M E TA B O L I C K Ý M OTO R
Tahle myšlenka není tak docela absurdní. Většina lidí je totiž po většinu času v kalorické rovnováze (kalorie, které denně přijímají i vydávají), takže získávání spolehlivých údajů o příjmu potravy by mělo v zásadě poskytnout správná měření denního výdeje. Ale jako většina projektů postavených na lidské poctivosti a sebeuvědomění, byl i tento od počátku odsouzen k zániku. Ukázalo se, že lidé přímo šokujícím způsobem ignorují, co přes den jedí. Dáte-li někomu průzkum stravovacích návyků a zeptáte se, co jí, odpovědi nejsou vůbec spolehlivé. Je to jako ptát se jich, kolikrát v duchu hříšně pomysleli na Brada Pitta: všichni podhodnocují. V nedávné studii zahrnující 324 mužů a žen z pěti kontinentů dospělí podhodnocovali svůj skutečný příjem potravy v průměru až o 29 %. To je hodnota, která odpovídá jednomu hlavnímu jídlu. Uváděný příjem energie pak vůbec neodpovídal výdeji. Stravovací průzkumy jsou jen generátory náhodných čísel a data, která poskytují o denní spotřebě kalorií, jsou zbytečná. Jediný způsob, jak to všechno ještě zhoršit, je považovat je za reálná čísla a postavit na nich nějaký výživový program. Stalo se a v roce 1990 americká organizace Food and Drug Administration (FDA) založila národní program výživy na výsledcích průzkumů stravy. Byly zavedeny nové předpisy vyžadující nutriční štítky na každém balení potravin a FDA vyžadovala uvádět na nich také údaj pro doporučený denní energetický příjem. Prostřednictvím rozsáhlého průzkumu se zjistilo, že ženy uváděly příjem jídla o hodnotě asi 1 600 až 2 200 kcal denně, zatímco muži 2 000 až 3 000 kcal. Hrubý průměr pro všechny tedy vyšel někde mezi 2 000 až 2 500 kcal denně. S cílem odradit obyvatelstvo od nadměrné spotřeby jídla a mít hezké, zaokrouhlené číslo zvolili jako vítězný údaj 2 000. Teď už víte, kdo stojí za tím, že věříte tomu, že typický Američan denně sní jídlo o hodnotě 2 000 kilokalorií.
Balada o Nathanu Lifsonovi V 50. letech, zhruba ve stejné době, kdy se vyvíjela faktoriální metoda, zkoumal fyziolog z univerzity v Minnesotě Nathan Lifson zcela odlišný přístup k výpočtu denního energetického výdeje. Lifson byl rodák z Minnesoty, narozený v Syslím státě (jak mu přezdívají) v roce 1911. Téměř celý svůj produktivní život strávil na zdejší univerzitě, kde také získal v roce 1931 bakalářský titul a v roce 1943 doktorát, výjimkou byla pouze dvouletá stáž v San Diegu (kde se zjevně naučil nenávidět slunce a teplo). Jeho univerzitní studium se náhodou sešlo s obrovským rozvojem
98 Ukázka elektronické knihy, UID: KOS511257
C O M Ě TO B U D E S TÁT ?
metabolické vědy, Kleberem a jeho souputníky, není proto překvapením, že se Lifson začal živě zajímat o měření denního energetického výdeje. Abychom pochopili průlomovou roli Nathana Lifsona, musíme začít postřehem, že lidské tělo je v podstatě velká nádrž vody (asi 65 % z nás tvoří H2O). Voda v našem těle je jako jezero s neustálým pohybem vody, která přichází a zase odchází. V tomto jezeře stále proudí atomy vodíku a kyslíku, vstupují do těla ve formě jídla a pití a vycházejí z něj v podobě moči, stolice, potu a páry z našeho dechu. V jedné ze svých prvních prací Lifson uvádí, že atomy kyslíku v nádrži našeho těla mají alternativní cestu, jak jej opustit. Když se během metabolického procesu z některé z molekul na bázi uhlíku (viz Kapitola 2) vytvoří oxid uhličitý (CO2), jeden z atomů kyslíku v nové molekule CO2 pochází z vody přítomné v těle. Tento atom kyslíku je pak společně se zbývající částí molekuly CO2 vydechnut. Závěrem je následující: atomy vodíku opouštějí tělo pouze jako voda, kyslík může tělo opustit buď jako voda, nebo jako součást vydechovaného CO2. Lifson pochopil, že kdyby dokázal sledovat rychlost atomů vodíku a kyslíku, když opouštějí tělo, mohl by následně vypočítat rychlost produkce CO2. A protože bez produkce a vydechování CO2 nelze spalovat energii, Lifsona napadlo, že kdyby změřil rychlost produkce CO2, dokázal by díky tomu změřit i energetický výdej. Nejlepší na tom všem bylo, že pozorované subjekty nemusely být uvězněny v žádné speciální metabolické komoře. Dokud se mu dařilo zjišťovat rychlost toku kyslíku a vodíku jen díky příležitostně odebraným vzorkům moči, mohly si jeho subjekty dělat, co se jim zlíbilo. Nejošemetnější součástí procesu bylo, jak atomy kyslíku a vodíku v tělesné vodě vysledovat. Lifson narazil na myšlenku využití izotopů, což jsou atomy s běžným počtem protonů, ale neobvyklým počtem neutronů. Například normální atom kyslíku obsahuje 8 protonů a 8 neutronů, zatímco izotopový kyslík-18 má 8 protonů a 10 neutronů. Deuterium je izotop vodíku, který má 1 neutron (normální vodík nemá neutrony žádné). Ve vodě, kterou denně pijeme, je stopové množství těchto izotopů. Nejsou zdraví škodlivé. (Jen některé druhy izotopů jsou radioaktivní a při rozpadu na atomy vydávají škodlivé záření.) Během studií na myších, kdy sledoval tok atomů kyslíku a vodíku opouštějících jejich tělo, použil Lifson izotopy. Izotopy se chovaly jako normální atomy kyslíku a vodíku v těle, on je však mohl využít jako stopaře. Jestliže se v těle po-
99 Ukázka elektronické knihy, UID: KOS511257
M E TA B O L I C K Ý M OTO R
zorovaného subjektu nacházelo v pondělí 10 % vodíku ve formě deuteria, ale ve středu jen 5 %, věděl Lifson, že polovina tělesné vody byla v pondělí z těla vyplavena a doplněna normální H2O. Tato měření mohl následně použít k tomu, aby spočítal rychlost, s jakou došlo ke ztrátě atomů vodíku. Stejným postupem pak ověřil i rychlost ztráty atomů kyslíku. Rozdíl mezi těmito dvěma údaji se pak musel odrazit v rychlosti produkce CO2. Lifsonovy studie na myších prokázaly, že izotopová měření dokonale odpovídají měřením produkce CO2 prováděným v metabolických komorách. Protože kalorie nelze spalovat bez současného produkování CO2, poskytla Lifsonova metoda precizní a přesné měření denního výdeje energie. Skvělé bylo, že subjekty nemusely zůstávat v metabolických komorách, a pokud každý z nich denně poskytl vzorky moči a krve, mohly si žít svým běžným životem. Vynalezl nemožné: spolehlivý způsob měření denního výdeje během normálního života. Byla tu ještě drobnost – cena. Množství izotopů potřebné k měření je úměrné velikosti pozorovaného těla. Díky tomu byly studie na myších a jiných malých zvířatech relativně levné, ale problém nastal v případě lidí. V roce 1955 cena za izotopy potřebné pro 70kilového člověka přesahovala 250 000 dolarů v dnešních cenách. V 70. letech někteří kreativní výzkumníci ve fyziologii zvířat, jako například Ken Nagy a Klaas Westerterp, využívali Lifsonovu metodu při zkoumání ptáků a ještěrek ve volné přírodě. Nagy dokonce spolupracoval s primatoložkou Katharine Miltonovou na měření denního energetického výdeje u divokých vřešťanů. Ovšem až na hrstku studií na menších zvířatech se Lifsonova metoda dál neuchytila. Trvalo ještě další desetiletí, než výroba a měření izotopů pokročily natolik, aby se studie na lidech dostaly na únosnou finanční úroveň. V 80. letech 20. století byly deuterium a kyslík-18 už natolik dostupné, že činily jen 1 % ceny, kterou měly v 50. či 60. letech. Osmdesátá léta byla také počáteční fází globální pandemie obezity a vědci chtěli mít k dispozici metodu měření, která nemusela být prováděna v laboratoři. Dale Schoeller, který pracoval v Argonne National Laboratory v Chicagu, tehdy při výzkumu měření vody v těle s využitím kyslíku-18 narazil na práci Nathana Lifsona. Uvědomil si, že technologie a náklady se změnily, a Lifsonova metoda se tím pádem dá využít i při sledování člověka. V roce 1982 Schoeller zveřejnil první studii dvojitě značené vody na lidech. Zrodila se nová oblast zkoumání lidského metabolismu.
100 Ukázka elektronické knihy