, našeho zásobníku sacharidů. Ukážeme si to na obrázku ze studie kinetiky produkce glykogenu. Dostatek rychlé sacharidové energie je řízen prostřednictvím měření a stabilizace hladiny fruktóza-1,6-bisfosfátu (Fru1,6BP), dále řízením hladiny citrátu, a přímo na vstupu glukózy do buňky hladinou glukóza-6-fosfátu (Glc6P). Pokud je přebytek Glc6P, enzym PGM přehodí fosfát na pozici 1 a Glc1P je vstupem pro tvorbu glykogenu. Pokud je molekul Glc6P nedostatek, uvolňuje se z glykogenu právě zase Glc1P a je přeměněn na Glc6P pro další použití.

Co je důležité, Glc6P je odčerpáván trasou PPP (trasa doleva), která obnovuje hladinu NADPH v cytosolu. Pokud tam tedy je velká spotřeba NADPH, například při tvorbě nových tuků procesem DNL nebo při vysoké aktivitě NADPH oxidázy (zánět), snížená hladina Glc6P zpomalí produkci glykogenu a budeme více nebo déle jíst, dokud se potřebné zásoby nedoplní.

Také je zde mými poznámkami (červeně) naznačena regulace DNL prostřednictvím AMPK a glukózového senzoru Fru1,6BP společně s enzymem ALDO. Tento proces také zároveň určuje dominantní palivo, zda to budou sacharidy (při vysoké hladině) nebo tuky (při nízké hladině Fru1,6BP).