1. Co se děje v našem těle po jídle a jakou roli hraje inzulin

Proč potřebujeme přijímat potravu?

Život spotřebovává velké množství energie. K těm viditelným projevům patří například pohyb, tlukot srdce nebo dýchání. Tělo však potřebuje velké množství energie i na udržení vnitřní rovnováhy – tzv. homeostázy. Odkud se ta energie bere? Na rozdíl od rostlin jsme závislí na přísunu potravy a neumíme si energii vyrobit pouhým vystavením se slunečnímu světlu. Tak to příroda zařídila. Rostliny biomasu vytvářejí, živočichové ji konzumují.

Potraviny, které každý den jíme, obsahují tři základní makroživiny. „Makro“, protože to jsou velké molekuly složené z menších stavebních kamenů. Mezi tyto makroživiny patří:

• sacharidy (např. škrob nebo celulóza), které jsou složené z cukrů (např. glukóza nebo fruktóza),
• proteiny (bílkoviny), které jsou složeny z aminokyselin,
• tuky (lipidy), které jsou složeny z mastných kyselin a glycerolu.

Aby naše tělo dokázalo využít maximum energie uložené v těchto molekulách, je potřeba potravu mechanicky a chemicky zpracovat. K tomu nám slouží zažívací, neboli gastrointestinální trakt – zkráceně GIT. Na konci tohoto procesu dochází ke vstřebávání těchto živin do krevního řečiště a následně mohou být živiny využity dle potřeby. To málo, které tělo nedokáže využít, odchází z těla stolicí.

Příběh jednoho sousta

Samotné trávení je zahájeno už v dutině ústní žvýkáním, tedy mechanickým zpracováním potravy. Každé sousto je tak rozmělněno na menší kousky a smícháno se slinami, které zahajují chemické trávení potravy. Sliny také hrají důležitou funkci při transportu potravy do žaludku, usnadňují „sklouznutí“ potravy do žaludku a zabraňují poškození jícnu.

Žaludek slouží převážně jako skladiště pro přijatou potravu před tím, než postoupí dále do zažívacího traktu – tedy do střev. Byla by ovšem škoda nechat potravu v žaludku jen tak zahálet, a tedy i zde dochází k enzymatickému (a tedy chemickému) trávení. Za pomocí kyseliny chlorovodíkové, která se v žaludku tvoří, dochází k aktivaci tzv. peptidáz. Enzymů, které jsou schopny rozbourat proteiny na jejich základní kameny – aminokyseliny.

Kyselé prostředí má navíc tu výhodu, že eliminuje značnou část bakterií a potenciálních patogenů, které se do našeho těla dostávají z potravin, které jíme.

V žaludku tedy dochází k uskladnění a chemickému zpracování potravy, odtud poté odchází potrava do tenkého střeva. V první části tenkého střeva – dvanáctníku, dochází k přísunu dalších trávicích enzymů. Tentokrát ze slinivky a žlučníku. Žaludeční stěna vydrží extrémně kyselé prostředí, které je tvořeno kyselinou chlorovodíkovou. Střevo už takové štěstí nemá. Proto právě v této první části tenkého střeva dochází k neutralizaci kyseliny. Tento proces mají také na starosti slinivka a žlučník.

V tenkém střevě dále dochází k chemickému zpracování potravy. Díky enzymům ze slinivky a žlučníku jsou makroživiny natráveny na svoje základní stavební kameny. Sacharidy na jednoduché cukry, lipidy na jednotlivé mastné kyseliny a proteiny na aminokyseliny. Když je potrava takto natrávena, jsou buňky střevní stěny (enterocyty) schopny začít tyto základní stavební bloky jednotlivých živin vstřebávat do krevního oběhu. Tento proces probíhá téměř v celé délce tenkého střeva a odborně se nazývá resorpce.

Cukr v krvi nebo krev v cukru?

Pro většinu buněk lidského těla je hlavním zdrojem energie jednoduchý cukr – glukóza. Ten přijímáme buďto přímo z potravy výše popsaným způsobem, nebo si jej tělo umí do jisté míry i vyrobit z některých aminokyselin a do určité míry také z přijatých lipidů. Hladina (koncentrace) glukózy v krvi (glykémie) je velmi přísně regulována a její koncentrace se v krvi mění nejrychleji po jídle. Asi si dovedeš představit, že když sníš například dvě koblihy, tak při jejich trávení se uvolní do krve velké množství cukru.

Tělo je velmi chytré. Pouhé pomyšlení na jídlo vyvolává v těle přípravy na jeho trávení – v ústech se začínají tvořit sliny, v žaludku se začínají tvořit žaludeční šťávy a slinivka se připravuje na svůj nejdůležitější úkol – uvolnění inzulinu. Inzulin je malý protein, bez kterého není možné dlouhodobě žít a jehož hlavním úkolem je informovat tělo o tom, že je k dispozici energie ve formě glukózy a že bude třeba tuto energii patřičným způsobem využít nebo uložit na horší časy. Jak již bylo zmíněno, tělo není hloupé a ví, že špatné hospodaření s energií se nemusí vyplatit. To je jeden z důvodů, proč jsou metabolismus glukózy a především její krevní hladina tak přísně regulovány.

Udržování fyziologické glykémie je komplexní proces, kterého se účastní velké množství hormonů a orgánů. Mezi dva nejdůležitější hormony patří glukagon a inzulin. Oba dva se tvoří ve slinivce – glukagon v tzv. alfa buňkách a inzulin v tzv. beta buňkách (více viz kapitola 2). Glukagon má za úkol informovat tělo o tom, že máte hlad – že je v krevním řečišti méně glukózy, než by mělo být. Tento signál je potom zpracován mozkem – začne kručet v žaludku a dostaneš chuť se najíst. Pokud tuto potřebu v dostatečném čase nenaplníš, začneš být patřičně podrážděný. Inzulin má opačný účinek. Informuje organismus o tom, že je v krvi glukózy více, než by mělo být, a že je potřeba s tím něco dělat.

Každá buňka v lidském těle umí přijmout glukózu i bez inzulínu. Jedná se o tzv. glukózové transportéry, které do buněk, které to zrovna potřebuji (což jsou téměř všechny a téměř pořád) transportují glukózu. Tyto glukózové transportéry nejsou opět nic jiného než proteiny. Mají jinou strukturu a jiné umístění než například trávicí enzymy v žaludku ale jsou složeny ze stejných základních kamenů - aminokyselin.

Každá buňka je limitována kolik glukózy může přijmout a to právě počtem glukózových transportérů, které má na svém povrchu. Je to podobný princip jako když napouštíte bazén. Jednou hadicí to trvá patřičný čas, pokud si ale půjčíte hadici s přísunem vody i od souseda, bazén naplníte rychleji. Čím více transportérů má buňka na svém povrchu tím více glukózy může přijmout. Tohle je úkolem inzulinu. Dává buňce signál k tomu, aby na svém povrchu, tedy v cytoplazmatické membráně vystavila více těchto glukózových transportérů. Těchto glukózových transportérů existuje více druhů. Dělí se podle toho v kterých buňkách se vyskytují a nebo podle toho, jestli jejich přítomnost v cytoplazmatické membráně je závislá na přítomnosti inzulinu či nikoliv.

Tvoříme zásoby, aneb co kdyby bylo hůř

Protože by bylo hloupé spoléhat se na neustálý přísun potravy, příroda vymyslela další trik. Umožňuje svalům a játrům uchovávat nadbytečnou glukózu ve formě glykogenu. Glykogen není nic jiného než další typ makromolekuly - tentokrát glukózy pospojované dohromady v dlouhý, rozvětvený řetězec. Sval je v tomhle ohledu mnohem více sobecký než játra, protože svalový glykogen může být využit jen buňkou, ve které je uložen. Naproti tomu, játra jsou schopny se o svoje zásoby podělit s celým organismem. Když delší dobu hladovíš (v řádu hodin), tak játra dostávají signál k tomu, že je potřeba uvolnit část nashromážděné glukózy zpět do krve. A po jídle dostávají opačný signál - že je možné doplnit zásoby. Možná tě nepřekvapí, že tento signál játrům je opět do značné míry ovlivněn glukagonem (signál uvolnit glukózu) a inzulinem (doplnit zásoby). Játra však nemají neomezenou kapacitu ke skladování. Jsou schopny nahromadit přibližně 400g glukózy ve formě glykogenu na horší časy. To by mělo stačit na přibližně 24 hodin hladovění.

Možná si říkáš, že to není tak špatné, vždyť jíme třikrát nebo pětkrát denně. Faktem je, že v lidské historii jíst třikrát denně byl luxus. To je až výdobytek moderní doby, kdy nemusíme jít do lesa ulovit jelena, nebo sklidit pšenici na pole. Stačí nám jít do supermarketu a s použitím kouzelné plastové karty s čipem si koupit na co máme zrovna chuť.

Z historických (evolučních) důvodů je tedy naše tělo výborně připravené na dlouhodobé hladovění. Nadbytečná energie, která po jídle není okamžitě použita k fungování všech procesů v těle, se beze zbytku uloží. Plýtvat energií se zkrátka nevyplácí. S děravou nádrží od auta taky nedojedeš daleko a to ani v případě, že budeš mít v kufru rezervní kanystr s benzínem či naftou. Po doplnění zásob ve formě glykogenu ve svalech nebo játrech se může uložit i dalším způsobem, a to ve formě tuků - lipidů v tukové tkáni. Když zásoba glykogenu v játrech klesne pod určitou úroveň jsou tyto energetické zásoby mobilizovány a mohou být v organismu použity jako zdroj energie. Velká část organismu (kromě například erytrocytů) je schopna přizpůsobit se tomuto novému palivu v podobě mastných kyselin (stavební kameny lipidů) a nebo tzv. ketolátek (vyrobených z mastných kyselin v játrech). A tak se v těle odehrává nekonečný cyklus spotřebovávání nashromážděné energie (v podobě glykogenu nebo tuků) v době hladovění a její doplnění v období po jídle. O poměru mezi těmito stavy si můžeme leccos domyslet už při pohledu na obyvatele různých populací. Zatímco hubení lidé a podvyživené děti lze vidět v zemích s nedostatkem potravin kvůli klimatickým poměrům, válkám a dlouhodobé politické nestabilitě, pro vyspělé země je běžnější spíše sklon k nadváze a obezitě a spousta lidí se kvůli své váze trápí a snaží se různými způsoby zhubnout.

Tento cyklus je do značné míry ovlivněn krevní hladinou dvou hormonů - inzulinu a glukagonu. Jejich poměr říká tělu jestli máme cítit hlad nebo se máme cítit plní. Jestli je třeba mobilizovat energetické zásoby nebo je naopak čas tyto zásoby vytvářet. Narušení této křehké rovnováhy může vést k různým onemocněním energetického metabolismu. Mezi jednu z nejvýznamnějších a nejčastějších patří diabetes mellitus, lidově řečeno cukrovka a to jak prvního tak druhého typu. O této chorobě si budeme povídat v dalších kapitolách

Co říci závěrem?

Dovolte mi ještě poznamenat, že celý energetický metabolismus není řízen jen inzulinem nebo glukagonem. Jedná se o velmi komplexní systém, do kterého zasahuje spousta dalších hormonů a orgánů než jen slinivka. Pro naše další povídání je však právě funkce slinivky a inzulinu ta nejklíčovější a proto jim bylo věnováno tolik prostoru.

Jako zajímavost lze určitě zmínit, že do procesu trávení jsou zapojeny i různé mikroorganismy (bakterie, prvoci, houby), které symbioticky kolonizují naše tlusté střevo. Mimo jiné, tvoří některé hormony, které se účastní nejrůznějších signalizačních dějů v našem těle, regulují chuť k jídlu a odpověď na nasycení, podílí se na trávení jako takovém a díky tomu do jisté míry ovlivňují nejen fyzické ale i psychické zdraví.

Navíc platí, že celý tento systém má tzv. cirkadiánní rytmicitu - tedy v různých fázích dne se v těle děje něco jiného a uplatňují se jiné hormony. Je to proto, aby byl náš organismus dobře adaptován na vnější podmínky (zejm. střídání světla a tmy během 24 hodin a s tím související požadavky na aktivitu – práce, opatření potravy lovem, odpočinek a spánek.

V této kapitole jste se dozvěděli spoustu nových pojmů, pojď si je procvičit a zopakovat!