Tento článok si môžete prečítať vďaka Eset Science Award, oceneniu, ktoré podporuje výnimočnú vedu na Slovensku. Vedec molekulárnej fyziológie Jozef Ukropec je finalistom ocenenia Eset Science Award v kategórii Výnimočná osobnosť slovenskej vedy, slávnostný galavečer s vyhlásením laureátov ocenenia budete môcť sledovať v sobotu 16. októbra o 20.30 na Dvojke.
Vedec Jozef Ukropec skúma telo až do jeho najmenších častí. Zaoberá sa komunikáciou jednotlivých buniek a orgánov v situáciách, ktoré sú pre naše telo energeticky náročné, napríklad keď hladujeme, cvičíme alebo sa otužujeme v studenej vode, a tiež pri ochoreniach z nadbytku energie. Takými sú obezita či diabetes druhého typu. Zaujíma ho prepojenie medzi svalom a inými orgánmi, najmä tukovým tkanivom, ktoré poskytuje svalu zdroj energie. Tukové tkanivo považuje za fascinujúci orgán. V rozhovore prezradil aj to, prečo sa niektorým ľuďom nedarí schudnúť.
Mohli by sme žiť bez tuku? Načo je dobré takzvané hnedé tukové tkanivo?
- Bez tukového tkaniva sa žije skutočne veľmi ťažko. Pacienti so zriedkavým genetickým ochorením (kongenitálnou generalizovanou lipodystrofiou) nemajú takmer žiadne tukové tkanivo, trpia cukrovkou a v krvi majú obrovské množstvo tuku, ktorý sa nemá kde uskladniť. To spôsobuje celé spektrum zdravotných problémov a pacienti musia byť na diéte s veľmi nízkym obsahom tuku, potrebujú antidiabetickú liečbu a niekedy pomáha podávanie hormónu tukového tkaniva – leptínu.
Prečo je tuk pre telo dôležitý?
- Tukové tkanivo je miestom, kde si uskladňujeme energiu a v čase potreby ju vieme efektívne čerpať. Poskytuje nám tiež tepelnú izoláciu. Takto v princípe funguje tuk, ktorý máme v podkoží. Vnútrobrušný tuk nám slúži ako výstelka, ktorá zabraňuje poškodeniu vnútorných orgánov a hnedý tuk zasa umožňuje veľmi rýchlu mobilizáciu energie a je dizajnovaný tak, aby dokázal efektívne tvoriť a rozvádzať teplo, keď sme v chladnom prostredí.
Prečo sa niektorým ľuďom nedá schudnúť?
- Problém s chudnutím spočíva v tom, že naše telo urputne bráni svoje zásoby energie v snahe pripraviť nás na nedostatok potravy. Teda situáciu, ktorú naši predkovia síce bežne zažívali, ale my ju dnes väčšinou vôbec nepoznáme. V prípade , že sa niekomu po veľkom úsilí podarí pár kíl zhodiť, telo to vyhodnotí ako nebezpečnú situáciu a automaticky bude neúmerne znižovať energetický výdaj. To, samozrejme, spomalí či zastaví ďalšie chudnutie a pri vyššom kalorickom príjme ho dokonca zvráti (podstata jojo efektu). Ak je človek príliš zameraný na zníženie hmotnosti a neuvedomuje si všetky ostatné benefity spojené s pravidelným pohybom a so zdravou vyváženou stravou, ako sú napríklad zlepšenie metabolizmu, zdatnosti, sily, telesného zloženia či pozitívne zmeny v zložení a spolužití s naším črevným mikrobiómom, účinky redukcie hmotnosti budú veľmi pravdepodobne len krátkodobé.
Mnohí si môžu povedať, že to potom nemá zmysel...
- Ale v tom okamihu, keď sa človek rozhodne s pozitívnou zmenou svojho životného štýlu skončiť, určite je na tom z metabolického hľadiska asi najlepšie za posledné obdobie. Práve vtedy by určite stálo za to udržať si nové pohybové a výživové návyky, a namiesto frustrácie si hľadať také činnosti a potraviny, ktoré rád robím, ktoré mi chutia a ktoré dokážem robiť/jesť ideálne po celý život. Občas zabojujeme s hladom, občas podľahneme pokušeniu, ale inak si treba užívať každý úspech aj novú rovnováhu, nečakať instantné riešenia ani ideálne miery a posúvať hranice svojich možností.
Čo znamená skúmať telo na molekulárnej úrovni?
- Pokúsim sa to uviesť na príklade tukového tkaniva. Tuková bunka nežije samostatne, ale je obklopená inými bunkami, z ktorých asi len 50 % tvoria ďalšie tukové bunky a počas svojho asi 10 rokov trvajúceho života čelí množstvu výziev. Tukové tkanivo je spoločenstvo, ktoré si môžeme predstaviť ako menšie dynamicky sa rozvíjajúce mesto. Množstvo centrálnych hormonálnych a nervových signálov prichádza zhora, ale naše mesto môže/musí o svojich potrebách a plánoch informovať všetky zložky štátu tak, aby boli jeho potreby (zásobovanie potravinami, oprava elektrického vedenia či cestnej siete) adekvátne a včas zabezpečené. Podobne tukové tkanivo uvoľňuje molekulárne signály do krvi, ktorými dokáže regulovať našu chuť do jedla a príjem potravy (leptín) či výrobu energie v mitochondriách (adiponektín). Súčasne musí mať vytvorené lokálne kontrolné mechanizmy, ktoré zabezpečia esenciálne podmienky na život a opravu poškodených častí.
Napríklad?
- V prípade buniek je to dostatok kyslíka (vzduch, HIF1a), energie (peňazí, AMPK) a živín (potravín, mTORc1), imunitný systém zabezpečuje „zdravotnú starostlivosť a bezpečné odstránenie poškodených častí“ (NFkB). Každý krok je tak ako v ľudskej spoločnosti aj medzi bunkami regulovaný nejakou konkrétnou molekulou. Keď potrebujete energiu z tukových kvapôčok napríklad na pohyb svalov, pretože ste vyčerpali zásoby glykogénu, potrebujete aktivovať exekutívu (HSL alebo ATGL), ktorá overí, či naozaj energiu potrebujete a následne v spolupráci s perilipínom vám presne definované množstvo energie uvoľnia.
Čo sa deje v tele, ktoré je vyhladované, vyčerpané alebo vystavené veľkému extrému, ako je chlad?
- Všetky systémy sú zamerané na náhradu chýbajúcej energie a na zvýšenie telesnej teploty. Človek pociťujúci hlad je pripravený loviť, zostrí sa mu zmyslové vnímanie a mobilizuje vnútorné zdroje energie, aby našiel potravu (nedá sa to porovnať s nočným nájazdom na chladničku). V prípade chladu sa snažíme zabrániť ďalšiemu úniku energie a venujeme obrovské množstvo energie na tvorbu tepla, v akútnej fáze aj za cenu poškodenia tkanív pri svalovej triaške.
Skúmate aj vplyv cvičenia na pamäť seniorov. Čo ste doteraz zistili?
- Výskum účinkov cvičenia na pamäť a kognitívne schopnosti seniorov je najmä doménou mojej manželky Barbary, môžem vám však povedať, že účasť v dlhodobom programe pohybovej aktivity zlepšuje kognitívne schopnosti a pamäť seniorov, pričom na zlepšenie pamäte často stačia už 3 mesiace intenzívneho cvičenia. Je veľmi zaujímavé, že kognitívne schopnosti sa zlepšujú paralelne so zlepšením zdatnosti a metabolickej flexibility cvičiacich seniorov. Otázkou, ako sa zlepšenie zdatnosti premietne do lepšej funkčnej kapacity mozgu, sa zaoberáme už dlhšie. Snažíme sa pritom charakterizovať faktory uvoľňované pri cvičení, ktoré sa môžu dostať do mozgu a integrovať akútnu odpoveď a adaptáciu nášho tela na cvičenie.
Od liekov k výskumu tela
Mgr. Jozef Ukropec, DrSc. pôsobí ako vedúci Oddelenia výskumu porúch metabolizmu v Ústave experimentálnej endokrinológie Biomedicínskeho centra Slovenskej akadémie vied (SAV) v Bratislave. Pôvodne vyštudoval farmáciu. Ako doktorand dostal možnosť venovať sa vedeckej práci v Ústave experimentálnej endokrinológie SAV, kde ho začali fascinovať možnosti patofyziológie obezity, inzulínovej rezistencie a diabetu druhého typu. Počas doktorandského štúdia ešte v roku 1999 vycestoval do nórskeho Osla, kde sa stretol aj s vedcami, ktorí sa v polovici 90. rokov podieľali na objavení molekuly leptínu. Po doktorandskom štúdiu s manželkou prijali možnosť pracovať v USA. Z viacerých možností si vybrali Pennington Biomedical Research Center v Baton Rouge v Louisiane. Po veľmi podnetných viac ako troch rokoch sa rozhodli vrátiť na Slovensko a pokračovať vo vedeckej práci v SAV.
Okrem výskumu na bunkovej úrovni sa Jozef Ukropec aj spolu s manželkou Barbarou venujú propagácii pohybu ako lieku. Jeho význam vidia nielen pri zlepšovaní fyzickej zdatnosti, ale skúmajú ho aj z hľadiska udržania kognitívnych schopností pri starnutí a pri liečbe rôznych chronických chorôb. V spolupráci s Národným onkologickým ústavom pozorujú vplyv cvičenia na pacientov vyliečených z onkologického ochorenia.
S ministerstvom zdravotníctva zasa spolupracujú pri tvorbe nových štandardných preventívnych a terapeutických postupov pre niektoré chronické ochorenia, ktoré sú založené najmä na úprave životného štýlu. V Centre pohybovej aktivity, ktoré založila a vedie jeho manželka, sú schopní dlhodobo monitorovať vplyv cvičenia na zdatnosť, metabolizmus či pamäť seniorov.
