Każda zdrowa osoba ma zatem swoją własną charakterystyczną masę ciała. U zdrowego dziecka masa ciała utrzymuje się w określonym przedziale centylowym. U dorosłego człowieka charakterystyczna masa ciała pozostaje stała przez okres wielu miesięcy lub lat, ale zmienia się pod wpływem procesów starzenia. Aby utrzymać stałą masę ciała, przekaźniki obwodowe (leptyna, grelina, insulina itp.) informują o stanie rezerw energetycznych podwzgórze, które wpływa na apetyt i na wydatek energetyczny, korygując zaburzoną równowagę.
Czynniki genetyczne determinują osobniczą masę ciała, którą ponderostat ma za zadanie utrzymać. Jest również pewne, że czynniki środowiskowe (przekarmianie, siedzący tryb życia, stosowane leki) mogą zmieniać tę wartość, co często prowadzi do otyłości.
Układ regulacji podaży i wydatku energii (ponderostat) utrzymuje masę ciała na osobniczo stałym poziomie. Wartość ta, najprawdopodobniej określona genetycznie, może ulegać zmianom pod wpływem środowiska.
Na bilans energetyczny wpływają głównie węglowodany i tłuszcze. Białka wpływają na bilans energetyczny pośrednio, przez swe działanie anabolizujące.
Rola węglowodanów
Spożyte węglowodany, proste i złożone, pobudzają utlenianie własnej cząsteczki, co znaczy, że ich użyteczność energetyczna jest wprost proporcjonalna do spożycia. Nieutlenione węglowodany są magazynowane w wątrobie i w mięśniach w postaci glikogenu. Ilość odkładanego glikogenu jest ograniczona do kilkuset gramów. W niewielkich ilościach węglowodany mogą być magazynowane w postaci tłuszczów. Przemiana węglowodanów do kwasów tłuszczowych jest reakcją chemiczną pochłaniającą bardzo duże ilości energii, uzyskiwanej głównie ze spalania lipidów. Przemiana glukozy w kwasy tłuszczowe pochłania taką samą ilość energii, jaka zawarta jest w de novo syntetyzowanych kwasach tłuszczowych. Upraszczając, można powiedzieć, że lipogeneza indukowana węglowodanami prowadzi do eliminacji nadmiaru spożytych węglowodanów – bez magazynowania zapasów energetycznych!
Rola tłuszczów
Odwrotnie niż węglowodany, tłuszcze nie pobudzają utleniania swojej cząsteczki, a ich magazynowanie w tkance tłuszczowej nie wymaga dostarczania energii. Co więcej, tłuszcze mogą być odkładane bez ograniczeń w tkance tłuszczowej.
Tłuszcze są magazynowane w komórkach tłuszczowych w postaci triglicerydów. Komórki tłuszczowe (adypocyty) różnicują się w razie potrzeby z komórki macierzystej. Zróżnicowana komórka tłuszczowa magazynuje triglicerydy (ulega przerostowi), a kiedy osiąga wielkość krytyczną, nowy preadypocyt rozpoczyna różnicowanie. Liczba komórek tłuszczowych wzrasta więc proporcjonalnie do ilości nadwyżek tłuszczów, co nazywamy rozrostem (hiperplazją) tkanki tłuszczowej. Trzeba podkreślić, że adypocyty nigdy nie wracają do stadium niezróżnicowanego – zmniejszenie ilości masy tłuszczowej odpowiada zmniejszeniu rozmiarów komórek tłuszczowych, ale nie ich liczby. Rozrost tkanki tłuszczowej jest nieodwracalny. Zmniejszenie wielkości przerośniętej komórki tłuszczowej jest możliwe tylko do pewnego stopnia, a dalsze zmniejszanie adypocytów wyzwala mechanizmy odnowy zapasów.
Nadmierna liczba komórek tłuszczowych, czy to konstytucjonalna czy też spowodowana przekarmianiem, jest nieodwracalna. Rozrost tkanki tłuszczowej jest utrzymywany na poziomie minimalnym, poniżej którego mechanizmy regulacyjne rozpoczynają jego odnawianie. Innymi słowy, jeżeli organizm doprowadzi do powiększenia masy tłuszczowej, to jej zmniejszenie jest trudne, a utrzymanie na niskim poziomie jeszcze trudniejsze.
Rola białek
Zadaniem spożytych białek jest dostarczenie aminokwasów potrzebnych do syntezy różnych białek organizmu. Białka tylko pośrednio wpływają na bilans energetyczny, nawet jeśli dostarczają energii, gdy są spożywane w nadmiarze. Dostarczają one zresztą dużo mniej energii niż węglowodany i tłuszcze.
Białka mogą natomiast wpływać na bilans energetyczny w drodze dwóch innych mechanizmów. Termogeneza wyzwalana przez dostarczone białka jest większa niż termogeneza wyzwalana przez tłuszcze i węglowodany, co oznacza, że spożycie białek powoduje większy wydatek energii. Białka najlepiej zapewniają uczucie sytości. Podsumowując, można stwierdzić, że białka w najmniejszym stopniu spośród trzech głównych składników odżywczych wpływają na powstanie dodatniego bilansu energetycznego.
Wzajemne oddziaływanie węglowodanów i tłuszczów
Wyniki dotychczasowych badań pozwoliły na ustalenie losu posiłku węglowodanowo-tłuszczowego w organizmie. Jeżeli dostarczona z posiłkiem ilość energii jest mniejsza od zapotrzebowania energetycznego lub mu równa, cały posiłek zostaje utleniony i organizm nie magazynuje energii. Natomiast kiedy posiłek dostarcza więcej energii, niż potrzeba, najpierw spalane są węglowodany, a nadmiar składników odżywczych podlega rozmaitym przemianom.
Nadwyżki węglowodanów ulegają przemianie w wątrobie i mięśniach do glikogenu, którego ilość jest ograniczona. Jeżeli po przekroczeniu limitu glikogenu nadal jest zbyt dużo węglowodanów, ulegają one przemianie w tłuszcze. Przemiana ta, jak opisano wyżej, wymaga spalenia takiej samej ilości kwasów tłuszczowych, ile jest syntetyzowanych de novo. Faktycznie nie magazynuje się więc nadmiaru węglowodanów w tkance tłuszczowej.
Utlenianie tłuszczów rozpoczyna się dopiero wtedy, gdy wszystkie spożyte węglowodany zostaną zużyte. Nieutlenione tłuszcze są bezpośrednio odkładane w tkance tłuszczowej. Jeżeli ilość spożytych węglowodanów wystarcza do pokrycia zapotrzebowania energetycznego organizmu, całość spożytych tłuszczów jest odkładana w tkance tłuszczowej.
Węglowodany, nawet spożywane w nadmiarze, nie przyczyniają się do zwiększania masy tłuszczowej, ponieważ jedynie tłuszcze mogą być tam magazynowane. Natomiast nadmierna podaż węglowodanów może pośrednio prowadzić do rozrostu tkanki tłuszczowej. Duże spożycie węglowodanów, pokrywające wszystkie potrzeby energetyczne organizmu, powoduje odkładanie w tkance tłuszczowej wszystkich przyjmowanych tłuszczów, ponieważ nie służą one już dostarczaniu energii.
PATOGENEZA OTYŁOŚCI
Zarówno u dzieci, jak i u dorosłych, otyłość rozwija się w dwóch fazach. W fazie dynamicznej gromadzi się nadmiar tkanki tłuszczowej, a w następującej po niej fazie statycznej zmagazynowane zapasy tłuszczowe utrzymują się na stałym poziomie. Poniżej przyjrzymy się bliżej tym dwóm etapom.
Faza dynamiczna otyłości charakteryzuje się dodatnim bilansem energetycznym, powodującym przybieranie na wadze. U dziecka, u którego masa ciała powiększa się wraz z długością ciała, faza ta charakteryzuje się odchyleniem w górę wykresu BMI w stosunku do normy (rycina 5.1). Dodatni bilans energetyczny jest spowodowany przez przewagę podaży energii nad zapotrzebowaniem organizmu na skutek zwiększenia spożycia albo zmniejszenia wydatku energetycznego lub, najczęściej, na skutek współwystępowania tych dwóch przyczyn.
Zwiększenie masy ciała powoduje zwiększenie podstawowej przemiany materii i wydatku energetycznego związanego z wysiłkiem fizycznym. Zwiększenie ilości komórek aktywnych, towarzyszące rozrostowi tkanki tłuszczowej, wyjaśnia wzrost podstawowej przemiany materii. Podczas wysiłku fizycznego trzeba przenosić większą masę ciała, co uzasadnia większy wydatek energetyczny. W miarę przybierania na wadze