חילוף חומרים (מטבוליזם)

 

 

 

 

גופנו מקבל את האנרגיה לה הוא זקוק מהמזון באמצעות חילוף חומרים (מטבוליזם). חילוף חומרים היא תגובה כימית המתרחשת בתאי הגוף במטרה להפוך את המזון לאנרגיה זמינה לביצוע כל הפעולות בגוף.

חילוף חומרים הוא תהליך מתמשך שמתחיל בלידה ומסתיים במוות והוא חיוני לא רק לבני אדם, אלא לכל צורות החיים. כאשר חילוף החומרים נפסק – נפסקים גם החיים.

אחת הדוגמאות לאופן בו חילוף החומרים מתרחש בבני האדם מתחילה דווקא בצמחים. הצמח מקבל את האנרגיה שלו מהשמש. הצמח משתמש באנרגיה זו ובמולקולה המכונה כלורופיל (שמעניקה לצמח את צבעו הירוק) ליצירת סוכר ממים ודו-תחמוצת הפחמן  – תהליך זה מכונה פוטוסינתיזה.

כאשר בני אדם ובעלי חיים אוכלים את הצמח (או אוכלים בשר של בעלי חיים שאכלו את הצמח) הם צורכים את האנרגיה הזו (בצורה של סוכר) וכימיקלים חיוניים אחרים הדרושים לבניית תאי הגוף.

הצעד הבא של הגוף הוא לפרק את הסוכר באופן כזה שהאנרגיה המשוחררת תפוזר לכל תאי הגוף ותשמש אותם לאנרגיה.

אנזימים
לאחר שהמזון נעכל בגוף, מולקולות המכונות אנזימים מפרקות את החלבונים לחומצות אמיניות, את השומנים לחומצות שומן ואת הפחמימות לסוכרים פשוטים (לדוגמא גלוקוז). רכיבים אלו נספגים לדם ומשם מועברים לתאי הגוף השונים. הסוכרים הפשוטים, החומצות האמיניות וחומצות השומן יכולים לשמש כמקור אנרגיה כאשר הגוף זקוק להם.

עם החדירה לתאי הגוף האנזימים מזרזים או מווסתים את התגובות הכימיות הקשורות לחילוף החומרים. בתהליך חילוף החומרים האנרגיה המופקת ממרכיבים אלו יכולה להשתחרר לניצול ע"י הגוף או להיות מאוחסנת ברקמות – בעיקר בכבד, בשרירים וברקמת השומן.

חילוף החומרים כולל למעשה שני תהליכים המתבצעים במקביל: בנייה של רקמות הגוף ומחסני אנרגיה, ופרוק של רקמות ומחסני אנרגיה במטרה לייצר את האנרגיה שהגוף זקוק לה.

אנבוליזם. תהליך שכולל בנייה ואחסון: תמיכה ביצירת תאים חדשים, שמירה על רקמות הגוף ואחסון אנרגיה שאפשר יהיה לנצל אותה בעת הצורך. בתהליך האנבולי מולקולות קטנות של חלבונים, פחמימות ושומנים הופכות להיות גדולות ומורכבות יותר.

קטבוליזם. תהליך של פירוק שבו מיוצרת אנרגיה הדרושה לכל הפעילויות הנעשות בתאי הגוף. בתהליך זה התאים מפרקים מולקולות גדולות (בעיקר פחמימות ושומנים) לצורך שחרור אנרגיה. אנרגיה זו מנוצלת לאנבוליזם, מחממת את הגוף, ומאפשרת את כיווץ השרירים ותנועות הגוף. בתהליך זה בו יחידות כימיות מורכבות מתפרקות לחומרים פשוטים יותר נוצרים שאריות המופרשות מן הגוף דרך העור, הכליות והמעיים.

המערכת ההורמונלית
קיימים הורמונים המעורבים בפיקוח על הקצב והכיוון של חילוף החומרים. טירוקסין הוא הורמון שמופרש ע"י בלוטת התריס ויש לו תפקיד מפתח בקביעת הקצב התהליכים הכימיים הקשורים בחילוף החומרים.

הלבלב מפריש הורמונים שמסייעים לקבוע אם בזמן מסוים התהליך העיקרי בגוף הוא אנבולי או קטבולי. לדוגמה, אחרי ארוחה התהליך האנבולי הוא דומיננטי יותר משום שהאכילה מעלה את רמות הגלוקוז – הדלק העיקרי של הגוף – בדם. הלבלב מגיב בהפרשת הורמון הנקרא אינסולין, שמאותת לתאים להאיץ את פעילותם האנבולית.

חילוף חומרים הוא תהליך מסובך, כך שלא פלא שאנשים רבים מגדירים אותה בצורה פשטנית כמשהו שמשפיע על הקלות בה אנחנו עולים או יורדים במשקל.
כאן המקום להרחיב מעט על המושג קלוריה. קלוריה היא יחידת מדידה לכמות האנרגיה שמספק מזון מסוים. בטבלת שוקולד יש יותר קלוריות מתפוח ולכן הוא מספק לגוף יותר אנרגיה – לפעמים יותר מידי… קלוריות עודפות מאוחסנות בגוף כשומן עודף.

מספר הקלוריות שאדם שורף ביום מושפעת מרמת הפעילות הגופנית שלו, כמות השומן והשרירים שבגופו ושיעור חילוף החומרים הבסיסי (BMR). חילוף החומרים הבסיסי הוא מדד לקצב בו אדם "שורף" אנרגיה (בצורה של קלוריות) בזמן מנוחה.

חילוף החומרים הבסיסי עלול להיות גורם בנטייה להשמנה. לדוגמה, לאדם בעל חילוף חומרים בסיסי נמוך (וכתוצאה מכך הוא שורף פחות קלוריות במנוחה ובשינה) תהייה נטייה גדולה יותר לעלות במשקל בהשוואה לאדם בעל אותו מבנה גוף שחילוף החומרים הבסיסי שלו הוא בינוני, או לאדם אחר שאוכל ומתאמן כמוהו.

אילו גורמים משפיעים על חילוף החומרים הבסיסי?
חילוף החומרים הבסיסי הוא בעיקר גנטי. לעתים בעיות בריאותיות עלולות להשפיע על חילוף החומרים הבסיסי. עם זאת, ניתן להשפיע על חילוף החומרים הבסיסי במספר דרכים. לדוגמה, פעילות גופנית עשויה לגרום לא רק לשרפת יותר קלוריות, אלא גם לעלייה בקצב חילוף החומרים הבסיסי.

חילוף החומרים הבסיסי מושפע גם מהרכב הגוף – לאנשים עם יותר שרירים ופחות שומן יש בדרך כלל גם חילוף חומרים בסיסי גבוה יותר.

הפרעות מטבוליות
כאשר תהליך חילוף החומרים של חומרים כימיים בתאים נפגם, הוא עלול לגרום להצטברות של חומרים רעילים, או למחסור בחומרים הדרושים לתפקודו התקין של הגוף. כל אחד מהם עלול להוביל לתסמינים חמורים.

קיימות הפרעות בחילוף החומרים שמקורן גנטי  – הפרעות אלו מכונות בשם כולל "פגם מולד בחילוף החומרים". תינוקות שזה עתה נולדו עוברים בדיקות לאיתור פגמים אלו. פגמים שאינם מטופלים כראוי בדיאטה ו/או בתרופות עוד בשלבים המוקדמים של החיים, עלולים לגרום לסיבוכים קשים ואף למוות.

מחסור ב-G6PD. גלוקוז-6 פוספט דהידרוגנאז (G6PD) הוא אחד מהאנזימים הרבים המשתתפים בתהליך חילוף החומרים בתא. G6PD מיוצר בתאי הדם האדומים ומסייע בחילוף החומרים של פחמימות. במצב של מחסור ב-G6PD, תאי הדם האדומים עלולים להיפגע או להיהרס ולהוביל לאנמיה המוליטית (בעברית: תמס-דם). תאי הדם האדומים נהרסים בטרם עת בתהליך המכונה המוליזה, והיכולת של מח העצם לייצר מספיק תאים חדשים עלולה להיפגע.
ילדים הסובלים ממחסור ב-G6PD הם לרוב חיוורים, עייפים וסובלים מקצב לב ונשימה מוגברים. הם גם עלולים לסבול מטחול מוגדל או מצהבת.

גלקטוזמיה. תינוקות שנולדים עם פגם גנטי זה חסרים את האנזים גלקטוז, אנזים המיוצר בכבד ויש לו תפקיד בפירוק הלקטוז (סוכר החלב). במקרה שהכבד אינו מייצר מספיק גלקטוז, מצטברת בדם רמה גבוהה שעלולה לגרום לסיבוכים חריפים.
התסמינים של גלקטוזמיה מופיעים בדרך כלל ימים ספורים לאחר הלידה והם כוללים הקאות, כבד מוגדל וצהבת. במידה שהגלקטוזמיה אינה מאובחנת ומטופלת מידית, היא עלולה לגרום לפגיעה בכבד, בעיניים, בכליות ובמוח.

פעילות-יתר של בלוטת התריס (היפרתירואידיזם). כתוצאה מפעילות-יתר של בלוטת התריס הוא מייצר כמות מופרזת של ההורמון טירוקסין, שגורמת לעלייה בקצב חילוף החומרים. פעילות-יתר של בלוטת התריס עלולה לגרום לירידה במשקל, קצב לב מואץ, עיניים בולטות והתנפחות הצוואר כתוצאה מבלוטת תריס מוגדלת. ניתן לטפל במחלה באמצעות תרופות, ניתוח או הקרנות.

תת-פעילות של בלוטת התריס (היפותירואידיזם). חוסר פעילות או פעילות נמוכה של בלוטת התריס שגורמת לייצור מופחת של ההורמון טירוקסין ולירידה בקצב חילוף החומרים הבסיסי.
תת-פעילות של בלוטת התריס בתינוקות וילדים קטנים שאינה מטופלת כראוי, עלולה לגרום לעצירת הגדילה ולפיגור שכלי. המחלה גורמת לעייפות, האטה בקצב הלב, עלייה במשקל ועצירות. ילדים ומתבגרים החולים במחלה יכולים ליטול תרופות המכילות את הורמון בלוטת התריס.

פנילקטונוריה (או בקיצור PKU). פגם באנזים המפרק את החומצה האמינית פנילאלנין. חומצה אמינית זו היא חיונית לצמיחה וגדילה של תינוקות וילדים וליצירה תקינה של חלבון. במידה שפנילאלנין מצטבר בדם הוא עלול לפגוע ברקמת המוח ולגרום לפיגור שכלי.
אבחון מוקדם והגבלות בצריכת פניאלנין בדיאטה עשויים למנוע או להפחית חומרת התסמינים.

סוכרת מסוג 1. סוכרת זו מתרחשת כאשר הלבלב אינו מייצר ומפריש מספיק אינסולין. התסמינים של מחלה זו כוללים צמא מוגבר, השתנה תכופה, רעב וירידה במשקל. בטווח הארוך עלולה המחלה לפגום בתפקודי הכליה, כאבים כתוצאה מפגיעה במערכת העצבים, עיוורון ומחלות לב וכלי דם. על מנת למנוע התפתחות של סיבוכי המחלה בעתיד, על ילדים ומתבגרים הסובלים מסוכרת מסוג 1 לקבל זריקות אינסולין על בסיס שגרתי ולפקח על רמות הסוכר בדמם.

סוכרת מסוג 2. סוכרת זו נגרמת בדרך כלל כאשר הגוף אינו מגיב כהלכה לאינסולין. התסמינים דומים לאלו שבסוכרת מסוג 1. ילדים רבים המפתחים סוכרת מסוג 2 סובלים מהשמנה, שלה תפקיד מרכזי בתגובה המופחתת שלהם לאינסולין.
ישנם ילדים שיכולים להיות מטופלים בהצלחה באמצעות שינויים מתבקשים בתזונה, פעילות גופנית ותרופות. במקרים קשים יותר יש צורך גם בזריקות אינסולין. שמירה על רמות נורמליות של גלוקוז בדם עשויה להפחית את הסיכון להתפתחות מחלות בעתיד – אותן מחלות שעלולות להתפתח בסוכרת מסוג 1.