Wenn Sie schon einmal durch die Gesundheits- und Wellness-Ecken der sozialen Medien gescrollt haben, sind Sie wahrscheinlich auf viele Produkte gestoßen, die angeblich Ihren Stoffwechsel verbessern. Aber was genau ist Ihr Stoffwechsel?
Alles, was Sie Ihrem Körper aussetzen – vom Lebensstil bis hin zu einem durch die Luft übertragenen Virus – beeinflusst Ihre körperlichen Eigenschaften wie Ihren Blutdruck und Ihr Energieniveau. Zusammen werden diese biologischen Eigenschaften als bezeichnet Ihr Phänotyp. Und das biologische System, das am direktesten Ihr Phänotyp ist Ihr Stoffwechsel.
Wenn Sie also etwas essen, Medikamente einnehmen, rauchen oder Sport treiben, ist Ihr Stoffwechsel dafür verantwortlich, diese biologischen Informationen durch Ihren Körper zu übertragen, damit er sich anpassen kann.
Stoffwechsel ist Energieumwandlung
Ihr Stoffwechsel besteht aus a Netzwerk aus Zehntausenden Molekülen und Proteinen die die Nahrung, die Sie zu sich nehmen, in Energie und Bausteine umwandeln, die Ihr Körper benötigt, um sich zu bewegen, zu wachsen und sich selbst zu reparieren. Auf chemischer Ebene beginnt der Energiestoffwechsel, wenn die drei Makronährstoffe – Kohlenhydrate, Fette und Proteine – Atom für Atom zerlegt werden, um Elektronen aus chemischen Bindungen freizusetzen. Diese Elektronen laden Bestandteile in Zellen auf sogenannte Mitochondrien.
Ähnlich wie Batterien funktionieren Mitochondrien dieses elektrische Potenzial, um eine andere Form chemischer Energie zu erzeugen, die der Rest der Zelle nutzen kann.
Einfach ausgedrückt besteht eine Hauptaufgabe des Stoffwechsels darin, chemische Energie in elektrische Energie und wieder zurück in chemische Energie umzuwandeln. Dabei könnte die Art und Weise, wie diese Energie im Körper übertragen wird, eine zentrale Rolle spielen ob du krank oder gesund bist.
Ich bin Biochemiker der die verschiedenen Stoffwechselnetzwerke untersucht, die bei Veränderungen Ihres Körpers zum Einsatz kommen. Mein Team und ich konnten spezifische Merkmale des Stoffwechsels, wie das Vorhandensein und die Menge bestimmter Metaboliten – Produkte, die durch den Abbau von Makronährstoffen entstehen – bei einer Vielzahl von Erkrankungen definieren.
Zu diesen Erkrankungen zählen Krankheiten wie z COVID-19, Diabetes, Multiple Sklerose und Sichelzellenanämie, um einzigartige Umgebungen zu erleben, wie z Strahlungsbelastung, Hohe Höhe, Altern und sportliche Leistung. Jede dieser Einstellungen beeinflusst, welche Teile Ihres Stoffwechselnetzwerks genutzt werden und wie sie miteinander kommunizieren.
Spitzensportler legen die Obergrenzen fest
Angesichts der Besorgnis erregenden Anstieg der Fettleibigkeit und die damit verbundenen Metabolisches Syndrom – etwa jeder achte Mensch auf der ganzen Welt lebte im Jahr 1 mit Fettleibigkeit – die Definition eines gesunden oder gestörten Stoffwechsels kann dabei helfen, herauszufinden, was schief gelaufen ist und wie man dagegen vorgehen kann.
Spitzensportler bieten eine erstklassige Zielgruppe, um Stoffwechselfunktionen optimal zu studieren, da ihr Netzwerk aus molekularen und chemischen Reaktionen fein abgestimmt sein muss, um auf der Weltbühne konkurrenzfähig zu sein.
Traditionell Laktatschwelle ist ein entscheidendes Maß für die sportliche Leistung, da es die Trainingsintensität bestimmt, wenn Laktat in Muskeln und Blut anzusteigen beginnt.
Entgegen der landläufigen Meinung ist Laktat nicht nur ein Abfallprodukt, sondern ein Energiequelle Außerdem reichert es sich an, wenn es schneller produziert wird, als die Mitochondrien es nutzen können. Während eine mäßig aktive Person bei einer Trainingsintensität von etwa 2 Watt pro Kilogramm ihre Belastungsschwelle erreichen könnte, können Elite-Radfahrer eine Intensität von nahezu aufrechterhalten zwei- bis dreimal höher.
Beim Vergleich der Laktatschwellenwerte einer Gruppe von Elite-Radfahrern stellten wir fest, dass die Radfahrer mit höheren Schwellenwerten Marker für eine bessere Mitochondrienfunktion aufwiesen. Einer dieser Marker war höhere Produktion von Coenzym A, ein Molekül, das Kohlenstoff durch Zellen transportiert und für die Aufspaltung von Kohlenhydraten, Aminosäuren und Fett in chemische Energie wichtig ist.
Auch leistungsstärkere Radfahrer schienen dies zu tun Verbrennen Sie mehr Fett und verbrennen Sie Fett länger während einer mehrstufigen Welttournee im Vergleich zu leistungsschwächeren Radfahrern.
Gestörter Stoffwechsel bei Krankheiten wie COVID-19
Auch Ihr Stoffwechsel verändert sich, wenn Sie an einer akuten Erkrankung wie COVID-19 erkranken.
Im Gegensatz zu Spitzenradfahrern haben COVID-19-Patienten eine beeinträchtigte Fähigkeit, Fett zu verbrennen das scheint bestehen zu bleiben lange COVID. Das Blut dieser Patienten im Ruhezustand ähnelt dem eines erschöpften Spitzenradfahrers. Dies legt nahe, wenn man bedenkt, dass bei langem COVID häufig eine Belastungsintoleranz auftritt mitochondriale Dysfunktion könnte eine Rolle bei der COVID-bedingten Müdigkeit spielen.
Fett verbrennen verbraucht viel Sauerstoff. COVID 19 schädigt die roten Blutkörperchen die Organe mit Sauerstoff versorgen. Denn rote Blutkörperchen haben eine eingeschränkte Fähigkeit, sich selbst zu reparieren, könnten sie im weiteren Verlauf ihrer etwa 120-tägigen Lebensspanne nicht mehr so gut funktionieren. Dies könnte teilweise erklären, warum die COVID-Symptome bei manchen Menschen so lange anhalten.
Blutspender definieren die Mitte
Bluttransfusionen sind eines der häufigsten klinischen Verfahren. Über 118 Millionen Liter Blut werden jedes Jahr von Millionen Menschen weltweit gespendet. Da Blutspender einem Screening unterzogen werden, um sicherzustellen, dass sie gesund genug für eine Spende sind, sind sie in der Regel mäßig gesund und liegen irgendwo zwischen akuter Erkrankung und sportlicher Spitzenleistung. Blutspender, kommend von jeden Lebensabschnitt, weisen als Studienpopulation auch vielfältige biologische Merkmale auf.
Mein Team und ich haben uns das Blut von über 13,000 Blutspendern angesehen, um mehr über ihre Situation zu erfahren Stoffwechselvielfalt. Wir haben spezifische Merkmale gefunden, die vorhersagen können, wie gut das Blut eines Spenders bei Patienten wirkt, was auch Auswirkungen darauf hat, wie gut das Blut bei den Spendern selbst wirkt.
Wir haben herausgefunden, dass eines dieser Merkmale ein Metabolit ist namens Kynurenin, das beim Abbau der Aminosäure Tryptophan entsteht. Wir fanden heraus, dass Blut von Spendern mit höheren Kynureninspiegeln bei Transfusionsempfängern weniger wahrscheinlich den Hämoglobinspiegel wiederherstellte als Spender mit niedrigeren Kynureninspiegeln.
Der Kynureninspiegel ist bei älteren Spendern und Spendern mit einem höheren BMI höher und kann möglicherweise mit einem höheren Entzündungsgrad zusammenhängen. Zur Unterstützung fand unsere Gruppe auch Kynurenin nimmt dramatisch zu bei Läufern, die am 171 Kilometer (106 Meilen) langen Ultra-Trail du Mont-Blanc teilnehmen. Darüber hinaus haben wir festgestellt, dass Kynurenin ein starker Marker für ist Schweregrad von COVID-19.
Der Zusammenhang zwischen Metaboliten und Gesundheitsergebnissen unterstreicht die wichtige Rolle, die der Stoffwechsel im Körper spielt. Ein besseres Verständnis darüber, wie ein gesunder Stoffwechsel aussieht, kann einzigartige Einblicke in die Abweichungen im Krankheitsfall und neue Ansätze für medizinische Behandlungen liefern.
Travis Nemkov, Assistenzprofessor für Biochemie und Molekulargenetik, Universität von Colorado Anschutz Medical Campus
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