Fyzická aktivita v kontexte postprandiálneho metabolizmu glukózy a lipidov

Physical activity in the context of the postprandial metabolism of glucose and lipids

Metabolism in the human body is complex, regulated and affected not only by substances involved in metabolic processes but also by activity – physical exercise which is performed by the whole organism. There are differences in metabolism between men and women, however, with increased intensity of exercise, these differences are reduced. If physical exercise is implemented in the long term, even at lower intensity, it is an important factor for the physiological level of human lipaemia, glycaemia and insulinaemia with a prospective application, mainly in the field of preventive medicine.

Key words:
physical activity, metabolism, glucose, glycaemia, lipid, lipaemia.

Autoři: E. Radzo
Působiště autorů: Univerzita Komenského, Bratislava, Slovenská republika ; Prednosta: doc. MUDr. Tibor Marček, CSc., mim. prof. ; Klinika telovýchovného lekárstva, fyziatrie a rehabilitácie, Lekárska fakulta
Vyšlo v časopise: Prakt. Lék. 2012; 92(4): 203-205
Kategorie: Postgraduální vzdělávání

Souhrn

Metabolizmus ľudského organizmu je komplexný, regulovaný a ovplyvňovaný nielen látkami priamo vstupujúcimi do metabolických procesov, ale tiež aktivitou – športovým tréningom, ktorý vykonáva organizmus ako celok. Pozorované sú rozdiely medzi mužmi a ženami, avšak so stúpajúcou intenzitou cvičenia, rozdiely v metabolizme mužov a žien sa strácajú. Športový tréning aj pri nižšej intenzite, ak je vykonávaný dlhodobo, je dôležitým faktorom pre fyziologickú hladinu glykémie, lipémie a inzulinémie s využitím, najmä v oblasti preventívneho lekárstva.

Kľúčové slová:
fyzická aktivita, metabolizmus, glukóza, glykémia, lipidy, lipémia.

Úvod

Postprandiálny metabolizmus glukózy a lipidov je ovplyvnený viacerými faktormi, ktoré môže spúšťať fyzická aktivita, športový tréning už pri submaximálnej intenzite. Vplyv športového tréningu sa prejavuje pri metabolizme glukózy a lipidov, najmä v časovom intervale bezprostredne po cvičení až do 90 minút od ukončenia športovej aktivity.

Postprandiálny metabolizmus glukózy

Hodnota postprandiálnej glukózy je v uvedenom časovom intervale zvýšená. Mechanizmy, ktoré vedú k zvýšeniu postprandiálnej glukózy v krvi, sú na úrovni zmien sympato-vagálnej rovnováhy a zmien v koncentrácii ľudského inzulínu. Koncentrácia inzulínu v krvi je znížená po fyzickej aktivite, čo vedie k zníženému vstupu glukózy do buniek a zvýšenej hladiny glukózy v krvi. Hladina glukózy je ovplyvnená aj účinkom regulačných peptidov – plazmový vazoaktívny črevný peptid, glukagónu podobný peptid-1 –, ktoré sa podieľajú na regulačných procesov glukózového metabolizmu (2, 11, 14, 20). Vo viacerých štúdiách bolo preukázané, že fyzická aktivita nevedie k zvýšenému pocitu hladu a potreby príjmu energie, ale naopak pocit hladu je znížený. Dochádza ku fenoménu, pri ktorom ľudský organizmus nemá potrebu doplniť zvýšený výdaj energie počas fyzickej aktivity submaximálnej intenzity. V niektorých prípadoch dochádza k predĺženiu časového intervalu medzi fyzickou aktivitou a pocitom hladu, ktorý je u ľudí vyvolaný zníženou hladinou glukózy v krvi a vzniknutou centrálnou glukopéniou (1, 12, 13, 24). Fenomén, ktorý je pozorovaný pri zvýšenej hladine glukózy v krvi v krátkom časovom intervale po fyzickej aktivite, je potrebné zohľadniť u mladých športovcov, ale aj pri bežnej populácii s metabolickými a endokrinologickými ochoreniami, napr. pri diabetes mellitus typu 2. Pri pozorovaní pacientov s diabetes mellitus typu 2, ktorí boli vystavení fyzickej záťaži nízkej intenzity a fyzickej záťaži vysokej intenzity, bol preukázaný vplyv cvičenia na hyperglykémiu pacientov pri dodržiavaní nutričných/dietologických opatrení. Fyzické zaťaženie nízkej intenzity znižuje prevalenciu hyperglykémie u pacientov s diabetes mellitus typu 2 a môže mať pozitívny efekt na stabilizáciu hladiny glukózy v krvi (15).

Riziko vzniku kardiovaskulárnych ochorení (KVO) v súvislosti s hyperglykémiou je výraznejšie u ľudí s ochorením diabetes mellitus, pričom epidemiologické štúdie preukázali súvislosť medzi hyperglykémiou a KVO aj u ľudí s poruchou glukózovej tolerancie a zdravých ľudí. Pri každej skupine ľudí, najmä pretrvávajúca postprandiálna hyperglykémia, z dlhodobého hľadiska zvyšuje riziko vzniku kardiovaskulárnych ochorení. Súvislosť medzi hyperglykémiou a KVO je viacnásobne preukázaná, no presný mechanizmus je v súčasnosti predmetom štúdií. Jedna z pravdepodobných teórií udáva, že zvýšená hladina glukózy vedie k zvýšenému rozvoju aterosklerózy. Teória vychádza z porovnávania hrúbky cievnej steny arterie carotis u ľudí s postprandiálnou hyperglykémiou, zvýšenou glykémiou nalačno a dobre kontrolovanou hladinou glykémie (4, 6, 7, 8, 18, 23).

Rovnovážna hladina glukózy v krvi je prioritná pre ľudský organizmus pre jeho fyziologické mechanizmy. Glykémia je udržovaná viacerými mechanizmami a metabolizovaním najmä lipidov, pričom boli pozorované rozdiely v metabolizme lipidov medzi mužmi a ženami v období regenerácie po fyzickej aktivite. Zvýšené hodnoty lipolýzy v rámci regenerácie boli pozorované u mužov (10).

Počas výkonu samotnej fyzickej aktivity pozorujeme opačné výsledky. Ženy majú zvýšené využitie lipidov a menšie využitie svalového glykogénu ako muži. Rozdiely medzi mužmi a ženami sú najvýraznejšie pri izometrickom cvičení, pričom rozdiely sa znižujú pri stúpajúcej intenzite vykonávanej fyzickej aktivity. Pri intenzívnej fyzickej aktivite, u mužov aj u žien, dochádza ku zreteľne zvýšenej hladine glukózy v cirkulujúcej krvi a následne dochádza ku zvýšenej glykémii a uprednostňovaní glukózy ako energetického substrátu počas cvičenia (5).

Pri opakovanom intenzívnom cvičení mužov aj žien, Marliss a kol. zistil, že muži majú vyšší nárast hladiny glukózy v krvi ako ženy. Pravdepodobne táto rozdielnosť medzi mužmi a ženami súvisí s vyššou efektivitou využívania a ukladania glykogénových zásob u žien pri opakovanej fyzickej aktivite. Vo svojej štúdii ďalej uvádza, že je potrebné klásť dôraz na porovnávané subjekty, pretože faktory súvisiace s rozdielnymi hladinami hormónov počas menštruačného cyklu a iná stavba tela u žien môže ovplyvniť aj metabolizmus glukózy počas fyzickej aktivity. Pri hodnotení a porovnávaní výsledkov je potrebné brať do úvahy aj trénovanosť mužov a žien, pričom v uvedenej štúdii mali ženy nižšie percento telesného tuku ako je populačný priemer (16).

Postprandiálny metabolizmus lipidov

Postprandiálna lipémia (PPL) je charakterizovaná zvýšenou hladinou lipoproteínových častí bohatých na triglyceridy v plazme. Zvýšená hodnota postprandiálnej lipémie je pozorovaná u ľudí s vyšším vekom, s obezitou, najmä viscerálnym typom, ďalej u ľudí s metabolickým syndrómom, s glukózovou intoleranciou, pri ochorení diabetes mellitus a taktiež u žien v obdobím menopauzy. Na základe intervenčný štúdií, ktoré boli realizované krátkodobo aj dlhodobo, bol publikovaný vplyv fyzickej aktivity na hladinu postprandiálnej glukózy. Fyzická aktivita môže redukovať hladinu lipémie, čím dochádza k prevencii aterosklerózy. Zníženie hodnôt PPL znižuje koncentráciu chylomikrónov, ktoré sa podieľajú na formovaní aterosklerotických plakov na cievnej stene a vytvárajú podklad pre vznik kardiovaskulárnych ochorení. Niektorí autori uvádzajú, že nebol pozorovaný rozdiel medzi prerušovaným (intermitentným) cvičením a kontinuálnym cvičením v kontexte vplyvu cvičenia na hladinu PPL, pričom ďalší autori dospeli k opačným záverom v rámci svojho výskumu. Na zníženie hladiny PPL môže mať výraznejší vplyv hodnota energetického výdaja než intenzita fyzickej aktivity (19, 21, 22). Preukazuje sa, že výdaj energie pri fyzickej námahe s rovnakou intenzitou môže byť dôležitým faktorom pre zníženie celkovej postprandiálnej lipémie. Intenzita fyzickej záťaže ovplyvňuje zrejme iba rozloženie lipidového spektra, pričom intenzívne intermitentné cvičenie znižuje hodnoty lipoproteínov s veľmi nízkou hustotou (VLDL) aj triglyceridov a kontinuálne cvičenie nižšej intenzity znižuje len hodnotu triglyceridov (3).

Mnohé štúdie preukazujú pozitívny vplyv fyzickej aktivity na zníženie postprandiálnej lipémie v pomerne širokom časovom intervale. Ak bola fyzická aktivita realizovaná 12–18 hodín pred prijatím potravy s vysokým obsahom tuku, tak pozitívny vplyv cvičenia pretrváva a prišlo ku zníženiu PPL. Hashimoto a kol. porovnal vplyv fyzickej záťaže, ktorá bola vykonaná krátko pred a krátko po prijatí potravy s vysokým obsahom tuku, a zistil výrazne vyššie zníženie PPL pri cvičení realizovaného po príjme potravy. Zároveň potvrdil význam energetického výdaja pre efektívne zníženie postprandiálnej lipémie v kontexte prerušovaného a kontinuálneho cvičenia. Pri porovnaní energického deficitu, ktorý bol vyvolaný fyzickou aktivitou s energetickým deficitom vyvolaným dietologickou úpravou, bolo výraznejšie zníženie hodnôt PPL pri fyzicky aktívnych ľuďoch (9). Na základe uvedeného fyzická aktivita môže mať výraznejší efekt v prevencii hyperlipémie a kardiovaskulárnych ochorení, ako len samotná úprava prijímanej potravy a stravovacích návykov.

Význam pravidelnosti vo fyzickej aktivite

Aktuálne sa preukazuje vplyv celkovej fyzickej aktivity, resp. pravidelnosť cvičenia na zníženie postprandiálnej lipémie. Metaanalýzy v oblasti vplyvu fyzickej aktivity na postprandiálnu lipémiu ukazujú nízky, prípadne žiadny efekt načasovania fyzickej aktivity. Vplyv načasovania sa stráca, ak bolo cvičenie realizované menej ako 24 hodín pred príjmom potravy. Pri porovnaní hodnôt PPL fyzicky aktívnych dospelých ľudí , ktorí cvičili približne 150 minút týždenne, mali nižšie hodnoty PPL ako ľudia, ktorí mali sedavý spôsob života (17). Pravidelná fyzická aktivita má preukázateľný vplyv na udržiavanie nízkych hladín postprandiálnych triacylglycerolov aj keď sa venuje menší dôraz na načasovanie cvičenia v súvislosti s príjmom potravy. Tomuto efektu napomáha perzistencia vplyvu fyzickej aktivity na energetický metabolizmus ľudí, ktorý môže pretrvávať niekoľko hodín a pozitívne pôsobiť v prevencii kardiovaskulárnych ochorení.

MUDr. Edward Radzo, PhD.

Klinika telovýchovného lekárstva

Univerzita Komenského

Mickiewiczova 13

813 69 Bratislava, Slovenská republika

E-mail: edwardradzo@gmail.com

Zdroje

1. Campfield, L.A., Smith, F.J. Blood glucose dynamics and control of meal initiation: a pattern detection and recognition theory. Physiol Rev, 2003, 83, p. 25–58.

2. Englert, V., Wells, K., Long, W., et al. Effect of acute prior exercise on glycemic and insulinemic indices. J Am Coll Nutr, 2006, 25, p. 195–202.

3. Ferreira, C.B., Souza, V.C., et al. The influence of intense intermittent versus moderate continuous exercise on postprandial lipemia. Clinics (Sao Paulo), 2011, 66(4), p. 535–541.

4. Folsom, A.R., Eckfeldt, J.H., Weitzman, S., et al. Relation of carotid artery wall thickness to diabetes mellitus, fasting glucose and insulin, body size, and physical activity. Atherosclerosis Risk in Communities (ARIC) Study Investigators. Stroke, 1994, 25, p. 66–73.

5. Friedlander, A.L., Casazza, G.A., Horning, M.A., et al. Training-induced alterations of carbohydrate metabolism in women: women respond differently from men. J Appl Physiol, 1998, 85, p. 1175–1186.

6. Ginsberg, H.N., Jones, J., Blaner, W.S., et al. Association of postprandial triglyceride and retinyl palmitate responses with newly diagnosed exercise-induced myocardial ischemia in middle-aged men and women. Arterioscler Thromb Vasc Biol, 1995, 15, p. 1829–1838

7. Hanefeld, M., Fischer, S., Julius, U., et al. Risk factors for myocardial infarction and death in newly detected NIDDM: the Diabetes Intervention Study, 11-year follow-up. Diabetologia, 1996, 39, p. 1577–1583.

8. Hanefeld, M., Fischer, S., Schmechel, H., et al. Diabetes Intervention Study. Multi-intervention trial in newly diagnosed NIDDM. Diabetes Care, 1991, 14, p. 308–317.

9. Hashimoto S, Ootani K, Hayashi S, Naito M. Acute effects of shortly pre- versus postprandial aerobic exercise on postprandial lipoprotein metabolism in healthy but sedentary young women. J Atheroscler Thromb, 2011, 18(10), p. 891–900.

10. Henderson, G.C., Fattor, J.A., Horning, M.A., et al. Lipolysis and fatty acid metabolism in men and women during the postexercise recovery period. J Physiol, 2007, 584, p. 963–981.

11. Katsanos, C.S., Grandjean, P.W., Moffatt, R.J. Effects of low and moderate exercise intensity on postprandial lipemia and postheparin plasma lipoprotein lipase activity in physically active men. J Appl Physiol, 2004, 96, p. 181–188.

12. King, N.A., Burley, V.J., Blundell, J.E. Exercise-induced suppression of appetite: effects on food intake and implications for energy balance. Eur J Clin Nutr, 1994, 48, p. 715–724.

13. King, N.A., Lluch, A., Stubbs, R.J., Blundell, J.E. High dose exercise does not increase hunger or energy intake in free living males. Eur J Clin Nutr, 1997, 51, p. 478–483.

14. Krzentowski, G., Pirnay, F., Luyckx, A.S., et al. Metabolic adaptations in post-exercise recovery. Clin Physiol, 1982, 2, p. 277–288.

15. Manders, R.J., Van Dijk, J..W, van Loon, L.J. Low-intensity exercise reduces the prevalence of hyperglycemia in type 2 diabetes. Med Sci Sports Exerc, 2010, 42(2), p. 219–225.

16. Marliss, E.B,, Kreisman, S..H, Manzon, A., et al. Gender differences in glucoregulatory responses to intense exercise. J Appl Physiol, 2000, 88(2), p. 457–466.

17. Miyashita, M., Stensel, D.J., Burns, S.F. Effect of exercise timing on postprandial lipaemia. J Atheroscler Thromb, 2011 Sep 29 [Epub ahead of print].

18. Niskanen, L., Rauramaa, R., Miettinen, H., et al. Carotid artery intima-media thickness in elderly patients with NIDDM and in nondiabetic subjects. Stroke, 1996, 27, p. 1986–1992.

19. Nordestgaard, B., Langsted, A., Freiberg, J. Nonfasting hyperlipidemia and cardiovascular disease. Curr Drug Targets, 2009. 10. p. 328–335.

20. O’Connor, A.M., Pola, S., Ward, B.M., et al. The gastroenteroinsular response to glucose ingestion during postexercise recovery. Am J Physiol Endocrinol Metab, 2006; 290, E1155–1161.

21. Paton, C., Brandauer, J., Weiss, E. et al. Hemostatic response to postprandial lipemia before and after exercise training. J Appl Physiol, 2006, 101, p. 316–321.

22. Plaisance, E., Mestek, M., Mahurin, A., et al. Postprandial triglyceride responses to aerobic exercise and extended-release niacin. Am J Clin Nutr, 2008, 88. p. 30–37.

23. Sharrett, A.R., Chambless, L.E., Heiss, G., et al. Association of postprandial triglyceride and retinyl palmitate responses with asymptomatic carotid artery atherosclerosis in middle-aged men and women. The Atherosclerosis Risk in Communities (ARIC) Study. Arterioscler Thromb Vasc Biol, 1995, 15, p. 2122–2129

24. Thompson, D.A., Wolfe, L.A., Eikelboom, R. Acute effects of exercise intensity on appetite in young men. Med Sci Sports Exerc, 1988, 20, p. 222–227.