إذا كنت قد قضيت وقتًا في تصفح صفحات وسائل التواصل الاجتماعي المتعلقة بالصحة والعافية، فمن المحتمل أن تصادف العديد من المنتجات التي تدعي أنها تعمل على تحسين عملية التمثيل الغذائي لديك. ولكن ما هو بالضبط التمثيل الغذائي الخاص بك؟
كل ما تعرضه لجسمك – بدءًا من نمط الحياة إلى الفيروسات المحمولة جواً – يؤثر على خصائصك الجسدية، مثل ضغط الدم ومستويات الطاقة لديك. ويشار إلى هذه الخصائص البيولوجية مجتمعة باسم النمط الظاهري الخاص بك. والنظام البيولوجي هو الأكثر مباشرة التأثيرات النمط الظاهري الخاص بك هو التمثيل الغذائي الخاص بك.
لذا، إذا كنت تأكل شيئًا ما، أو تتناول أدوية، أو تدخن، أو تمارس التمارين الرياضية، فإن عملية التمثيل الغذائي لديك هي المسؤولة عن نقل تلك المعلومات البيولوجية في جميع أنحاء جسمك حتى يتكيف.
الأيض هو تحويل الطاقة
يتكون التمثيل الغذائي الخاص بك من أ شبكة من عشرات الآلاف من الجزيئات والبروتينات التي تحول الطعام الذي تتناوله إلى طاقة ولبنات بناء يستخدمها جسمك للتحرك والنمو وإصلاح نفسه. على المستوى الكيميائي، يبدأ استقلاب الطاقة عندما يتم تكسير المغذيات الكبيرة الثلاثة – الكربوهيدرات والدهون والبروتين – ذرة بعد ذرة لتحرير الإلكترونات من الروابط الكيميائية. تقوم هذه الإلكترونات بشحن المكونات الموجودة في الخلايا تسمى الميتوكوندريا.
وكما هو الحال مع كيفية عمل البطاريات، تقوم الميتوكوندريا بتسخير هذه الإمكانات الكهربائية لإنشاء شكل مختلف من الطاقة الكيميائية التي يمكن لبقية الخلية استخدامها.
ببساطة، الدور الأساسي لعملية التمثيل الغذائي هو تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية وإعادتها إلى طاقة كيميائية. قد تلعب كيفية نقل هذه الطاقة في جميع أنحاء الجسم دورًا مركزيًا في تحديد ذلك سواء كنت مريضا أو بصحة جيدة.
أنا عالم كيمياء حيوية الذي يدرس شبكات التمثيل الغذائي المختلفة التي يتم استخدامها مع تغيرات جسمك. لقد تمكنت أنا وفريقي من تحديد سمات محددة لعملية التمثيل الغذائي، مثل وجود وكمية بعض المستقلبات ــ المنتجات المصنوعة من تحطيم المغذيات الكبيرة ــ عبر مجموعة واسعة من الظروف.
وتشمل هذه الحالات أمراض مثل كوفيد-19, مرض السكري, التصلب المتعدد و فقر الدم المنجلي، لتجربة بيئات فريدة مثل التعرض للإشعاع, ارتفاع عالي, شيخوخة و الأداء الرياضي. يؤثر كل من هذه الإعدادات على أجزاء الشبكة الأيضية المستخدمة وكيفية تواصلها مع بعضها البعض.
يحدد الرياضيون النخبة الحدود العليا
نظرا للقلق ارتفاع في السمنة وما يرتبط بها متلازمة الأيض – كان حوالي 1 من كل 8 أشخاص في جميع أنحاء العالم يعانون من السمنة في عام 2022 – يمكن أن يساعد تحديد التمثيل الغذائي الصحي أو الضعيف في تحديد الأخطاء التي حدثت وكيفية معالجتها.
يقدم نخبة الرياضيين مجموعة متميزة لدراسة وظيفة التمثيل الغذائي في أفضل حالاتها، حيث يجب ضبط شبكة التفاعلات الجزيئية والكيميائية الخاصة بهم بدقة للمنافسة على المسرح العالمي.
تقليديا، بداية الحلب لقد كان مقياسًا حاسمًا للأداء الرياضي من خلال تحديد شدة التمرين عندما يبدأ اللاكتات في الارتفاع في العضلات والدم.
وخلافا للاعتقاد السائد، فإن اللاكتات ليس مجرد منتج نفايات ولكنه مادة مصدر طاقة كذلك، ويتراكم عندما يتم إنتاجه بشكل أسرع من قدرة الميتوكوندريا على استخدامه. في حين أن الشخص النشط بشكل معتدل قد يصل إلى عتبته عند ممارسة شدة تبلغ حوالي 2 واط لكل كيلوغرام، يمكن لراكبي الدراجات النخبة الحفاظ على كثافة تصل إلى ما يقرب من مرتين إلى ثلاث مرات أعلى.
عند مقارنة عتبات اللاكتات لمجموعة من راكبي الدراجات النخبة، وجدنا أن راكبي الدراجات ذوي العتبات الأعلى لديهم علامات على وظيفة الميتوكوندريا الأفضل. وكانت إحدى هذه العلامات زيادة إنتاج الإنزيم المساعد Aوهو جزيء ينقل الكربون حول الخلايا وهو مهم لتحطيم الكربوهيدرات والأحماض الأمينية والدهون إلى طاقة كيميائية.
كما ظهر أيضًا راكبو الدراجات ذوو الأداء العالي حرق المزيد من الدهون وحرق الدهون لفترة أطول خلال جولة حول العالم متعددة المراحل مقارنة براكبي الدراجات ذوي الأداء المنخفض.
التمثيل الغذائي المختل في أمراض مثل كوفيد-19
يتغير التمثيل الغذائي لديك أيضًا إذا أصبت بمرض حاد مثل كوفيد-19.
على عكس راكبي الدراجات النخبة، فإن مرضى كوفيد-19 لديهم ضعف القدرة على حرق الدهون الذي يبدو أنه يستمر مع COVID طويل. إن دماء هؤلاء المرضى أثناء الراحة تشبه دماء راكبي الدراجات النخبة عند الإرهاق. وهذا يشير إلى أن عدم تحمل التمارين الرياضية يحدث بشكل متكرر مع الإصابة بكوفيد طويل الأمد خلل في الميتوكوندريا قد يلعب دورًا في التعب المرتبط بكوفيد-19.
حرق الدهون يستخدم الكثير من الأكسجين. كوفيد-19 يدمر خلايا الدم الحمراء التي توصل الأكسجين إلى الأعضاء. لأن خلايا الدم الحمراء تحتوي على قدرة محدودة على إصلاح أنفسهم، فقد لا تعمل بشكل جيد خلال الفترة المتبقية من عمرها البالغ 120 يومًا تقريبًا. قد يفسر هذا جزئيًا سبب استمرار أعراض فيروس كورونا لفترة طويلة كما هي الحال لدى بعض الأشخاص.
المتبرعون بالدم يحددون الوسط
عمليات نقل الدم هي واحدة من الإجراءات السريرية الأكثر شيوعا. على 118 مليون باينت من الدم يتم التبرع بها من قبل ملايين الأشخاص حول العالم كل عام. نظرًا لأن المتبرعين بالدم يخضعون للفحص للتأكد من أنهم يتمتعون بصحة جيدة بما يكفي للتبرع، فإنهم عادةً ما يتمتعون بصحة جيدة إلى حد ما، في مكان ما بين المرض الحاد والأداء الرياضي المتميز. المتبرعين بالدم، القادمين من كل مناحي الحياة، لديهم أيضًا مجموعة متنوعة من السمات البيولوجية كمجموعة دراسة.
لقد قمت أنا وفريقي بفحص الدم من أكثر من 13,000 متبرع بالدم لتسليط الضوء على حالتهم التنوع الأيضي. لقد وجدنا سمات محددة يمكن أن تتنبأ بمدى فعالية دم المتبرع في المرضى، وهو ما له أيضًا آثار على مدى جودة عمل الدم لدى المتبرعين أنفسهم.
لقد وجدنا أن إحدى هذه السمات هي مستقلب يسمى الكينورينينوالذي يتم إنتاجه من تحلل الحمض الأميني التربتوفان. لقد وجدنا أن الدم من المتبرعين الذين لديهم مستويات أعلى من الكينورينين كان أقل احتمالية لاستعادة مستويات الهيموجلوبين لدى متلقي نقل الدم مقارنة بالمتبرعين الذين لديهم مستويات منخفضة من الكينورينين.
تكون مستويات الكينورينين أعلى لدى المتبرعين الأكبر سنًا والمتبرعين ذوي مؤشر كتلة الجسم الأعلى، ومن المحتمل أن تكون مرتبطة بمستويات أعلى من الالتهاب. ودعمًا لذلك، وجدت مجموعتنا أيضًا هذا الكينورينين يزيد بشكل كبير في المتسابقين المشاركين في سباق Ultra-Trail du Mont-Blanc الذي يبلغ طوله 171 كيلومترًا (106 أميال). بالإضافة إلى ذلك، حددنا أيضًا أن الكينورينين هو علامة قوية على الإصابة بالمرض خطورة كوفيد-19.
العلاقة بين المستقلبات والنتائج الصحية تعزز الدور الهام الذي تلعبه عملية التمثيل الغذائي في الجسم. إن الحصول على فهم أفضل لما يبدو عليه التمثيل الغذائي الصحي يمكن أن يقدم رؤى فريدة حول كيفية انحرافه عندما يمرض شخص ما وقد يقدم أساليب جديدة للعلاجات الطبية.
ترافيس نيمكوف، أستاذ باحث مساعد في الكيمياء الحيوية وعلم الوراثة الجزيئية، الحرم الجامعي الطبي لجامعة كولورادو أنشوتز
يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة تحت رخصة المشاع الإبداعي. إقرأ ال المقال الأصلي.
كتب ذات صلة:
الجسم يحافظ على النتيجة: العقل والجسم في شفاء الصدمة
بقلم بيسيل فان دير كولك
يستكشف هذا الكتاب الروابط بين الصدمة والصحة البدنية والعقلية ، ويقدم رؤى واستراتيجيات للشفاء والتعافي.
انقر لمزيد من المعلومات أو للطلب
التنفس: العلم الجديد لفن ضائع
بواسطة جيمس نيستور
يستكشف هذا الكتاب علم وممارسة التنفس ، ويقدم رؤى وتقنيات لتحسين الصحة البدنية والعقلية.
انقر لمزيد من المعلومات أو للطلب
مفارقة النبات: الأخطار الخفية في الأطعمة "الصحية" التي تسبب المرض وزيادة الوزن
بواسطة ستيفن ر
يستكشف هذا الكتاب الروابط بين النظام الغذائي والصحة والمرض ، ويقدم رؤى واستراتيجيات لتحسين الصحة والعافية بشكل عام.
انقر لمزيد من المعلومات أو للطلب
قانون المناعة: النموذج الجديد للصحة الحقيقية ومكافحة الشيخوخة الجذرية
بواسطة جويل جرين
يقدم هذا الكتاب منظورًا جديدًا للصحة والمناعة ، بالاعتماد على مبادئ علم التخلق ويقدم رؤى واستراتيجيات لتحسين الصحة والشيخوخة.
انقر لمزيد من المعلومات أو للطلب
الدليل الكامل للصيام: اشفي جسدك بالصيام المتقطع ، والصيام المتناوب ، والممتد
بقلم الدكتور جيسون فونج وجيمي مور
يستكشف هذا الكتاب علم وممارسة الصيام ويقدم رؤى واستراتيجيات لتحسين الصحة والعافية بشكل عام.
