Kde sa stráca tuk počas chudnutia?

Vysvetlíme vám, prečo odpoveď na túto otázku nemusí byť taká, ako očakávate.

Abstrakt

Vzhľadom na mieru nadváhy a obezity a veľký záujem o túto tému existuje medzi širokou verejnosťou a zdravotníckymi pracovníkmi prekvapujúca neinformovanosť o procese chudnutia. Medzi všeobecnými lekármi, dietológmi a osobnými trénermi sme sa stretli s rôznymi mylnými predstavami o tom, ako ľudia chudnú (obrázok 1).

Väčšina ľudí sa domnievala, že tuk sa premieňa na energiu alebo teplo, čo je v rozpore so zákonom zachovania hmotnosti. Domnievame sa, že táto mylná predstava bola rozšírená mantrou "prijatá/využitá energia" a zameraním univerzitnej biochémie, ktorá je zameraná na produkciu energie.

Ďalšími omylmi bolo, že tukové metabolity sa vylučujú výkalmi alebo sa premieňajú na svaly. Uvedieme nezvyčajný výpočet toho, ako "chudneme".

Obr. 1 Odpovede vzorky lekárov, dietológov a osobných trénerov na otázku: "Keď niekto schudne, čo sa stane s touto stratenou hmotnosťou?" (Správna odpoveď je CO2)

Hmotnosť, ktorú chceme schudnúť

Prebytočné sacharidy alebo bielkoviny v strave sa premieňajú na triglyceridy a ukladajú sa do tukových buniek. Prebytočný tuk v strave nepotrebuje inú premenu ako lipolýzu a reesterifikáciu.

Ľudia, ktorí chcú schudnúť a zároveň si udržať svalovú hmotu, sa z biochemického hľadiska snažia metabolizovať triglyceridy uložené v tukových bunkách.

Chemický vzorec priemernej molekuly triglyceridov možno odvodiť zo štúdií zloženia mastných kyselín. V roku 1960 Hirsch a kol. uverejnili údaje, na základe ktorých vznikla "priemerná mastná kyselina" so vzorcom C17.4H33.1O2.1

Tento 50 rokov starý výsledok je v nápadnej zhode s novšími údajmi.2 Tri "priemerné mastné kyseliny" esterifikované na glycerolovú kostru (+3C, +6H) nám dávajú "priemerný triglycerid" so vzorcom C54.8H104.4O6. Tri najčastejšie mastné kyseliny uložené v ľudskom tukovom tkanive sú olejová (C18H34O2), palmitová (C16H32O2) a linolová (C18H32O2),1, 2 ktoré sa esterifikujú a dávajú C55H104O6.

Úplná oxidácia jednej molekuly triglyceridu zahŕňa mnoho enzýmov a biochemických krokov, ale celý proces možno zhrnúť takto:

C55H104O6 + 78O2 → 55CO2 + 52H2O + energia

Zo stechiometrie vyplýva, že na celkovú oxidáciu 10 kg ľudského tuku je potrebných 29 kg vdýchnutého kyslíka, čím vznikne 28 kg CO2 a 11 kg H2O.

To nám ukazuje metabolický osud tuku, ale nehovorí o pomeroch hmotnosti uloženej v týchto 10 kg tuku, ktorá sa počas chudnutia vylúči ako oxid uhličitý alebo voda. Aby sme získali tieto hodnoty, sledovali sme cestu každého atómu von z tela. Atómy uhlíka a vodíka, samozrejme, opúšťajú telo ako CO2, resp. ako H2O.

Osud šiestich atómov kyslíka triglyceridu je záhadou, ktorú v roku 1949 vyriešili Lifson a spol.3 Použili označený ťažký kyslík (O18), aby ukázali, že atómy kyslíka telesnej vody a dýchacieho oxidu uhličitého sa rýchlo vymieňajú prostredníctvom tvorby kyseliny uhličitej (H2CO3).

Šesť atómov kyslíka sa tak rozdelí medzi CO2 a H2O v rovnakom pomere 2 : 1, v akom sa kyslík vyskytuje vo všetkých látkach. Inými slovami, štyri sa vydýchnu a dva vytvoria vodu.

Neobvyklý výpočet

Podiel molekulovej hmotnosti triglyceridu vydýchnutého v CO2 je podiel jeho molekulovej hmotnosti (daltonov), na ktorom sa podieľa 55 atómov uhlíka a štyri atómy kyslíka:

(661 Da (C55)+64 Da (O4))/(861 Da (C55H104O6))×100=84 %.

Podiel látky, ktorá sa stáva vodou, je:

(105 Da (H104)+32 Da (O2))/(861 Da (C55H104O6))×100=16%

Z týchto výsledkov vyplýva, že pľúca sú primárnym vylučovacím orgánom pri strate hmotnosti (obrázok 2). Vzniknutá voda sa môže vylučovať močom, stolicou, potom, dychom, slzami alebo inými telesnými tekutinami.

Obr. 2 Keď niekto stratí 10 kg tuku (triglyceridov), 8,4 sa vydýchne ako CO2. Na zvyšku z celkového množstva 28 kg vyprodukovaného CO2 sa podieľa vdychovaný kyslík. Pľúca sú teda primárnym vylučovacím orgánom pri úbytku hmotnosti. (Tento výpočet nezohľadňuje tuk, ktorý sa môže za vhodných (pato)fyziologických podmienok vylúčiť ako ketolátky, ani malé množstvo čistej svalovej hmoty, z ktorej sa dusík môže vylúčiť ako močovina).

Zisťovanie úbytku tuku

V pokoji priemerný 70 kg človek konzumujúci zmiešanú stravu (respiračný kvocient 0,8) vydýchne približne 200 ml CO2 pri 12 vdychoch za minútu.4 Pri každom z týchto vdychov sa teda vylúči 33 mg CO2, z čoho 8,9 mg tvorí uhlík.

Počas dňa stráveného spánkom a vykonávaním ľahkých činností, ktoré zdvojnásobujú pokojovú rýchlosť metabolizmu, vdýchne táto osoba každých 8 hodín 0,74 kg CO2, čím z tela odstráni 203 g uhlíka. Pre porovnanie, 500 g sacharózy) poskytne 8400 kJ (2000 kcal) a obsahuje 210 g uhlíka.

Nahradením hodiny odpočinku tréningom, ktorý môže zvýšiť rýchlosť metabolizmu až sedemnásobne v porovnaní s odpočinkom, napríklad behom, sa z tela odstráni ďalších 39 g uhlíka, čím sa celkové množstvo zvýši približne o 20 % na 240 g. Pre porovnanie, jeden 100 g muffin predstavuje približne 20 % celkovej dennej energetickej potreby priemerného človeka.

Fyzická aktivita pri chudnutí sa teda dá pomerne ľahko vyvážiť nadbytočným jedlom.

Z našich výpočtov vyplýva, že hlavným vylučovacím orgánom pri odbúravaní tukov sú pľúca. Úbytok hmotnosti si vyžaduje uvoľnenie uhlíka uloženého v tukových bunkách, čo nás opäť privádza k otrepanej pesničke o tom, že sa treba viac hýbať a menej jesť.

Odporúčame zaradiť tieto koncepty do učebných osnov vyššieho vzdelávania, aby sa napravili všeobecne rozšírené mylné predstavy o odbúravaní tukov.

Zdroje:
1. Hirsch J, Farquhar JW, Ahrens EH, Jr, Peterson ML, Stoffel W. Studies of adipose tissue in man. A microtechnique for sampling and analysis. Am J Clin Nutr1960;8:499-511.
2. Hodson L, Skeaff CM, Fielding BA. Zloženie mastných kyselín tukového tkaniva a krvi u ľudí a jeho využitie ako biomarkera príjmu potravy. Prog Lipid Res2008;47:348-80.
3. Lifson N, Gordon GB, Visscher MB, Nier AO. The fate of utilized molecular oxygen and the source of the oxygen of respiratory carbon dioxide, studied with the aid of heavy oxygen. J Biol Chem1949;180:803-11.
4. Ainsworth BE, Haskell WL, Herrmann SD, Meckes N, Bassett DR, Jr, Tudor-Locke C, et al. 2011 Compendium of physical activities: a second update of codes and MET values. Med Sci Sports Exerc2011;43:1575-81.