CZY PRO-ZDROWOTNE DZIAŁANIE
WYSIŁKU FIZYCZNEGO JEST
UWARUNKOWANE
EWOLUCYJNIE (GENETYCZNIE)?
CZY PRO-ZDROWOTNE DZIAŁANIE
WYSIŁKU FIZYCZNEGO JEST
UWARUNKOWANE
EWOLUCYJNIE (GENETYCZNIE)?
CZY PRO-ZDROWOTNE DZIAŁANIE
WYSIŁKU FIZYCZNEGO JEST
UWARUNKOWANE
EWOLUCYJNIE (GENETYCZNIE)?
CZY PRO-ZDROWOTNE DZIAŁANIE
WYSIŁKU FIZYCZNEGO JEST
UWARUNKOWANE
EWOLUCYJNIE (GENETYCZNIE)?
Aktywność fizyczna ma działanie
pro-zdrowotne
Aktywność fizyczna ma działanie
pro-zdrowotne
Harward Nurses’ Health Study
W grupie nieaktywnych ruchowo kobiet
(<21 min. dziennie szybkiego spaceru, < 2,5 h/tydz.,
~100kJ/d)
częściej występowały:
Udar mózgu - 117%
Cukrzyca typ II -
85%
Choroba wieńcowa - 43%
Kamica żółciowa -
49%
Rak jelita grubego - 85%
Rak sutka -
22%
Zgony -
41%
Hu et al. 1999, 2000, 2001
Leitzman et al. 1999
Manson et al. 1999
Martinez et al. 1997
Rockhill et al. 1999, 2001
Tezy wykładu:
Tezy wykładu:
•
Choroby cywilizacyjne są wynikiem
dysonansu między genotypem Homo sapiens
ukształtowanym w
Epoce Kamiennej
i
warunkami życia obecnej
Epoki Kosmicznej
;
•
Aktywność ruchowa jest ewolucyjnie
zaprogramowanym elementem homeostazy
Homo sapiens;
•
Dlatego siedzący tryb życia jest jedną z
przyczyn epidemii chorób cywilizacyjnych;
•
Pro-zdrowotne działanie aktywności ruchowej
ma uzasadnienie ewolucyjne (genetyczne);
Krótkie repetytorium z teorii
ewolucji
Krótkie repetytorium z teorii
ewolucji
•
Wg. hipotezy „naturalnej selekcji” Darwina, cechy
(geny) osobników danego gatunku podlegają stałym
spontanicznym modyfikacjom;
•
Utrwalają się te zmiany, które zwiększają szansę
przeżycia gatunku w danych warunkach środowiska;
•
Genotyp współczesnego człowieka ukształtował się
~10 tys. lat temu, w epoce kamiennej;
•
Genotyp, który ułatwiał przeżycie człowiekowi
epoki
kamiennej
, zwiększa jego chorobowość i śmiertelność
w zmienionych warunkach
epoki kosmicznej
;
Homo sapiens z późnego
paleolitu
40-8 tys. lat p.n.e.
Homo sapiens z późnego
paleolitu
40-8 tys. lat p.n.e.
•
Współczesny genom
•
Współczesna wielkość mózgu i
anatomia
•
Wytwarza narzędzia z kamienia i kości
•
Prymitywne formy budownictwa
•
Tworzy obiekty sztuki
•
Ma życie społeczne
•
Ma życie emocjonalne (chowa zmarłych)
•
Jest zbieraczem-myśliwym – nie ma
pokarmu bez wysiłku fizycznego
Cykle głodu-sytości i fizycznej
aktywności ukształtowały genotyp
naszych przodków
Cykle głodu-sytości i fizycznej
aktywności ukształtowały genotyp
naszych przodków
Magazynowanie
glikogenu i TG
Stosunkowo mało
ruchu
Okres głodu
i polowania
Okres
ucztowania
Intensywny wysiłek
fizyczny
Opróżnianie
magazynów G i TG
Cykle głodu-sytości i fizycznej
aktywności ukształtowały genotyp
naszych przodków
Cykle głodu-sytości i fizycznej
aktywności ukształtowały genotyp
naszych przodków
Magazynowanie
glikogenu i TG
Stosunkowo mało
ruchu
Okres głodu
i polowania
Okres
ucztowania
Intensywny wysiłek
fizyczny
Opróżnianie
magazynów G i TG
wychwytywanie Gluk.
przez m. szkieletowe
(insulino-oporność)
wychwytywan
ie Gluk.
przez m.
szkieletowe
(insulino-
wrażliwość)
Insulino-oporność zapewnia
właściwe zaopatrzenie mózgu w
glukozę w czasie głodu
Insulino-oporność zapewnia
właściwe zaopatrzenie mózgu w
glukozę w czasie głodu
Glukoneogeneza
Glikogenoliza
-
Glukoza - główny substrat
- 25% spoczynkowego
zużycia energii
Glukoza
pokarmowa
P
rz
e
w
ó
d
p
o
ka
rm
o
w
y
M. szkieletowe
W
ą
tr
o
b
a
Móz
g
70-80% glikemii
po-posiłkowej
G6P
G
L
U
T
G
L
U
T
X X
Praca mięśniowa zmniejsza insulino-
oporność bo zwiększa ekspresję
GLUT i masę mięśniową
Praca mięśniowa zmniejsza insulino-
oporność bo zwiększa ekspresję
GLUT i masę mięśniową
Glukoneogeneza
Glikogenoliza
-
Glukoza - główny substrat
- 25% spoczynkowego
zużycia energii
Glukoza
pokarmowa
P
rz
e
w
ó
d
p
o
ka
rm
o
w
y
M. szkieletowe
W
ą
tr
o
b
a
Móz
g
70-80%
glikemii
po-
posiłkowej
G6P
G
L
U
T
G
L
U
T
X X
G
L
U
T
G
L
U
T
Cykle głodu-sytości i fizycznej
aktywności ukształtowały genotyp
naszych przodków
Cykle głodu-sytości i fizycznej
aktywności ukształtowały genotyp
naszych przodków
Magazynowanie
glikogenu i TG
Stosunkowo mało
ruchu
Okres głodu
i polowania
Okres
ucztowania
Intensywny wysiłek
fizyczny
Opróżnianie
magazynów
W mięśniach:
glikogenu i TG
GLUT4 i
AMPK
-„Gospodarny genotyp” i
gospodarne
magazynowanie;
(„thrifty genotype”,
Neel 1962)
- Cykliczność warunkiem
prawidłowości
procesów metab.
- „Geny aktywności
fizycznej”, których
poziom ekspresji jest
regulowany via
aktywność ruchową;
(„activity genes”, Booth
2002)
Brak cykli głodu-sytości i fizycznej
aktywności powodem zaburzeń
metabolicznych
Brak cykli głodu-sytości i fizycznej
aktywności powodem zaburzeń
metabolicznych
„Gospodarne”
magazynowanie
glikogenu i TG,
bardziej w tk.
tłuszczowej niż w
mięśniach
Okres głodu
i polowania
Okres
ucztowania
Stała podaż pokarmu, mało
ruchu. W mięśniach:
- glikogen i TG
nie
- GLUT4 i AMPK
nie
- przewlekła insulino-oporność
Niezdrowe gromadzenie.
Brak cykliczności proc.
Zespół metaboliczny.
Zanik mięśni
Aktywność fizyczna podtrzymuje
cykliczność opróżniania i
napełniania magazynów
mięśniowych glikogenu i TG
Aktywność fizyczna podtrzymuje
cykliczność opróżniania i
napełniania magazynów
mięśniowych glikogenu i TG
„Gospodarne”
magazynowanie
glikogenu i TG w
mięśniach i tk.
tłuszczowej
Okres głodu
Aktywność fizyczna
Okres
ucztowania
W mięśniach:
glikogenu i
TG
GLUT4 i AMPK
Insulino-
wrażliwość
Stała podaż
pokarmu
Niezdrowe gromadzenie.
Brak cykliczności proc.
Zespół metaboliczny.
Zespoły kliniczne związane
z insulino-opornością
Zespoły kliniczne związane
z insulino-opornością
•
Cukrzyca typu II
•
Miażdżyca
•
Samoistne nadciśnienie
•
Zespół policystycznych jajników
•
Niealkoholowe stłuszczenie
wątroby
•
Niektóre postaci raka
•
Bezdech nocny
Dysonans miedzy starożytnym
genotypem i współczesnym
trybem życia
Dysonans miedzy starożytnym
genotypem i współczesnym
trybem życia
•
Indianie Pima z Arizony i Meksyku (
Valencia et al. Nutrition
Rev. 57:S55-57;1999
)
-
Plemiona separowane 700-1000 lat temu
-
Meksykańscy - 5x więcej wysiłku (<5h vs. 23h na tydz.)
-
Meksykańscy - zużywają o 21-31kJ/kg/dzień więcej
energii na ruch (ok. 10 km/dzień więcej);
-
Meksykańscy – dieta roślinna. Arizońscy dieta typowa
dla USA;
-
Meksykańscy – ważą 26 kg mniej
-
Meksykańscy – 6 x rzadsze występowanie cukrzycy
typu 2;
•
Podobne obserwacje na innych plemionach współczesnych
myśliwych-zbieraczy (
Cordain et al. Int.J.Sports Med. 19:328-
335;1998
);
•
Era przed-industrialna vs. dzisiaj
Dysonans miedzy starożytnym genotypem
i współczesnym trybem życia
Dysonans miedzy starożytnym genotypem
i współczesnym trybem życia
Duże
gromadzenie
i jego
konsekwencje
Podaż
pokarmu
Zużyc
ie
energ
ii
Pro-
zdrowotne
działanie wysiłku
fizycznego
Pro-
zdrowotne
działanie wysiłku
fizycznego
•
Aktywność fizyczna ma działania pro-zdrowotne
u otyłych niezależne od wpływu na wagę ciała
•
Aktywność fizyczna ma działania pro-zdrowotne
u osób głodzonych i na diecie nisko-kalorycznej
•
Nawet krótki brak aktywności fizycznej
zwiększa
insulino-oporność
-
3-dniowe leżenie w łóżku
-
5-10 dniowa przerwa w treningu
wytrzymałościowym
Ekspresja genów indukowana
wysiłkiem fizycznym – mięśnie
szkieletowe
Ekspresja genów indukowana
wysiłkiem fizycznym – mięśnie
szkieletowe
•
Masa mięśniowa (sarcopenia, przerost u atletów normą)
czynników promujących wzrost masy (IGF-I, Ca-
calcineurin)
czynników hamujących wzrost (myostatin – rośnie w
spoczynku)
•
Metabolizm energetyczny kwasów tłuszczowych i
glukozy (AMPK, Ca)
gęstości mitochondriów
ekspresji enzymów mitochondrialnych i spalania FFA
ekspresji GLUT4 i heksokinazy, insulino-wrażliwości i
magazynowania glikogenu
spalania glukozy w proporcji do spalania FFA
(MD Brown Exp Physiol 88:645-658:2003)
„Umiarkowany wysiłek fizyczny
(szybki ~30 min marsz/dzień)
zapewnia organizację i
równowagę ekspresji genów w
stopniu tak bliskim poziomowi
występującemu u naszych
paleolitycznych przodków, że
powoduje ~30% redukcję ryzyka
występowania wielu chorób
cywilizacyjnych.”
„Umiarkowany wysiłek fizyczny
(szybki ~30 min marsz/dzień)
zapewnia organizację i
równowagę ekspresji genów w
stopniu tak bliskim poziomowi
występującemu u naszych
paleolitycznych przodków, że
powoduje ~30% redukcję ryzyka
występowania wielu chorób
cywilizacyjnych.”
(Booth et al.. J Appl Physiol 93:3-30;2002)
~70% populacji USA nie wykonuje
rekomendowanych 30 min codziennych
ćwiczeń fizycznych
Wydatek energetyczny człowieka
z paleolitu i z 2005 r.
Wydatek energetyczny człowieka
z paleolitu i z 2005 r.
Cordain et al. Int J Sports Med. 19;328-35;1998
W
yd
at
ek
e
ne
rg
et
yc
zn
y
(k
J/
dz
ie
�)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
Joggin
g
2006 r
Późny
paleolit
Urzędnik
2006 r
Aktywn
ość
fizyczna
Spoczyne
k
30-min
spacer
Aktywność fizyczna ma działania
pro-zdrowotne u otyłych
niezależne od wpływu na wagę
ciała
Aktywność fizyczna ma działania
pro-zdrowotne u otyłych
niezależne od wpływu na wagę
ciała
•
tolerancja glukozy i insulino-oporność
(Oshida et al. J Appl Physiol 66:2201-2210;1989
Dengel et al. J Appl Physiol 81:318-25;1996
Kelly et al. Med. Sci Sports Exerc 31:S619-
S623;1999
Nishida et al.. Diabetes care 24:1008-13;2001)
tolerancja glukozy o osób starych
(Dipietro et al. J Am Gerriatr 46:875-879;1998)
•
ryzyko choroby wieńcowej u kobiet
( Manson et al. N Engl J Med. 341:650-658;1999)
•
ryzyko gruczolaków jelita grubego
(Giovannucci et al. Ann Intern Med. 122:327-
334;1995)
Aktywność fizyczna ma działania
pro-zdrowotne u osób
głodzonych i na diecie nisko-
kalorycznej
Aktywność fizyczna ma działania
pro-zdrowotne u osób
głodzonych i na diecie nisko-
kalorycznej
•
tolerancja glukozy i insulino-oporność u
osób z niską aktywnością fizyczną
(Koffler et al. J Diabetes Complications
10:109-112;1996
Svanfeldt et al. Clin Nutr (Edinb)
22:31-38;2003)
Nawet krótki brak aktywności
fizycznej zwiększa
insulino-oporność
Nawet krótki brak aktywności
fizycznej zwiększa
insulino-oporność
•
3-dniowe leżenie w łóżku
(Lipman et al. Diabetes 21:101-107,1972
Sinha et al. Diabetes 51:1022-27:2002)
•
5-10 dniowa przerwa w treningu
wytrzymałościowym
(Heath et al. J Appl Physiol 55:512-517;1983)
Ekspresja genów indukowana
wysiłkiem fizycznym – mięśnie
szkieletowe
Ekspresja genów indukowana
wysiłkiem fizycznym – mięśnie
szkieletowe
•
Masa mięśniowa (sarcopenia, przerost u atletów normą)
czynników promujących wzrost masy (IGF-I, Ca-
calcineurin)
czynników hamujących wzrost (myostatin – rośnie w
spoczynku)
•
Metabolizm energetyczny kwasów tłuszczowych i glukozy
(AMPK, Ca)
gęstości mitochondriów
ekspresji enzymów mitochondrialnych i spalania FFA
ekspresji GLUT4 i heksokinazy, insulino-wrażliwości i
magazynowania glikogenu
spalania glukozy w proporcji do spalania FFA
•
Rehabilitacja ruchowa w CHF – 67% redukcja całkowitej
śmiertelności i 71% redukcja hospitalizacji (Belardinelli et al.
Circulation 99:1173-82;1999) – efekt poprzez poprawę funkcji
mięśni szkieletowych
Ekspresja genów indukowana
wysiłkiem fizycznym – serce
Ekspresja genów indukowana
wysiłkiem fizycznym – serce
-
Większa masa mięśniowa (sarcopenia, serce
atlety)
-
Wolniejszy rytm
-
Większa rezerwa skurczowa (większa max.
objętość wyrzutowa i minutowa)
-
Mniejszy koszt energetyczny pracy serca
-
Ekspresja protekcyjnych białek szoku cieplnego
-
Indukcja mechanizmów anty-oksydacyjnych
-
Większa reaktywna hyperemia (mniejsze ryzyko
niedokrwienia)
-
Działania anty-miażdżycowe via NO (rozkurcz,
płytki, wzrost m. gładkich, adhezja)
(MD Brown Exp Physiol 88:645-658:2003)
Ekspresja genów indukowana
wysiłkiem fizycznym – układ
naczyniowy
Ekspresja genów indukowana
wysiłkiem fizycznym – układ
naczyniowy
•
Lepsza perfuzja w mięśniach szkieletowych i sercu
-
Ekspresji syntazy NO w śródbłonku naczyniowym;
-
Ekspresji dyzmutazy ponadtlenkowej (
unieczynnianie NO);
-
Średnicy naczyń wieńcowych w sercu (via NO);
-
Produkcja endoteliny;
•
Działania anty-miażdżycowe via NO (rozkurcz, płytki,
wzrost m. gładkich, adhezja, mniejszy stres oksydacyjny)
•
Trening fizyczny redukuje ciśnienie - u ludzi zdrowych i z
nadciśnieniem i u zwierząt z nadciśnieniem
•
Trening fizyczny zmniejsza występowanie udaru
Booth et al. J Appl Physiol 93;3-30;2002
Wysiłek fizyczny zmniejsza
insulino-oporność
Wysiłek fizyczny zmniejsza
insulino-oporność
E k s p r e s ja
G L U T 4
W z r o s t
k o m ó r k o w e g o
w a p n ia
E k s p r e s ja
G L U T 4
A k ty w a c ja
k in a z y A M P
w m ię ś n iu
S p a d e k
g lik o g e n u
w m ię ś n iu
S p a d e k
p o z io m u
T G i F F A
P r z y r o s t
m a s y
m ię ś n io w e j
W y s iłe k
fi z y c z n y
Wzrost insulino-wrażliwości
mięśni szkieletowych
Cykle głodu-sytości i fizycznej
aktywności źródłem
„gospodarnego genotypu” naszych
przodków
Cykle głodu-sytości i fizycznej
aktywności źródłem
„gospodarnego genotypu” naszych
przodków
„Gospodarne”
magazynowanie
glikogenu i TG w
mięśniach i tk.
tłuszczowej
Okres głodu
i polowania
Okres
ucztowania
W mięśniach:
glikogenu i
TG
AMPK i
GLUT4
Aktywność fizyczna indukuje
normalną aktywność genomu i
dlatego jest warunkiem
utrzymania zdrowia
Aktywność fizyczna indukuje
normalną aktywność genomu i
dlatego jest warunkiem
utrzymania zdrowia
- C u k r z y c a 2 ty p u
- M ia ż d ż y c a i p o w ik ła n ia
- N a d c iś n ie n ie
- N ie k tó r e n o w o tw o r y
In s u lin o -
o p o r n o ś ć
D e p r e s j a
N ie k tó r e n o w o tw o r y
O s te o p o r o z a
O s ła b ie n ie
m ię ś n io w e
i
n is k a s p r a w n o ś ć
fi z y c z n a
Z a n ik m ię ś n i
s z k ie le to w y c h
G e n o m a k ty w n e g o fi z y c z n ie
H o m o s a p ie n s
e p o k i p ó ź n e g o p a le o litu
S ie d z ą c y tr y b ż y c ia
A . D . 2 0 0 5
Okresy dziejów ludzkości
Okresy dziejów ludzkości
70-60 mln. p.n.e. Pierwsze naczelne
5-4 mln. Pierwsze człowiekowate
(australopitek)
1,5 mln. Homo erectus (pitekantrop)
300 tys. Homo sapiens
100 tys. Neandertalczyk
40-8 tys. Anatomicznie współczesny
H.Sapiens.
P
a
le
o
li
t
Epoka brązu 2,5-1 tys.
Epoka żelaza 1 tys. BC – XIII w AD
Mięśnie szkieletowe
wychwytują i magazynują
75-95%
a tkanka tłuszczowa 10%
glukozy znajdującej się we
krwi
Mięśnie szkieletowe
wychwytują i magazynują
75-95%
a tkanka tłuszczowa 10%
glukozy znajdującej się we
krwi
Goodyear et al. Annu Rev Med. 49:235-261;1998
Baron et. al. Am J Physiol 255:E769-E774;1988
Katz et al. Diabetes:675-679;1983
Metabolizm glukozy i WKT po
posiłku
Metabolizm glukozy i WKT po
posiłku
Komórka tłuszczowa
Miocyt
Trójglicerydy
Glukoza
Insulina
Synteza
TG
Lipoliza
TG
Uwalnianie WKT
WKT
w
surowic
y
X
Utlenianie
ATP
G
LU
T
4
Glikogen
Metabolizm glukozy i WKT w
głodzie
Metabolizm glukozy i WKT w
głodzie
Komórka tłuszczowa
Miocyt
Trójglicerydy
Glukoza
Insulina
Synteza
TG
Lipoliza
TG
Uwalnianie WKT
WKT w
surowicy
Utlenianie
ATP
Glikogen
G
LU
T
4
Po
posiłku
W głodzie
Metabolizm FFA i glukozy w czasie
głodu i sytości
Metabolizm FFA i glukozy w czasie
głodu i sytości
Glukoza we krwi
Insulina we krwi
Glikogen w m. szkieletowych
TG w tk. tłuszczowej
Spalanie FFA
Spalanie glukozy
Glukoneogeneza w wątrobie
Insulino-wrażliwość
Ochrona zasob.
(po wysiłku)
Hiperglikemia czynnikiem ryzyka
cukrzycy
i choroby wieńcowej
Hiperglikemia czynnikiem ryzyka
cukrzycy
i choroby wieńcowej
Hyperglikemia-FFA
Mitochondria
O
2
-
PKC NF NOS
Oksydaza NADPH
O
2
-
NO
Nadtlenoazotyn
Molekuły adhezyjne
Dysfunkaja śródbłonkowa
Cytokiny pro-zapalne
Mięśnie, adipocyty – insulinoop.
Komórki - produkcja insuliny
Hiperglikemia czynnikiem ryzyka
cukrzycy
i choroby wieńcowej
Hiperglikemia czynnikiem ryzyka
cukrzycy
i choroby wieńcowej
Hyperglikemia-FFA
Mitochondria
O
2
-
PKC NF NOS
Oksydaza NADPH
O
2
-
NO
Statyny
ACE-I, sartany
Glitazony
Nadtlenoazotyn
Molekuły adhezyjne
Dysfunkaja śródbłonkowa
Cytokiny pro-zapalne
Mięsnie, adipocyty – insulinoop.
Komórki - produkcja insuliny
Ca-blokery
Hiperglikemia poposiłkowa
czynnikiem ryzyka choroby
wieńcowej
Hiperglikemia poposiłkowa
czynnikiem ryzyka choroby
wieńcowej
•
Rodniki, obrona anty-rodnikowa, stres
oksydacyjny, nitrotyrozyna
•
Utlenianie LDL
•
Funkcja śródbłonka ( FMD, poziom ICAM-1)
•
Zapalenie ( TNF-, IL-6 i IL-8)
•
Krzepliwość krwi
poziom trombiny
fragmentów protrombiny
okres półtrwania fibrynogenu
fibrynopeptyd A
czynnik VII
agregacja płytek ,
Hypertriglicerydemia
Różnice środowiskowe między
epoką kamienną i „kosmiczną”
Różnice środowiskowe między
epoką kamienną i „kosmiczną”
•
Siedzący tryb życia (pokarm osiągalny bez
konieczności wysiłku);
•
Stały nieograniczony dostęp do pokarmu;
-
Mniej białka i błonnika, więcej tłuszczu,
pokarmów zbożowych i mlecznych;
-
Dużo cukrów prostych stymulujących wydzielanie
insuliny;
-
Mało antyoksydantów;
-
Więcej sodu i mniej potasu
•
Papierosy, alkohol;
•
Inne?
Pro-zdrowotne właściwości wysiłku
fizycznego są uwarunkowane
genetycznie (ewolucyjnie)
Dysonans miedzy starożytnym
genotypem i współczesnym trybem
życia
Pro-zdrowotne właściwości wysiłku
fizycznego są uwarunkowane
genetycznie (ewolucyjnie)
Dysonans miedzy starożytnym
genotypem i współczesnym trybem
życia
PrzyczynąPowtarzające się cykle głodu-sytości i
wysiłku fizycznego-bezczynności ukształtowały
wtedy tzw. „genotyp gospodarny” („thrifty
genotype”);
Stała dostępność pokarmu i siedzący tryb życia
zablokowały tę cykliczność i stały się źródłem
zaburzeń metabolicznych;
Trening fizyczny, a nie restrykcje pokarmowe,
przywraca „normalność” procesów
metabolicznych;
Pro-zdrowotne właściwości wysiłku
fizycznego są uwarunkowane
genetycznie (ewolucyjnie)
Pro-zdrowotne właściwości wysiłku
fizycznego są uwarunkowane
genetycznie (ewolucyjnie)
Mamy taki sam genom jak zbieracze-myśliwi z
późnego paleolitu (40-8,3 tys. lat B.C);
Powtarzające się cykle głodu-sytości i wysiłku
fizycznego-bezczynności ukształtowały wtedy
tzw. „genotyp gospodarny” („thrifty genotype”);
Stała dostępność pokarmu i siedzący tryb życia
zablokowały tę cykliczność i stały się źródłem
zaburzeń metabolicznych;
Trening fizyczny, a nie restrykcje pokarmowe,
przywraca „normalność” procesów
metabolicznych;
Zmiany fenotypu spowodowane
siedzącym trybem życia i
zaburzeń ekspresji genów
regulowanych wysiłkiem
Zmiany fenotypu spowodowane
siedzącym trybem życia i
zaburzeń ekspresji genów
regulowanych wysiłkiem
•
Mięśnie szkieletowe
-
Mniejsza masa i siła
-
Mniejsza zdolność do spalania glukozy i FFA
-
Mniejsza insulino-wrażliwość
-
Mniejsza tolerancja wysiłku
-
Mniejsza reaktywna hypweremia
•
Serce
-
Mniejsza masa (sarcopenia)
-
Szybszy rytm
-
Mniejsza rezerwa skurczowa (mniejsza max. objętość wyrzutowa i
minutowa
-
Wiekszy koszt energetyczny pracy serca
-
Mniejsza reaktywna hyperemia (ryzyko niedokrwienia) Mniej
•
Mięśnie szkieletowe
•
Układ naczyniowy , Serce
•
Endokrynologia
Cykle głodu-sytości i fizycznej
aktywności nieobecne w krajach
cywilizacji zachodniej
Cykle głodu-sytości i fizycznej
aktywności nieobecne w krajach
cywilizacji zachodniej
„Gospodarne”
magazynowanie
glikogenu i TG w
mięśniach i tk.
tłuszczowej
Okres głodu
i polowania
Okres
ucztowania
W
mięśniach:
glikogenu i
TG
GLUT4 i
AMPK
Zespół metaboliczny
Zespół metaboliczny
•
Definicja i następstwa kliniczne
•
Zespół wynikiem konfliktu miedzy naszym genomem
a stylem życia
•
Toksyczne efekty gromadzenia lipidów
-
Insulinooporność i cukrzyca
-
Nadciśnienie tętnicze
-
Dyslipidemia i miażdżyca
•
Leczenie
Teoria „Thrifty Genotype”
(Oszczędny genotyp)
Czynniki środowiskowe + styl
życia
Ewolucyjna selekcja genów
THRIFY GENOTYPE
Wpływ zmiany stylu życia na genotyp
ukształtowany w paleolicie
brak aktywności fizycznej + nadmiar spożywanego pokarmu
toksyczne gromadzenie lipidów
dysregulacja thrifty
genotypu
zespół metaboliczny
miażdżyc
a
cukrzyca
Zespół metaboliczny
Zespół metaboliczny
•
Definicja i następstwa kliniczne
•
Zespół wynikiem konfliktu miedzy naszym
genomem
•
a stylem życia
•
Toksyczne efekty gromadzenia lipidów
-
Insulinooporność i cukrzyca
-
Nadciśnienie tętnicze
-
Dyslipidemia i miażdżyca
•
Leczenie
Zespół metaboliczny
Zespół metaboliczny
•
Definicja i następstwa kliniczne
•
Zespół wynikiem konfliktu miedzy naszym
genomem a stylem życia
•
Toksyczne efekty gromadzenia lipidów
-
Insulinooporność i cukrzyca
-
Nadciśnienie tętnicze
-
Dyslipidemia i miażdżyca
•
Leczenie
Produkcja ATP w komórce
Glukoza
Glikozo 6-P
Kwas
pirogronow
y
Acetylo-
CoA
FFA-CoA
NADH, FADH
Kwasy tłuszczowe (FFA)
NAD
+
FAD
+
ATP
H
2
O
Dehydrogenaz
a
pirogronianowa
Cykl Krebsa
β-oksydacja FFA
Glikoliza
CPT-1
Przemiany
podstawowe
2%
10% - 40%
60% - 90%
mitochondrium
cytozol
Toksyczne gromadzenie lipidów
Glukoza
Glikozo 6-P
Kwas
pirogronow
y
Acetylo-
CoA
FFA-CoA
Kwasy tłuszczowe (FFA)
ATP
Dehydrogenaz
a
pirogronianowa
Cykl Krebsa
β-oksydacja FFA
Glikoliza
CPT-1
mitochondrium
cytozol
LFA-CoA DAG TGL
Kwas
palimtynowy
LFA-CoA DAG TGL
hamowanie
ACC
Malonylo-CoA
Rodzaje otyłości
•
otyłość gynoidalna (pośladkowo-udowa)
•
otyłość androidalna (brzuszna)
Rola AMPK
MCD
Malonylo-CoA
GPAT
DAG/TGL
Malonylo-CoA
ACC
HSL
lipoliza
ATP/ADP
ATP
produkcja glukozy
AMPK
kontrola nad
stanem energetycznym
komórki
hipoksja, niedokrwienie,
wysiłek, metformina
ekspresji genów
enzymów
fosforylacji oksydacyjnej
translokacji GLUT 4
ekspresji genu GLUT
4
+
-
-
-
Akumulacja lipidów w tkankach obwodowych przyczyną
insulinooporności
otyłość
dieta
glukoza
insulina
LFA-CoA
DAG TGL
upośledzenie sygnału
wewnątrzkomórkowego
aktywacja PKC
FFA
malonyloCoA
acylacja białek
Toksyczne gromadzenie lipidów
Glukoza
Glikozo 6-P
Kwas
pirogronow
y
Acetylo-
CoA
FFA-CoA
Kwasy tłuszczowe (FFA)
ATP
Dehydrogenaz
a
pirogronianowa
Cykl Krebsa
β-oksydacja FFA
Glikoliza
CPT-1
ACC
Malonylo-CoA
Kwas
palimtynowy
LFA-CoA DAG TGL
hamowanie
mitochondrium
cytozol
LFA-CoA DAG TGL
Ekspresja genów indukowana
wysiłkiem fizycznym – mięśnie
szkieletowe
Ekspresja genów indukowana
wysiłkiem fizycznym – mięśnie
szkieletowe
•
Masa mięśniowa (sarcopenia, przerost u atletów normą)
czynników promujących wzrost masy (IGF-I, Ca-calcineurin)
czynników hamujących wzrost (myostatin – rośnie w
spoczynku)
•
Metabolizm energetyczny kwasów tłuszczowych i glukozy
(AMPK, Ca)
gęstości mitochondriów
ekspresji enzymów mitochondrialnych i spalania FFA
ekspresji GLUT4 i heksokinazy, insulino-wrażliwości i
magazynowania glikogenu
spalania glukozy w proporcji do spalania FFA
•
Rehabilitacja ruchowa w CHF – 67% redukcja całkowitej
śmiertelności i 71% redukcja hospitalizacji (Belardinelli et al.
Circulation 99:1173-82;1999) – efekt poprzez poprawę funkcji
mięśni szkieletowych
Aktywność fizyczna ma działanie
pro-zdrowotne
niezależne od wpływu na wagę
ciała
bo
reguluje ekspresje pewnych
genów wyselekcjonowanych w
epoce kamiennej
Aktywność fizyczna ma działanie
pro-zdrowotne
niezależne od wpływu na wagę
ciała
bo
reguluje ekspresje pewnych
genów wyselekcjonowanych w
epoce kamiennej
Zespół metaboliczny wg.
WHO
•
otyłość brzuszna
•
nadciśnienie tętnicze
•
dyslipidemia
•
mikroalbuminuria
Insulinooporn
ość
2 z 4 wymienionych
poniżej
Zespół zaburzeń metabolicznych w skład którego wchodzą: