چگونه متابولیسم انسانی کار می‌کند: چرا نرخ‌ها متفاوت‌اند و برای سلامتی چه معنایی دارد

متابولیسم به هر فرآیند شیمیایی‌ای اشاره می‌کند که یک سلول برای نگه‌داشتن بدن در حال کار انجام می‌دهد، از تنفس و ضربان قلب تا هضم یک وعدهٔ غذایی، طبق عیادهٔ کلیولند. دو فرآیند متضاد این را ممکن می‌کنند: کاتابولیسم، که کربوهیدرات‌ها، پروتئین‌ها و چربی‌ها را به قطعات قابل استفادهٔ مانند گلوکز تقسیم می‌کند، و آنابولیسم، که از آن قطعات برای ساخت و تعمیر بافت، شامل عضلات و استخوان استفاده می‌کند.

چگونه بدن غذا را به انرژی تبدیل می‌کند

تمام انرژی‌ای که بدن هر روز مصرف می‌کند به همان جا نمی‌رود. عیادهٔ کلیولند استفادهٔ کل انرژی روزانه را به سه قسمت تقسیم می‌کند: میزان متابولیسم پایه (BMR)، انرژی مورد نیاز برای نگه‌داشتن اعضاء و سلول‌ها در حالت استراحت؛ انرژی‌ای که برای هضم و پردازش غذا صرف می‌شود؛ و انرژی‌ای که برای حرکت بدنی استفاده می‌شود.

• میزان متابولیسم پایه (BMR): 60% تا 70% از استفادهٔ انرژی کل روزانه را پوشش می‌دهد، طبق عیادهٔ کلیولند
• پردازش غذا (اثر حرارتی غذا): حدود 10% از انرژی روزانه را استفاده می‌کند، طبق همان منبع
• فعالیت بدنی: انرژی باقی‌مانده را تشکیل می‌دهد، و این قسمتی است که بیشتر بین افراد متفاوت است

چرا نرخ‌های متابولیسم از فرد به فرد متفاوت‌اند

میزان متابولیسم پایه (BMR) ثابت نیست و برای همه یکسان نیست. عیادهٔ کلیولند حجم بدن و جرم عضلانی بدون چربی را به عنوان بزرگ‌ترین عوامل درازمدت می‌نامد، زیرا بافت عضلانی برای حفظ انرژی بیشتری نسبت به بافت چربی نیاز دارد. جنسیت نیز نقش‌ای ایفا می‌کند: به طور میانگین، مردان میزان متابولیسم پایه بالاتری نسبت به زنان دارند، که عیادهٔ کلیولند این را به اندازهٔ بدن بزرگ‌تر به طور معمول و جرم عضلانی بدون چربی بیشتر مرتبط با تستوسترون نسبت می‌دهد.

سن یک عامل عمده دیگر است. میزان متابولیسم پایه با افزایش سن مردم تمایل به کاهش دارد، که عمدتاً توسط از دست دادن تدریجی جرم عضلانی همراه با تغییرات هورمونی و عصبی رانده می‌شود، طبق گزارش عیادهٔ کلیولند. ژنتیک و نژاد یا تبار می‌توانند نیز بر میزان متابولیسم پایه تاثیر بگذارند، طبق عیادهٔ کلیولند.

چندین عامل نرخ متابولیسم را تنها به صورت موقت تغییر می‌دهند، طبق عیادهٔ کلیولند: گرمای شدید یا سرما، بیماری یا آسیب، محرک‌های مانند کافئین و نیکوتین، رد کردن وعده‌ها، و تغییرات در سطح هرمون‌های غدهٔ تیروئید. بارداری نیاز به انرژی را افزایش می‌دهد زیرا کتلهٔ بدن و رشد جنین افزایش می‌یابد، در حالی‌که شیردهی نیاز به انرژی را حدود 15% تا 25% افزایش می‌دهد تا تولید شیر را حمایت کند، و یائسگی تغییرات هورمونی خود را دارد، شامل جرم عضلانی بدون چربی کاهش یافته، که بر نرخ متابولیسم تاثیر می‌گذارد، طبق عیادهٔ کلیولند.

فراتر از ماشین‌ری متابولیسم خود، موسسهٔ ملی آمریکایی برای دیابت و بیماری‌های گوارشی و کلیه (NIDDK) به تاثیرات گسترده‌تر بر وزن بدن اشاره می‌کند: سابقهٔ خانوادگی و ژنتیک، شرایط سلامتی مانند فرو‌کاهی تیروئید، سندروم تخمدان پلی‌کیستیک و سندروم کوشینگ، داروهای خاص (شامل برخی داروها برای صرع، افسردگی، دیابت و فشار خون بالا)، مدت خواب، و دسترسی به غذای سالم و مکان‌های ایمن برای فعال بودن.

چگونه متابولیسم در طول عمر تغییر می‌کند

یک مطالعهٔ منتشر شدهٔ سال 2021 در مجلهٔ ساینس، به رهبری هرمان پونتزر و خلاصه‌ای شدهٔ دانشگاه دیوک، خرج انرژی روزانه را در بیش از 6,600 نفر در سرتاسر 29 کشور، با سن‌های متغیر از حدود یک هفتهٔ تا 95 سال، با استفاده از روش آب برچسب‌خوردهٔ دوگانه، تقنیکی که نظایر را در بدن ردیابی می‌کند تا اندازه‌گیری کل استفادهٔ انرژی در زندگی روزمره بجای تنها در حالت استراحت، سنجیده است. محققان دریافتند که، پس از حساب‌کاری ترکیب بدن، متابولیسم در طول عمر از چهار مرحلهٔ مختلف می‌گذرد بجای اینکه به صورت خطی از بلوغ به بعد کاهش یابد.

معنی این برای وزن و سلامتی

عیادهٔ کلیولند از یک فرض شایع هشدار می‌دهد: اینکه وزن بدن عمدتاً نتیجهٔ داشتن متابولیسم 'سریع' یا 'کند' است. نرخ متابولیسم، آن‌طور که عیادهٔ می‌گوید، 'نادرا تنهای علت افزایش یا کاهش وزن' است، و نرخ متابولیسم تنهایی حجمِ بدن را معین نمی‌کند، نه هم حجمِ بدن تنهایی نرخ متابولیسم را معین می‌کند.

NIDDK وزن بدن را به عنوان نتیجهٔ بسیاری عوامل متقابل، نه متابولیسم تنهایی، ارائه می‌دهد، و ژنتیک، شرایط سلامتی زیرین، داروها، خواب و محیط را همراه با رژیمِ غذایی و فعالیت به عنوان عناصری که بر وزن در طول زمان تاثیر می‌گذارند، درج می‌کند. از آنجایی‌که میزان متابولیسم پایه قبلاً اکثر استفادهٔ انرژی روزانهٔ فرد را حساب می‌کند، و از آنجایی که عواملی مانند سن، جنسیت، جرم عضلانی و شرایط سلامتی زیرین آن را به روش‌هایی که عمدتاً فراتر از کنترل فوری فرد‌اند شکل می‌دهند، محققان نرخ متابولیسم را به عنوان یک قطعهٔ از عکسِ بزرگ‌تر و شخصی‌تر توصیف می‌کنند بجای یک اهرم واحدی که وزن را تنهایی توضیح می‌دهد.