Cukor (szénhidrát) anyagcsere távfutás idején
(erősen leegyszerűsítve)
A szénhidrátok anyagcseréje lényegében a glükóz (szőlőcukor) anyagcseréje. Amikor megeszünk egy nagy tál makarónit (burgonyát, rizst, stb.) főleg keményítőt eszünk. A keményítő egy glükóz egységekből felépülő polimer molekula. Emésztése már a szájban megkezdődik és a vékonybélben folytatódik, ahol elsősorban (nem kizárólag) a hasnyálmirigy amiláz nevű enzimének segítségével glükóz egységekre bomlik. A bélnyálkahártya sejtjei (enterociták) felveszik a glükózt és a sejtek másik oldalán a vérbe juttatják.
Mi lesz a vérbe került glükózzal? A glükóz a vérből a szerveinkbe, szöveteinkbe kerül, ahol energiaforrásként szolgál. Sok glükózt használ az agyunk. A glükóz bejutása a különböző szöveteinkbe a sejtek membránjában levő glukóz transzporterek segítségével történik, ezek nem igényelnek külön energiát, mintegy specifikus ajtók, beeresztik a glükózt. A glükóz transzportereknek négy fő típusa van, ezek GLUT1, GLUT2, GLUT3, és GLUT4. Különféle sejtjeink felszínén különféle GLUT molekulák vannak. A GLUT4 az izom és zsírsejtjeinkben van és csak akkor kerül ki a sejt felszínére, ha a vérben inzulin van, ami egy hormon. Az inzulint hasnyálmirigy speciális sejtjei termelik. Termelését a vérben jelentősen megemelkedő glükóz (pl. a nagy tál makaróni után) indukálja (ha nem cukorbeteg az illető). A nagy cukor mennyiség részben eltűnik a vérből; a normál vércukor szint 5 mM. De hova lesz a rengeteg glükóz (nagy tál makarónit ettünk!)? Két helyen tárolódik, a májban és az izomban. Ezekbe a szövetekbe bekerült glükóz ismét polimerizálódik, a polimer neve glikogén, nagyon hasonló szerkezetű, mint a keményítő. A máj és az izom glikogén kémiailag teljesen azonos, de biológiai szerepük más. A máj glikogén szép lassan lebomlik és visszakerül a vérbe, biztosítva az 5 mM-os vér-glükóz szintet. Ezért van az, hogy igaz, hogy délben ettük a makarónit, de a vércukor szintünk délután 6 órakor is 5 mM. Az izom glikogén szerepe más. Nem tud kijutni az izomból, mert hiányzik egy enzim (G6P foszfatáz), amire szükség lenne a glükóz kijutáshoz. Ezért az izomba bejutó glükóz az izomban fog elhasználódni, szinte kizárólag energia (ATP) termelésre.
Összefoglalva: a makaróniból kivont glükóz evés után három helyen van: (1) a vérben; (2) a májban; (3) az izomban.
Természetesen minden más szövetünkbe kerül glükóz, de ezek a fő tárolási helyek. Megjegyzendő, a májba, agyba és több más szövetünkbe inzulin nélkül jut be a glükóz! Az izom és zsírszövetbe történő glükóz bejutáshoz inzulin kell!
Futás során hogyan választja ki szervezetünk, hogy glükózból vagy zsírból nyerje az energiát? Ez függ edzésünk hosszától és intenzitásától. Nyilván ez a két paraméter is összefügg, nem tudunk teljes erőből futni 1 órát, csak kb. 15-30 másodpercet. Az alábbi ábra bemutatja az intenzitás és az üzemanyag felhasználás összefüggését:
Látható minél intenzívebben futunk, annál inkább glükózt fogunk felhasználni. Teljes erőből való futásnál (anaerob munkánál) már szinte kizárólag glükózt használunk. Ne essünk pánikba. A felhasznált glükóz nagy része már benne van az izmunkban (glikogén formájában, mint feljebb leírtuk), nem kell őrült nagy vércukor szinttől rettegni, azért mert gyorsan futunk.
Mi a helyzet, ha egy 100 perces futóedzést csinálunk? Ez már aerob edzés!
A futás elején főleg szénhidrátot, glükózt használunk, de fokozatosan átállunk zsírégetésre. A két görbe keresztezi egymást, ez edzettségtől, a futás tempójától és genetikai hátterünktől is függ, de nagyjából valahol 40-80 perc futás után következik be.
Beszéljünk az inzulin és az aerob edzés szerepéről. Az inzulin nem megy be a sejtekbe. Egy, a sejtfelszínen levő inzulin receptorhoz kötődik és beindít egy jelátviteli útvonalat. A receptor membránon belüli része a kötődés hatására egy enzim aktivitást vesz fel, foszfort köt egy másik fehérjére, ami egy másikra, stb. Végül foszfor kerül egy AS160 jelű fehérjére. Ha ez foszfort hordoz, a sejten belül lapuló GLUT4 glükóz transzportereket ki tudja küldeni a sejtfelszínre és a glükóz beáramlik az izom és zsírsejtekbe. Mi a helyzet, ha futunk 1 órát? Az ATP (Adenozin Tri Phosphat) egy része AMP-vé (Adenozin Mono Phosphat) alakul. Mert sok energiát elhasználtunk. Az AMP azután aktivál egy enzimet (AMP aktivált protein kináz), mely képes közvetlenül foszfort rakni az AS160 proteinre. A következmény: inzulin nélkül is bemegy a glükóz az izom és a zsírsejtekbe. Így előzi meg az aerob edzés a 2. típusú cukorbetegség kialakulását és csökkenti az inzulinrezisztenciát (az inzulinrezisztencia azt jelenti erősen leegyszerűsítve, hogy inzulin termelődik, de az inzulin jelátviteli útvonala nem jól működik, pl. kevés a receptor molekula, vagy hibás).
Még egy megjegyzés. Energiánk kb. 95%-át aerob úton állítjuk elő. Egy átlagember 50-100 kg ATP-t szintetizál naponta. Nem tévedés! Ez azt jelenti, hogy az ATP↔ADP + P átalakulás mérhetetlen nagy számban megy oda vissza. Persze visszafele energiát kell befektetnünk, melyet a táplálék szénhidrát és zsírtartalmának elégetésével nyerünk.
A laktóz intoleranciáról. Ez nem betegség, a felnőtt oroszlán vagy sündisznó sem iszik tejet (ha nem adunk neki). Mi emberek persze rászoktunk. A laktóz két cukorból (monoszaharidból) glükózból és galaktózból áll. A kisbabák, a gyerekek és sok felnőtt megtermeli azt az enzimet, a laktázt, amely ezt a két cukrot kettévágja és így már fel tud szívódni. Ha nincs ez az enzimünk, akkor a laktóz átjut a vastagbélbe és a bélbaktériumok bontják le, ami hasmenést okozhat. Az az igazság, hogy az idősebb emberek kb. 80%-a nem tudja emészteni a laktózt, de mivel kevés tejet fogyaszt, semmi gond nincs vele.
Az emberi evolúció során két helyen, Afrikában és Európában egy-egy mutáció (nem azonos a két helyen) úgy alakította, hogy sok ember felnőtt korban is termel laktáz enzimet. Ezek előnybe voltak, mert éhínségek idején a fehérje gazdag tejet tudták fogyasztani.
Ne keverjük össze a laktózt (ami egy cukor) a laktáttal. Ez utóbbi egy szerves sav, a tejsav; kemény anaerob futás (munka) során keletkezik, de mennyisége nem emelkedhet bizonyos koncentráció felé.
