Tłumaczenie z oryginału angielskiego: Nutrition: A Lifespan Approach by Simon Langley-Evans, first published 2009 by Wiley-Blackwell.

© 2009 Simon Langley-Evans

All Rights Reserved. Authorised translation from the English language edition published by Blackwell Publishing Limited.

Responsibility for the accuracy of the translation rests solely with Wydawnictwo Lekarskie PZWL and is not the responsibility of Blackwell Publishing Limited. No part of this book may be reproduced in any form without the written permission of the original copyright holder, Blackwell Publishing Limited.

© Copyright for the Polish edition by Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2014

Wszystkie prawa zastrzeżone.

Reprodukcja w jakiejkolwiek postaci całości bądź części książki bez pisemnej zgody wydawcy są zabronione.

Autor, Tłumacze i Wydawnictwo dołożyli wszelkich starań, aby wybór i dawkowanie leków w tym opracowaniu były zgodne z aktualnymi wskazaniami i praktyką kliniczną. Mimo to, ze względu na stan wiedzy, zmiany regulacji prawnych i nieprzerwany napływ nowych wyników badań dotyczących podstawowych i niepożądanych działań leków, Czytelnik musi brać pod uwagę informacje zawarte w ulotce dołączonej do każdego opakowania, aby nie przeoczyć ewentualnych zmian we wskazaniach i dawkowaniu. Dotyczy to także specjalnych ostrzeżeń i środków ostrożności. Należy o tym pamiętać, zwłaszcza w przypadku nowych lub rzadko stosowanych substancji.

Z języka angielskiego tłumaczyli

prof. UKSW dr hab. n. biol. Maciej Stasiak (arkusz rzymski, rozdziały 1 – 5, słownik terminów)

dr n. med. Alina Kanikowska (rozdziały 6 – 10)

Wydawca: Jolanta Jedlińska

Redaktor merytoryczny: Urszula Dubisz

Redakcja techniczna: Zespół

Korekta: Zespół

Skład wersji elektronicznej na zlecenie Wydawnictwa Lekarskiego PZWL: Tomasz Szymański / konwersja.virtualo.pl

Projekt okładki i stron tytułowych: Witold Adamski

Zdjęcie na okładce: STUDIO33

eBook został przygotowany na podstawie wydania papierowego z 2014 r., (wyd. I - dodruk)

ISBN 978-83-200-4151-4

Wydawnictwo Lekarskie PZWL

02-460 Warszawa, ul. Gottlieba Daimlera 2

tel. 22 695 40 33

Księgarnia wysyłkowa:

tel. 22 695 44 80

e-mail: wysyłkowa@pzwl.pl

infolinia: 801 142 080

www.pzwl.pl

Spis treści

Przedmowa

Podziękowania

Przedmowa do wydania polskiego

1. Wprowadzenie

1.1. Kompleksowe podejście do żywienia

1.2. Koncepcja równowagi (bilansu)

1.2.1. Model podaży i zapotrzebowania

1.2.2. Przekarmienie

1.2.3. Niedożywienie

1.2.4. Klasyczne badania równowagi

1.2.5. Ogólny stan odżywienia

1.3. Zmiany wymagań żywieniowych w ciągu życia

1.4. Ocena stanu odżywienia

1.4.1. Pomiary antropometryczne

1.4.2. Ocena spożycia

1.4.3. Wskaźniki biologiczne (biomarkery) stanu odżywienia

1.4.4. Badanie kliniczne

1.5. Żywieniowe wartości referencyjne

1.5.1. Brytyjski system żywieniowych wartości referencyjnych

1.5.2. Żywieniowe wartości referencyjne w różnych krajach

2. Zanim zacznie się nowe życie

2.1. Wprowadzenie

2.2. Odżywianie się kobiet a płodność

2.2.1. Determinanty płodności i bezpłodności

2.2.2. Znaczenie tkanki tłuszczowej

2.2.3. Rola leptyny

2.2.4. Antyoksydanty

2.2.5. Kofeina i alkohol

2.3. Odżywianie się mężczyzn a płodność

2.3.1. Determinanty płodności i bezpłodności

2.3.2. Otyłość

2.3.3. Cukrzyca

2.3.4. Alkohol

2.3.5. Cynk

2.3.6. Antyoksydanty

2.3.7. Selen

2.3.8. Fitoestrogeny i estrogeny środowiskowe

2.4. Przygotowanie do ciąży

2.4.1. Dlaczego trzeba przygotować się do ciąży?

2.4.2. Rola witaminy A w funkcjonowaniu wątroby

2.4.3. Kwas foliowy a uszkodzenia cewy nerwowej

3. Ciąża

3.1. Wprowadzenie

3.2. Fizjologiczna charakterystyka ciąży

3.2.1. Przyrost masy ciała i zmiany składu ciała

3.2.2. Zwiększenie objętości krwi i zmiany sercowo-naczyniowe

3.2.3. Zmiany zachodzące w nerkach

3.2.4. Zmiany zachodzące w układzie oddechowym

3.2.5. Zmiany zachodzące w przewodzie pokarmowym

3.2.6. Adaptacyjne zmiany metaboliczne

3.3. Wymagania żywieniowe

3.3.1. Energia, białka, tłuszcze

3.3.2. Mikroskładniki (mikroelementy)

3.4. Dieta a ciąża

3.4.1. Poronienie i poród martwego płodu

3.4.2. Poród przedwczesny

3.4.3. Zaburzenia ciśnienia

3.4.4. Poród patologiczny

3.5. Nudności i wymioty podczas ciąży (NVP)

3.5.1. Nudności i wymioty podczas ciąży jako proces fizjologiczny

3.5.2. Niepowściągliwe wymioty ciężarnych

3.6. Nienasycenie i awersja

3.6.1. Alotriofagia

3.7. Zaburzenia czynności przewodu pokarmowego

3.8. Ciąże o dużym ryzyku

3.8.1. Cukrzyca ciążowa

3.8.2. Ciąże mnogie

3.8.3. Spektrum alkoholowych uszkodzeń płodu

4. Odżywianie w okresie płodowym a choroby w wieku późniejszym

4.1. Wprowadzenie

4.2. Rozwojowe przyczyny chorób u osób dorosłych

4.2.1. Koncepcja programowania

4.2.2. Programowanie płodowe a choroby

4.3. Dowody wskazujące na wpływ odżywiania się matki na rozwój chorób w późniejszym okresie życia

4.3.1. Epidemiologia

4.3.2. Krytyka hipotezy programowania

4.3.3. Badania doświadczalne

4.4. Podstawy programowania płodowego

4.4.1. Oszczędne fenotypy i genotypy

4.4.2. Predykcyjne reakcje adaptacyjne

4.4.3. Remodeling tkanek

4.4.4. Zaburzenia równowagi hormonalnej

4.4.5. Interakcje składnik odżywczy–gen

4.4.6. Regulacja epigenetyczna

4.5. Implikacje hipotezy programowania

4.5.1. Interwencje służby zdrowia

4.5.2. Międzypokoleniowa transmisja ryzyka choroby

5. Laktacja i karmienie niemowląt

5.1. Wprowadzenie

5.2. Fizjologia laktacji

5.2.1. Anatomia piersi

5.2.2. Synteza mleka

5.2.3. Hormonalna kontrola laktacji

5.2.4. Utrzymanie laktacji

5.2.5. Wymagania pokarmowe podczas laktacji

5.3. Korzyści wynikające z karmienia piersią

5.3.1. Korzyści dla matki

5.3.2. Korzyści dla dziecka

5.3.3. Zalecenie karmienia piersią przez 6 miesięcy

5.4. Trendy w karmieniu piersią

5.4.1. Powody, dla których kobiety nie karmią piersią

5.4.2. Propagowanie karmienia piersią

5.5. Sytuacje, w których nie zaleca się karmienia piersią

5.6. Inne możliwości karmienia niemowląt

5.6.1. Preparaty mleka krowiego

5.6.2. Preparaty dla wcześniaków

5.6.3. Preparaty sojowe

5.6.4. Hydrolizaty białkowe i preparaty aminokwasowe

5.6.5. Pozostałe preparaty

6. Żywienie dzieci

6.1. Wprowadzenie

6.2. Okres niemowlęcy i okres dzieci młodszych (od urodzenia do lat 5)

6.2.1. Główne etapy rozwoju

6.2.2. Zapotrzebowanie na składniki odżywcze

6.2.3. Spożycie składników odżywczych przez niemowlęta i młodsze dzieci

6.2.4. Zmiana sposobu spożywania pokarmów z dziecięcego na dorosły

6.3. Dzieci starsze (5–13 lat)

6.3.1. Zapotrzebowanie na składniki odżywcze dzieci starszych

6.3.2. Szkolne posiłki i propagowanie zdrowego żywienia

6.3.3. Znaczenie śniadania

6.4. Otyłość u dzieci

6.4.1. Wzrost częstości występowania otyłości

6.4.2. Przyczyny otyłości dzieci

6.4.3. Konsekwencje otyłości u dzieci

6.4.4. Leczenie otyłości dziecięcej

6.4.5. Zapobieganie otyłości dziecięcej

7. Odżywianie się w okresie dojrzewania

7.1. Wprowadzenie

7.2. Rozwój fizyczny

7.2.1. Tempo wzrastania

7.2.2. Skład ciała

7.2.3. Okres pokwitania i dojrzewania płciowego

7.2.4. Wzrastanie kości

7.3. Rozwój psychospołeczny

7.4. Zapotrzebowanie żywieniowe w okresie nastoletnim

7.4.1. Makroskładniki i energia

7.4.2. Mikroskładniki

7.5. Spożycie żywności w okresie dojrzewania

7.5.1. Czynniki wpływające na wybór pokarmu

7.5.2. Jedzenie poza domem

7.5.3. Pomijanie posiłków i przekąski (pojadanie)

7.6. Potencjalne problemy z odżywianiem się

7.6.1. Odchudzanie się i kontrola masy ciała

7.6.2. Nastolatek wegetarianin

7.6.3. Sport i aktywność fizyczna

7.6.4. Zaburzenia odżywiania się

7.6.5. Nastolatka w ciąży

7.6.6. Alkohol

7.6.7. Palenie tytoniu

7.6.8. Używanie narkotyków

8. Wiek dorosły

8.1. Wprowadzenie

8.2. Zmiana zapotrzebowania na składniki odżywcze

8.3. Wytyczne dotyczące zdrowego odżywiania się

8.4. Stany chorobowe wynikające z niezdrowego odżywiania się i trybu życia

8.4.1. Otyłość

8.4.2. Cukrzyca typu 2

8.4.3. Zespół metaboliczny

8.4.4. Choroba sercowo-naczyniowa

8.4.5. Nowotwory

9. Wiek starszy i podeszły

9.1. Wprowadzenie

9.2. Populacja ludzi starzejących się

9.3. Proces starzenia się

9.3.1. Wpływ na układy fizjologiczne

9.3.2. Mechanizmy starzenia się komórek

9.3.3. Wpływ odżywiania się na proces starzenia się

9.4. Wymagania żywieniowe osób starszych

9.4.1. Makroskładniki i energia

9.4.2. Mikroskładniki

9.4.3. Specjalne zalecenia dla osób w wieku podeszłym

9.5. Problemy zdrowego żywienia osób starszych

9.5.1. Niedożywienie i wiek podeszły

9.5.2. Ubóstwo

9.5.3. Izolacja społeczna

9.5.4. Edukacja

9.5.5. Zmiany fizyczne

9.5.6. Zwalczanie niedożywienia u osób w wieku podeszłym

9.6. Powszechne problemy zdrowotne związane z odżywianiem się

9.6.1. Choroby kości

9.6.2. Odporność i zakażenia

9.6.3. Choroby przewodu pokarmowego

9.6.4. Niedokrwistość

10. Odżywianie się zgodne z wymaganiami indywidualnymi

10.1. Wprowadzenie

10.2. Indywidualne reakcje na zróżnicowanie pokarmów

10.2.1. Determinowanie przez geny sposobu odżywiania się

10.2.2. Determinowanie przez geny wykorzystania i biodostępności substancji odżywczych

10.2.3. Żywieniowa regulacja ekspresji genów

10.3. Identyfikacja biomarkerów ryzyka choroby

10.3.1. Nutrigenomika

10.3.2. Proteomika

10.3.3. Metabolomika

10.4. Genetyczne uwarunkowanie ryzyka choroby i odpowiedzi na składniki odżywcze

10.4.1. Otyłość

10.4.2. Choroba sercowo-naczyniowa

10.4.3. Nowotwory

10.5. Interakcja składnik odżywczy–gen a długość życia

10.6. Jaka jest przyszłość doradztwa żywieniowego?

Słownik terminów

Przypisy

Wszystkie rozdziały dostępne w pełnej wersji książki.

Przedmowa

Współczesna nauka o żywieniu miała skromne początki; była najpierw dodatkiem do wielu istniejących od dawna dyscyplin naukowych, aby obecnie stać się samodzielną dziedziną nauki. Dziedzina ta jest teraz słusznie spostrzegane jako ważna dyscyplina umożliwiająca nowoczesne rozumienie zdrowia i choroby. Wielu naukowców zainteresowało się żywieniem, rozszerzając kierunki swoich badań wywodzące się z innych dziedzin. Z wykształcenia jestem biochemikiem i mikrobiologiem, a moje wczesne zainteresowanie żywieniem wiązało się z intrygującymi, ale niestety bardzo ogólnikowymi wzmiankami zamieszczanymi w podręcznikach; sugerowały one, że istotne procesy, takie jak rozwój nowotworów, mogą być „regulowane poprzez odżywianie”.

Braki specjalistycznego wyszkolenia kadry akademickiej w dziedzinie żywienia odzwierciedla fakt, że 20–30 lat temu nie było kierunków studiów kształcących w tym kierunku. Zainteresowanie żywieniem gwałtownie się zwiększyło od początku 1990 roku i obecnie można z przyjemnością stwierdzić, że stopnie naukowe w dziedzinie żywienia nadawane są we wszystkich krajach. W samej Wielkiej Brytanii przyszły student ma do wyboru ponad 250 szkoleń uniwersyteckich z elementami nauki o odżywianiu się. Żywienie jest również uznawane za podstawowy element szkolenia wszystkich specjalistów z zakresu ochrony zdrowia.

Ale jak można zdefiniować dziedzinę zwaną „żywieniem”? Według mnie, jest to dziedzina multidyscyplinarna, obejmująca swoim zakresem politykę i ekonomię (globalnie wpływające na zapewnienie powszechnego dostępu do żywności), naukę o żywności, rolnictwo, psychologię, socjologię (badające behawior pokarmowy, w tym mechanizmy wyboru pokarmu), biochemię, fizjologię, medycynę i farmakologię. Książka niniejsza ma na celu dostarczenie podstawowej wiedzy studentom wszystkich kierunków zawierających elementy nauk żywieniowych, w tym studiującym dziedzinę ochrony zdrowia, jak i żywienie jako przedmiot podstawowy. Wiedza zawarta w tej książce obejmuje problematykę żywienia przedstawioną z różnych punktów widzenia, m.in. z perspektywy fizjologa, biologa molekularnego oraz dietetyka. Założywszy, że czytelnik dysponuje podstawową wiedzą z zakresu właściwości i źródeł substancji odżywczych, skupiłem się na tym, jak czynniki związane z odżywianiem się wpływają na ludzkie zdrowie i choroby we wszystkich etapach życia.

Jednym z głównych zadań nowoczesnego dietetyka jest przetłumaczenie złożonych koncepcji naukowych na proste zalecenia dotyczące zdrowego odżywiania się, tak aby były zrozumiałe dla szerokiego kręgu zainteresowanych. Warunkowy charakter przedmiotu, oznaczający, że pomimo postępu wiedzy nadal mamy do czynienia z kontrowersjami i sprzecznościami, jest stałym motywem przewijającym się przez tę książkę. W każdym rozdziale starałem się dostarczyć podstawowego zakresu wiedzy na dany temat, ale również przedstawiałem mój osobisty punkt widzenia. Czytelnik może także się zapoznać z obszerną bibliografią, aby uzyskać bardziej szczegółowe informacje. Moim głębokim pragnieniem jest, aby studenci, którzy będą korzystać z tej książki, znacznie lepiej rozumieli, w jaki sposób żywienie reguluje metabolizm oraz wpływa na zdrowie, niż ja rozumiałem to w moich czasach studenckich.

Simon Langley-Evans

University of Nottingham

Podziękowania

Pisanie tego podręcznika było dla mnie wielkim przedsięwzięciem. W tym czasie liczni koledzy przekazywali mi swoje uwagi oraz słowa zachęty i wsparcia. Jestem im za to niezmiernie wdzięczny. Chciałbym szczególnie podziękować Profesorowi Andy’emu Salterowi i Doktor Sarah McMullen z University of Nottingham za ich wyrozumiałość w czasach, gdy praca nad książką dominowała nad innymi moimi zajęciami. Specjalne podziękowania należą się członkom mojej rodziny: Alison, Effie, Hughowi i Hebe, za ich ogromną cierpliwość i pełen entuzjazmu wkład w powstanie tej książki.

Przedmowa do wydania polskiego

Książka Żywienie. Wpływ na zdrowie człowieka, autorstwa Simona Langleya-Evansa, jest nowoczesnym podręcznikiem, w którym w zwięzły sposób przedstawiono najważniejsze aspekty związane z żywieniem zdrowych i chorych osób.

W monografii bardzo dobrze zdefiniowano zaburzenia stanu odżywiania, ich diagnozowanie zarówno w zakresie objawów klinicznych, jak i pomiarów antropometrycznych oraz badań biochemicznych. Na szczególne podkreślenie zasługuje opracowanie rozdziałów: 2. Zanim zacznie się nowe życie i 5. Laktacja i karmienie niemowląt, w których zawarto szczegółową wiedzę na temat wpływu żywienia na przebieg ciąży i zdrowie noworodka oraz jak odżywianie we wczesnym okresie życia dziecka wpływa na rozwój otyłości i chorób przewlekłych w dorosłym życiu. Równie cenne są rozdziały, w których przedstawiono najnowsze zalecenia odnośnie zdrowego stylu życia, a także wpływu czynników żywieniowych na rozwój chorób, w tym nowotworów złośliwych. W podręczniku zawarto praktyczne aspekty żywienia osób w starszym wieku, ze szczególnym uwzględnieniem genomiki żywienia.

Chciałbym podkreślić wysoką wartość merytoryczną i przejrzysty układ treści książki. Czytelnik może szybko przyswoić wiedzę i zalecenia w zakresie omawianego zagadnienia, prewencji otyłości i przewlekłych chorób niezakaźnych (układu sercowo-naczyniowego, cukrzycy, nowotworów, osteoporozy). Monografia pozwala także dietetykom, lekarzom, pielęgniarkom i studentom na dobre przygotowanie teoretyczne w zakresie fizjologii i patofizjolofii żywienia. Umożliwia zdobycie podstawowych umiejętności udzielania kompetentnych porad dietetycznych osobom zdrowym w różnych stanach fizjologicznych (ciąża, karmienie piersią, starość) oraz zaplanowanie żywienia dla pacjentów z różnymi jednostkami chorobowymi.

Książka znajdzie szerokie grono odbiorców przede wszystkim wśród studentów uniwersytetów medycznych, uczelni rolniczych, akademii zdrowia fizycznego, jak i wszystkich tych, którzy na co dzień zajmują się problematyką żywności i żywienia. Po przystąpieniu Polski do Unii Europejskiej i podpisaniu Wspólnej Deklaracji Europejskich Ministrów Edukacji dotyczącej szkolnictwa wyższego, kształcenie dietetyków powinno być unifikowane wśród państw członkowskich. Książka Simona Langleya-Evansa Żywienie. Wpływ na zdrowie człowieka może odegrać w tym procesie istotną rolę.

Prof. dr hab. n. med. Mirosław Jarosz

1.
Wprowadzenie

Cele nauczania

Po przeczytaniu tego rozdziału, czytelnik powinien umieć:

• opisać, co należy rozumieć przez kompleksowe podejście do żywienia i zdrowia;

• omówić znaczenie pojęcia „stan odżywienia” i opisać, w jaki sposób optymalne żywienie opiera się na równowadze między podażą składników odżywczych a zapotrzebowaniem na nie z perspektywy procesów fizjologicznych i metabolicznych;

• wykazać znaczenie czynników, które przyczyniają się do niedożywienia, takich jak ograniczone zaopatrzenie w żywność oraz zwiększone zapotrzebowanie organizmu w wyniku traumy (urazu) lub choroby przewlekłej;

• przedyskutować globalne strategie zapobiegania niedożywieniu;

• opisać, w jaki sposób stan odżywienia zależy od wieku, swoistych czynników regulujących przyswajalności składników odżywczych oraz zapotrzebowania, począwszy od okresu płodowego aż do dorosłości;

• wykazać, jak można wykorzystywać badanie antropometryczne, ocenę sposobu żywienia, pomiary biomarkerów i badania kliniczne do badania stanu odżywienia określonych osób i populacji;

• przedyskutować znaczenie norm żywienia w aspekcie sposobu żywienia oraz świadczenia usług żywieniowych w odniesieniu do określonych osób lub populacji;

• opisać różnice w założeniach i zastosowaniu systemów żywieniowych wartości referencyjnych w różnych krajach.

1.1. Kompleksowe podejście do żywienia

Głównym celem tej książki jest przedstawienie zależności między żywieniem a zdrowiem oraz określenie znaczenia czynników związanych z żywieniem w rozwoju chorób. Istnieje wiele różnych aspektów tej problematyki, np. diety a choroby układu krążenia, żywienie a cukrzyca, otyłość a funkcje odpornościowe – każde z tych zagadnień zasługuje na opisanie w oddzielnym rozdziale. Zdaniem autora oraz wielu innych (Ben-Shlomo i Kuh, 2002) stan zdrowia człowieka w starszym wieku zależy od zdarzeń, które występują przez całe jego życie. Starzenie się jest w rzeczywistości ciągłym, trwającym całe życie procesem zmian i rozwoju od momentu poczęcia aż do chwili śmierci. Dlatego niewłaściwe jest rozważanie, jak żywienie wpłynęło na rozwój chorób przewlekłych u osób dorosłych bez brania pod uwagę tego, jak wcześniejsze doświadczenia życiowe (life experiences – przyp. tłum.) ukształtowały fizjologię organizmu.Podejście kompleksowe, stosowane w tej książce opiera się na trzech podstawowych założeniach:

• wszystkie etapy życia od momentu poczęcia aż do starszego wieku związane są z konkretnymi potrzebami żywieniowymi;

• konsekwencje nieodpowiedniego żywienia są różne na różnych etapach życia;

• czynniki związane z żywieniem we wcześniejszych etapach życia determinują wzrastanie i rozwój jednostki. Dlatego relacja między żywieniem a zdrowiem w późniejszych okresach dorosłego życia ma, do pewnego stopnia, związek z żywieniem w latach wcześniejszych. Zależność ta może być bardzo zmienna indywidualnie.

Choć istnieje tendencja do dzielenia życia na szereg odrębnych etapów, takich jak dzieciństwo, młodość, wczesna dojrzałość, wiek średni i starszy wiek dorosły, niektóre z tych podziałów nie mają żadnego realnego, biologicznego znaczenia i dlatego są po prostu wyróżnikami kolejnych okresów w obrębie kontinuum. Istnieją jednak główne wydarzenia w tych okresach życia, takie jak zakończenie ssania, osiągnięcie wieku dojrzewania lub czas prze-kwitania, stanowiące „kamienie milowe” głębokich zmian fizjologicznych i hormonalnych decydujących o wpływie żywienia na zdrowie. W sposób ciągły, w każdym okresie życia, człowiek doświadcza biologicznych wyzwań, takich jak zakażenie lub narażenie na działanie czynników rakotwórczych, które zakłócają normalną hemostazę i stwarzają ryzyko rozwoju choroby. Reakcja organizmu na działanie czynników chorobotwórczych będzie miała wpływ na sposób, w jaki organizm zareaguje na inne, kolejne czynniki w późniejszych etapach życia. Różnice w ilości i jakości pożywienia są jednymi z głównych czynników wpływających na funkcje fizjologiczne, a także są jednymi z głównych determinant decydujących o tym, w jaki sposób organizm zareaguje na inne czynniki.

Rozważając wpływ czynników związanych z odżywianiem się na zdrowie i choroby w ciągu całego życia, trzeba dokonać oceny pełnego zakresu wpływu różnorodnych czynników na ilość i jakość żywienia oraz na procesy fizjologiczne. Dlatego niniejsza książka prezentuje szerokie podejście i uwzględnia społeczne i kulturowe oddziaływania na sposób odżywiania się i zdrowie, metaboliczne i biochemiczne zależności dieta–choroba, wpływy genetyczne i, w razie potrzeby, dokonuje przeglądu najważniejszych procesów fizjologicznych i komórkowych, które zachodzą na każdym etapie życia. W rozdziale pierwszym zostaną rozpatrzone podstawowe pojęcia i definicje stosowane w żywieniu, stanowiące fundament zrozumienia bardziej złożonych problemów przedstawionych w następnych rozdziałach.

1.2. Koncepcja równowagi (bilansu)

„Równowaga” (bilans) jest terminem często stosowanym w żywieniu, ale, niestety, dokładne znaczenie tego słowa może się różnić w zależności od kontekstu. Często się słyszy sformułowanie „dieta zrównoważona” (zbilansowana) i większość pozycji literatury poświęconej edukacji zdrowotnej skierowanej do ogółu społeczeństwa zaleca stosowanie diety, która jest „zrównoważona”. W tym kontekście mówi się o diecie, która zapewnia nie za dużo i nie za mało składników odżywczych niezbędnych do prawidłowego funkcjonowania organizmu. Zrównoważona dieta może być również postrzegana jako dieta dostarczająca zróżnicowanych produktów w takich proporcjach, by pokarmy bogate w pewne składniki nie ograniczały pobierania pokarmów bogatych w inne składniki odżywcze.

1.2.1. Model podaży i zapotrzebowania

Można też inaczej rozumieć pojęcie „dieta zrównoważona”; główną kwestią jest zależność między spożywaniem składników odżywczych a ich funkcjami. W takim rozumieniu dietę można uznać za zbilansowaną, gdy dostarcza takich składników odżywczych, które są potrzebne organizmowi. Zasadniczo równowagę można odnieść, z ekonomicznego punktu widzenia, do rynku, w którym podaż towarów lub usług musi być wystarczająca do zaspokojenia popytu na te towary lub usługi. Rycina 1.1 przedstawia model zapotrzebowania i podaży w aspekcie równowagi pokarmowej.

Czynnikiem decydującym o stanie odżywienia człowieka jest zbilansowanie albo niezbilansowanie diety. Stan odżywienia opisuje stan zdrowia danej osoby w relacji do składników odżywczych w diecie i – co za tym idzie – w organizmie. Dobry stan odżywienia jest na ogół związany z wzorcem odżywiania się, który dostarcza substancji odżywczych na poziomie zgodnym z wymaganiami organizmu, bez nadmiernego ich magazynowania. Niezadowalający stan odżywienia jest z reguły (choć nie zawsze) związany ze spożyciem na poziomie niewystarczającym do prawidłowego funkcjonowania organizmu.

Model podaży i zapotrzebowania stanowi użyteczne narzędzie do rozpatrywania zależności pomiędzy dietą a zdrowiem. Jak pokazano na rycinie 1.1, utrzymywanie równowagi w odniesieniu do danego składnika odżywczego wymaga podaży tego składnika odpowiadającej całkowitemu zapotrzebowaniu na ten składnik. Zapotrzebowanie dotyczy każdego procesu metabolicznego lub fizjologicznego wykorzystującego dany składnik odżywczy, który może być użyty jako substrat uwalniający energię, kofaktor enzymu, element strukturalny tkanek, substrat do syntezy makrocząsteczek, element transportu lub element systemu sygnalizacyjnego komórka–komórka. Po stronie podaży przedstawiony model obejmuje wszystkie środki, poprzez które składniki odżywcze są osiągalne do zaspokojenia popytu. Oznacza to nie tylko pobieranie pokarmu, lecz także dotyczy zapasów, które mogą być uruchomione w organizmie i pewnych składników, które mogą być syntetyzowane de novo (np. witamina D jest syntetyzowana w skórze wskutek działania promieni słonecznych).

1.2.2. Przekarmienie

Gdy podaż nie jest dopasowana do zapotrzebowania, układ pozostaje w stanie nierównowagi, co może mieć istotne konsekwencje dla zdrowia. Przekarmienie (rycina 1.1) występuje zazwyczaj wówczas, gdy podaż składników odżywczych jest zbyt duża w stosunku do zapotrzebowania. Przyczyną takiej sytuacji może być albo spożycie nadmiernej ilości danego składnika, albo zmniejszenie zapotrzebowania na ten składnik przy jednoczesnym niedostosowaniu diety do zmienionego zapotrzebowania.

Zmniejszenie się zapotrzebowania dotyczy zwłaszcza osób starszych, u których potrzeby energetyczne maleją z powodu ograniczenia aktywności fizycznej i spoczynkowej przemiany materii (Rivlin, 2007). Zwykle spożycie energii, które jest odpowiednie we wczesnej dorosłości, w późniejszym okresie życia nadal pozostaje na niezmienionym poziomie.

Rycina 1.1. Koncepcja równowagi. Zapotrzebowanie obejmuje procesy metaboliczne i fizjologiczne, w których wykorzystywane są składniki odżywcze. Podaż jest określona przez spożycie pokarmu, dostępność składników odżywczych i ich produkcję de novo.

Konsekwencje przekarmienia nie są powszechnie rozpatrywane w kontekście zdrowia i choroby, gdy dany składnik odżywczy jest magazynowany w organizmie w dużych ilościach, chyba że jest bezpośrednio toksyczny lub szkodliwy. Prostym przykładem może być nadmierne spożycie, co powoduje odkładanie się tłuszczu i otyłość. W odniesieniu do wielu substancji odżywczych przekarmienie, w rozsądnych granicach, nie ma żadnego negatywnego wpływu. Nadmiar może zostać zmagazynowany albo wydalony. Olbrzymie dawki większości substancji są jednak szkodliwe. Przykładowo, przypadkowe spożycie przez dzieci suplementów żelaza lub nadmiaru żelaza, w połączeniu z pewnymi schorzeniami dziedzicznymi, stanowić może przyczynę choroby, a nawet śmierci. W dużych dawkach żelazo zaburza fosforylację oksydacyjną i czynność mitochondriów, co prowadzi do uszkodzenia komórek wątroby, serca, płuc i nerek. Z kolei nadmierne spożycie przez kobietę w ciąży witaminy A prowadzi do powstania wad okołoporodowych płodu (Martinez-Frias i Salvador, 1990).

Przekarmienie dotyczące jednego składnika może mieć także wpływ na stan odżywienia w odniesieniu do innych składników odżywczych i może mieć wpływ na procesy fizjologiczne z udziałem większej liczby składników. Na przykład regularne spożywanie suplementów żelaza może mieć wpływ na absorpcję innych metali, takich jak cynk i miedź; konkurencja o mechanizmy transportujące w przewodzie pokarmowym może prowadzić do niedożywienia w odniesieniu do tych pierwiastków. Nadmiar jakiegoś składnika w organizmie może również prowadzić do niedożywienia w odniesieniu do innego składnika poprzez zwiększenie zapotrzebowania związanego z przetwarzaniem nadwyżki. Przykładowo dieta bogata w aminokwas metioninę powoduje wzrost stężenia krążącej i obecnej w tkankach homocysteiny. Przetwarzanie tej szkodliwej substancji zwiększa zapotrzebowanie na witaminy z grupy B: kwas foliowy, witaminę B_6 i witaminę B_12, które uczestniczą w procesach przekształcających homocysteinę do mniej szkodliwej substancji (Lonn i wsp., 2006).

1.2.3. Niedożywienie

Niedożywienie powstaje wówczas, gdy podaż składników odżywczych nie zaspokaja zapotrzebowania. Może ono wystąpić, jeśli spożycie jest niewystarczające lub zwiększone jest zapotrzebowanie (rycina 1.1). W relatywnie krótkim czasie skutki zmniejszonego spożycia są łagodzone rezerwami składników odżywczych, które mogą być uruchomione, aby zaspokoić zapotrzebowanie. Dlatego też u ludzi dorosłych długie okresy małego spożycia mają zazwyczaj negatywny wpływ na stan odżywienia.

1.2.3.1. Zwiększone zapotrzebowanie

Istnieje wiele sytuacji, w których może pojawić się wzrost zapotrzebowania powodujący niedożywienie, jeśli nie zostanie odpowiednio zwiększona podaż. Do takich sytuacji należą ciąża, laktacja oraz uraz. Termin „uraz” obejmuje szeroki zakres zaburzeń funkcjonowania organizmu spowodowanych np. zakażeniami, złamaniami kości, oparzeniami, operacjami chirurgicznymi, utratą krwi. Pomimo że mają one różnorodny charakter, wszystkie prowadzą do takich samych reakcji metabolicznych. Odpowiedź fazy ostrej (tabela 1.1) w dużej mierze powodowana jest przez cytokiny, w tym czynnik martwicy nowotworów α, interleukinę 6 i interleukinę 1 (Grimble, 2001). Skutkiem ich działania (efektem netto) jest zwiększenie zapotrzebowania na energię i białko, lecz paradoksalnie dochodzi do zmniejszenia się łaknienia. Zatem zapotrzebowanie rośnie, a zmniejsza się podaż, co prowadzi do niedożywienia białkowo-energetycznego. Choć w wielu krajach rozwijających się kojarzy się nam ono z głodującymi dziećmi, to w krajach rozwiniętych, takich jak Wielka Brytania, niedożywienie białkowo-energetyczne występuje najczęściej u chorych po operacjach chirurgicznych oraz u rekonwalescentów po poważnych urazach (Allison, 2005).

Tabela 1.1. Faza ostra reakcji zapalnej na uraz lub zakażenie

Reakcja fazy ostrej

Markery reakcji

Zmiany metabolicze

Katabolizm białek, ubytki mięśni; aminokwasy są przekształcane do glukozy w celu uzyskania energii lub wykorzystywane do syntezy białek fazy ostrej; katabolizm tłuszczów w celu uzyskania energii

Gorączka

Zaburzona czynność ośrodka łaknienia w podwzgórzu, co prowadzi do zmniejszenia łaknienia; wzrasta temperatura ciała, co sprzyja eliminacji patogenów

Synteza białek w wątrobie

Synteza białek fazy ostrej w celu zwalczania infekcji (np. białko C-reaktywne, inhibitor proteinazy α_1 i ceruloplazmina); wątroba zmniejsza syntezę innych białek, w tym transferyny i albumin

Sekwestracja pierwiastków śladowych

Wychwyt cynku i żelaza przez tkanki, aby usunąć pierwiastki, które mogą być wykorzystane przez patogeny

Aktywacja komórek układu immunologicznego

Wytwarzanie zwiększonych ilości immunoglobulin przez limfocyty B; limfocyty T uwalniają cytokiny powodujące reakcję zapalną

Wytwarzanie cytokin

Działanie czynnika martwicy nowotworów α oraz interleukin 1, 2, 6, 8 i 10 w celu powstania stanu hipermetabolicznego, który stymuluje funkcje immunologiczne, ale hamuje reprodukcję i rozprzestrzenianie się patogenów

1.2.3.2. Metaboliczna reakcja na traumę (uraz)

Organizm ludzki w odpowiedzi na niekorzystne okoliczności jest w stanie dostosować do nich tempo metabolizmu i charakter procesów metabolicznych w celu zapewnienia sobie przetrwania. Reakcje metaboliczne na niekorzystne warunki zależą od charakteru tych warunków. Głód prowadzi do wzrostu wydajności metabolicznej pozwalającej na wykorzystanie rezerw tłuszczu i białka, które mają być zużytkowywane w odpowiednim czasie. Wydłuża to czas przeżycia organizmu, a tym samym zwiększa szanse uzyskania dostępu do żywności. Z kolei reakcje fizjologiczne na uraz generują stan hipermetaboliczny, w którym zapasy tłuszczu i białka są szybko uruchamiane w celu pokonania infekcji i przyspieszenia naprawy tkanek (tabela 1.1). Stres fizjologiczny, np. zakażenia, złamania kości, oparzenia lub inne uszkodzenia tkanek, wywołuje wspólną reakcję metaboliczną, niezależnie od samej natury stresu. Dlatego też niewielki zabieg powoduje taką samą reakcję metaboliczną jak infekcja wirusowa. Wielkość takiej reakcji jest zmienna i w głównej mierze zdeterminowana ciężkością urazu (Romijn, 2000).

Hipermetaboliczna reakcja na uraz spowodowana jest przez zmiany hormonalne, które powodują katabolizm rezerw białkowych i tłuszczowych. W pierwszej fazie zmian fizjologicznych następuje wzrost stężenia amin katecholowych, kortyzolu i glukagonu. Zwiększa to szybkość glukoneogenezy i wyrzutu glukozy z wątroby, co umożliwia utrzymanie jej dużego stężenia w osoczu. Rozpad białek do aminokwasów dostarcza substratów glukoneogenicznych, a także prowadzi do znacznie zwiększonych strat azotu z moczem. Następuje stymulacja lipolizy i dramatycznie zwiększa się stężenie wolnych kwasów tłuszczowych; wraz z glukozą zużytkowywane są do wytwarzania energii.

Tabela 1.2. Zwiększanie zapotrzebowania na energię i białko w wyniku reakcji metabolicznych na urazy i infekcje

Przyczyna i ciężkość urazu

Wzrost zapotrzebowania na energię (× PPM)

Wzrost zapotrzebowania na białko (× PPM)

Niewielka operacja lub infekcja

1,1

1,0–1,5

Ciężka operacja lub umiarkowana infekcja

1,3–1,4

1,5–2,3

Ciężka infekcja, wielokrotne urazy lub uszkodzenia głowy

1,8

2,0–2,8

Oparzenia (20% BSAB)

1,5

–

Oparzenia (20–40% BSAB)

1,8

2,0–2,8a

PPM – podstawowa przemiana materii
BSAB (body surface area burned) – powierzchnia oparzenia
a Zależy od poziomu strat azotu w wysięku tkankowym oraz wieku pacjenta. Dzieci z oparzeniami mają większe zapotrzebowanie na białko.

Reakcja na uraz jest zasadniczo procesem zapalnym i dlatego takie same mechanizmy metaboliczne występują u osób cierpiących na długotrwałe choroby zapalne, w tym nowotwory i choroby zapalne jelit (Richardson i Davidson, 2003). Reakcja zapalna pełni dwie podstawowe funkcje. Po pierwsze, aktywuje układ odpornościowy, podnosi temperaturę ciała, rozdziela mikroskładniki odżywcze w celu stworzenia antagonistycznego środowiska dla inwazji patogenów (tabela 1.1). Po drugie, rozmieszcza składniki odżywcze tak, aby brały udział w procesach przyczyniających się do naprawy uszkodzeń i do powrotu do zdrowia.

Reakcja zapalna jest powodowana przez cytokiny prozapalne (np. TNF-α, IL-1 i IL-6) i cytokiny przeciwzapalne (np. IL-10). W trakcie urazu lub zakażenia cytokiny prozapalne są uwalniane przez monocyty, makrofagi i limfocyty pomocnicze T. Ilość wytwarzanych cytokin jest ściśle związana z ciężkością urazu (Lenz i wsp., 2007). Działanie cytokin prozapalnych jest skomplikowane. Z jednej strony aktywują układ odpornościowy i chronią organizm przed większą traumą, z drugiej zaś na poziomie lokalnym powodują wzrost uszkodzenia przez stymulowanie układu odpornościowego do uwalniania utleniaczy uszkadzających komórki i innych czynników, które niszczą zarówno patogeny inwazyjne, jak i własne komórki organizmu. W związku z tym wytwarzanie cytokin prozapalnych musi być zrównoważone, ponieważ nadmierna reakcja może prowadzić do śmierci (Grimble, 2001). To jest rolą cytokin przeciwzapalnych i niektórych białek ostrej fazy, z których kilka hamuje proteinazy uwalniane podczas zapalenia i tym samym ogranicza rozpad tkanek gospodarza.

Oprócz stymulowania proteolizy i lipolizy w mięśniach i tkance tłuszczowej cytokiny mają inne działania, które wpływają na stan odżywienia. Zwiększają podstawową przemianę materii. Tworzenie wrogiego środowiska dla patogenów obejmuje podnoszenie temperatury wnętrza ciała, co znacznie zwiększa zapotrzebowanie na energię. Zaspokojenie tego zapotrzebowania przez zwiększenie pobierania pokarmu jest utrudnione, gdyż cytokiny działają również na jelita i ośrodki podwzgórzowe regulujące apetyt, skutecznie go hamując. Jak wynika z tabeli 1.2, zwiększona szybkość metabolizmu związana z reakcją na uraz znacznie zwiększa zapotrzebowanie organizmu na energię i białko. W ciężkich przypadkach wymagania mogą być podwojone pomimo unieruchomienia pacjenta i, co za tym idzie, niewydatkowania energii na aktywność fizyczną. Poważne wyzwanie dla klinicystów może stanowić sytuacja, w której pacjent nie może odżywiać się normalnie, a ze względu na anorektyczny wpływ cytokin prozapalnych zdolność przyswajania wystarczającej ilości energii, białka i innych składników odżywczych jest bardzo ograniczona. Żywienie dojelitowe lub pozajelitowe jest zatem podstawą postępowania w ciężkich przypadkach.

W przypadku ciężkich urazów uruchomienie rezerw może spowodować wyraźne zmiany w składzie ciała. Może następować utrata mięśni, w miarę jak wapniozależne kalpainy oraz układ ubikwityna–proteasomy szybko prowadzą do rozpadu białek na aminokwasy, potrzebne do glukoneogenezy i syntezy ważnych antyoksydantów, takich jak glutation (Grimble, 2001). Zmiany składu ciała są korzystne dla pacjentów z urazami, ponieważ przede wszystkim prowadzą do zwiększenia ilości glukozy. Jest ona optymalnym substratem energii w tych okolicznościach zwłaszcza dlatego, że może być metabolizowana beztlenowo w celu wytwarzania ATP w tkankach, gdzie może być zaburzony przepływ krwi i zmniejszone dostarczanie tlenu.

Jest mało prawdopodobne, aby w krótkim czasie reakcja hipermetaboliczna i towarzysząca jej anoreksja poważnie wpłynęły na stan odżywienia pacjenta, aczkolwiek stan odżywienia przed urazem stanowi ważny czynnik. Na przykład konsekwencje złamania kości udowej dla młodego zdrowego dorosłego mężczyzny mogą być znacząco różne od konsekwencji takiego złamania dla kobiety w podeszłym wieku. Jednak dłuższy okres choroby i towarzyszące mu reakcje zapalne prowadzące do hipermetabolizmu sprzyjają powstaniu stanów niedożywienia białkowo-energetycznego (kalorycznego), takich jak kwashiorkor, lub mogą przyczyniać się do wychudzenia prowadzącego do kacheksji (wyniszczenia). Kacheksja charakteryzuje się zmniejszeniem masy ciała, zmniejszeniem apetytu i atrofią mięśni z powodu utraty białek mięśniowych. Jest na ogół związana z chorobami przewlekłymi, takimi jak choroby nowotworowe, gruźlica lub nieleczony AIDS. Wsparcie odżywcze (np. dodatkowe żywienie) osób przewlekle chorych lub tych, które cierpią z powodu ciężkiego urazu może ograniczyć wpływ reakcji hipermetabolicznej na skład ciała i ogólny stan odżywienia. Jednak hiperkatabolizm będzie utrzymywał się aż do wyleczenia urazu lub choroby. Zatem w takiej sytuacji priorytetem pozostaje zapobieganie zmniejszaniu się masy ciała i utracie masy mięśniowej, a nie przyrost masy ciała.

1.2.3.3. Upośledzenie podaży i niedobory

Istnieje oczywiście bezpośredni związek pomiędzy podażą składnika odżywczego a zdolnością organizmu do wykonywania czynności fizjologicznych, które zależą od dostarczenia tego właśnie składnika. Jak widać na rycinie 1.2, zakres pobierania składników odżywczych, warunkujących prawidłowe funkcjonowanie organizmu, może być bardzo szeroki i istnieje kilka etapów prowadzących do zaburzeń. Termin „niedobór żywieniowy” można poprawnie stosować tylko wtedy, gdy prawidłowe funkcjonowanie organizmu nie może być dłużej utrzymywane na poziomie fizjologicznym.

Niedobór składników odżywczych pojawia się w momencie, gdy ich podaż przez spożywanie pokarmu jest zmniejszona do tego stopnia, że pojawiają się objawy kliniczne lub metaboliczne. Najprostszym przykładem jest niedokrwistość z powodu niedoboru żelaza, w której małe spożycie żelaza wywołuje niemożność utrzymania odpowiedniego stężenia hemoglobiny w erytrocytach, co prowadzi do zaburzenia transportu tlenu i powoduje objawy kliniczne, takie jak zmęczenie, drażliwość, zawroty głowy, osłabienie, duszności. Wspomniana niedokrwistość, podobnie jak wszystkie choroby wynikające z niedoborów składników odżywczych, odzwierciedla tylko późny etap procesu, który zaczyna się od braku odpowiedniej podaży (tabela 1.3). Gdy organizm nie jest w stanie utrzymać właściwego funkcjonowania za pomocą dostarczania składników odżywczych bezpośrednio z diety, to uruchamia zapasy. Przykładowo, utrzymanie stężenia hemoglobiny wymaga odłączenia żelaza od białka ferrytyny. Funkcjonowanie organizmu pozostanie niezmienione, lecz organizm stanie się bardziej podatny na niedobór. Skutki dalszego spadku podaży w wyniku niedostatecznego spożycia nie będą już równoważone poprzez mobilizację rezerw i coraz bardziej prawdopodobny staje się pełen niedobór. Gdy wskaźniki biochemiczne wykazują, że spożycie jest za małe, mimo że nie ma wyraźnych objawów niedoboru, to sytuację taką ogólnie określa się jako odżywianie marginalne lub niedożywienie subkliniczne.

Rycina 1.2. Związek pomiędzy żywieniem a zdrowiem. Zapotrzebowanie organizmu na składniki odżywcze jest realizowane w szerokim zakresie pobierania pokarmu. Bardzo małe i bardzo duże spożycie prowadzi do choroby. Strefy przejściowe, których przekroczenie powoduje ryzyko wystąpienia choroby, są nieostre.

1.2.3.4. Żywienie nieprawidłowe

Niedożywienie jest stanem, w którym podaż składników odżywczych jest do tego stopnia niewystarczająca, że organizm nie może funkcjonować na poziomie fizjologicznym. Objawy niedożywienia zależą od rodzaju niedoboru substancji odżywczych i od etapu życia danej osoby. Niedożywienie u dorosłych często występuje w postaci niezamierzonego zmniejszenia się masy ciała lub w postaci swoistych objawów klinicznych. U dzieci niedożywienie często objawia się zahamowaniem wzrastania, przy czym wyróżnić można niedowagę w stosunku do wieku oraz za niski wzrost w stosunku do wieku. Różne formy niedożywienia objawiają się w różny sposób; np. w niedożywieniu typu marasmus (wyniszczenie, charłactwo) masa ciała dziecka wynosi mniej niż 60% normy dla danego wieku, a obrzęki przy masie ciała wynoszącej mniej niż 80% normy dla wieku wskazują na kwashiorkor.

Z klinicznego punktu widzenia najpoważniejsze jest niedożywienie białkowo-energetyczne. Niedożywienie typu marasmus i kwashiorkor są klasycznymi przejawami tego typu niedożywienia. Historycznie marasmus uznawano za niedobór czystej energii, a kwashiorkor wiązano z niedoborem białka, ale obecnie wiadomo, że są to dwa różne przejawy tych samych problemów żywieniowych. Marasmus jest oznaką relatywnie skutecznej adaptacji fizjologicznej do długotrwałego niedożywienia. Charakteryzuje się wyczerpaniem rezerw tłuszczu i białek mięśniowych oraz adaptacją do ograniczenia zużycia energii. Dzieci nieleczone i dotknięte tym typem niedożywienia zazwyczaj umierają z powodu zakażeń, gdyż w okresie głodu układ immunologiczny nie funkcjonuje właściwie. Kwashiorkor przebiega szybciej i często spowodowany jest przez zakażenie występujące razem z niedożywieniem. Zmiany metaboliczne są zupełnie odmienne niż w niedożywieniu typu marasmus; adaptacja do głodu jest nieskuteczna. Tłuszcz odkłada się w wątrobie i zwiększa się objętość płynu pozakomórkowego ze względu na małe stężenie albuminy w surowicy, co prowadzi do powstawania obrzęków. Deficyty mikroelementów często występują wraz z niedożywieniem białkowo-energetycznym.

Przyczyny niedożywienia są złożone. Zmniejszone pobieranie pokarmu występuje często z powodu braku bezpieczeństwa żywnościowego w wyniku klęsk głodu, ubóstwa, wojen lub katastrof żywiołowych.

Tabela 1.3. Trzy stadia niedoboru żelaza

Stadium

Wskaźniki biochemiczne i zakresy odniesienia

Prawidłowe zapasy żelaza

Hemoglobina 14–18 g/dl* (mężczyźni), 12–16 g/dl (kobiety); ferrytyna w surowicy 40–280 μg/l, wysycenie transferyny 31–60%

Zmniejszone zapasy żelaza

Zmniejszenie stężenia ferrytyny w surowicy; prawidłowe stężenie hemoglobiny i wysycenie transferyny; ferrytyna 13–20 μg/l

Niedobór żelaza

Zmniejszenie wysycenia transferyny z powodu spadku transportu żelaza; stężenie hemoglobiny w normie; ferrytyna w surowicy < 12 μg/l; wysycenie transferyny < 16%

Niedokrwistość z niedoboru żelaza

Niemożność utrzymania syntezy hemoglobiny, spadek stężenia do < 13,5 g/dl (mężczyźni), < 12 g/dl (kobiety); ferrytyna w surowicy < 10 μg/l; wysycenie transferyny < 15%

* Stężenie hemoglobiny: 1 g/dl = 0,62 mmol/l

Spożycie może również się zmniejszać w wyniku przewlekłych chorób prowadzących do utraty apetytu lub trudności w odżywianiu się. Niedożywienie może powstać także z powodu zaburzonego wchłaniania substancji odżywczych z przewodu pokarmowego, co również może być wynikiem przewlekłej choroby lub zakażenia. Utrata składników odżywczych powstaje także w wyniku powtarzającej się biegunki występującej na obszarach, na których nie ma dostępu do czystej wody i odpowiednich warunków sanitarnych. Niedożywienie może też wystąpić w sytuacji zwiększonego zapotrzebowania na składniki odżywcze, na przykład podczas opisanego wcześniej urazu, a także ciąży i laktacji, gdy zwiększone zapotrzebowanie nie idzie w parze ze zwiększonym spożywaniem pokarmów. Niedożywienie występuje najczęściej w krajach rozwijających się, w których jest główną przyczyną zgonów dzieci. Zahamowanie wzrastania i wyniszczenie organizmu u dzieci ma długotrwałe konsekwencje, prowadzące do zmniejszenia siły fizycznej i zdolności do pracy w dorosłym życiu. Ubóstwo jest najczęstszą przyczyną niedożywienia i prowadzi do samonapędzającego się cyklu, w którym niedożywione dzieci stają się osobami dorosłymi o zmniejszonej zdolności zarobkowania i mają dzieci żyjące w ubóstwie. Wyniszczone kobiety rodzą dzieci, które mają zbyt małą masę ciała.

Ciąża to okres dużego ryzyka powstania niedożywienia u kobiet żyjących w krajach rozwijających się. Zahamowanie wzrastania jest powszechne wśród kobiet w Azji Południowej i Południowo-Wschodniej, z często towarzyszącą niedowagą. Na przykład w Indiach i Bangladeszu do 40% kobiet w wieku rozrodczym ma wskaźnik masy ciała (BMI) mniejszy niż 18,5 kg/m^2 (Black i wsp., 2008). Niedokrwistość z niedoboru żelaza występuje endemicznie wśród kobiet w ciąży w krajach rozwijających się, z przewagą 60–87% w krajach Azji Południowej (Seshadri, 2001). Niedożywienie matki i dziecka uważane jest za przyczynę 3 500 000 zgonów rocznie wśród dzieci poniżej piątego roku życia (Black i wsp., 2008).

Kraje rozwinięte mają natomiast problem niedożywienia dotyczący głównie słabszych grup ludności. Grupą o największym ryzyku są osoby starsze, u których może wystąpić niedożywienie białkowo-energetyczne oraz niedobór mikroelementów, spowodowane przez choroby lub małe spożycie wynikające z osłabienia i samotności. Pacjenci po operacjach chirurgicznych narażeni są na niedożywienie białkowo-energetyczne w wyniku reakcji zapalnej na uraz. Podobnie jak w krajach rozwijających się, w krajach rozwiniętych ubóstwo powoduje zwiększenie się ryzyka niedożywienia wśród dzieci i grup imigrantów. Istnieje wiele sposobów określenia grup ryzyka, na przykład monitorowanie rozwoju dzieci czy regularne ważenie i oszacowywanie wymagań żywieniowych pacjentów szpitali. Niedożywienie można łatwo wyleczyć odpowiednim wsparciem żywieniowym.

Zapobieganie niedożywieniu jest głównym priorytetem zdrowia publicznego w skali globalnej. Choć brak bezpieczeństwa żywnościowego i ryzyko niedożywienia białkowo-energetycznego pozostaje poważnym problemem dla wielu społeczeństw, mamy też wiele sukcesów w walce o zapobieganie istotnemu klinicznie niedożywieniu. Podstawowymi działaniami wykorzystywanymi do zapobiegania niedoborom składników odżywczych są: zróżnicowanie diety, suplementacja w grupach ryzyka oraz wzbogacanie pokarmów. Podstawy tych metod i próba ich zastosowania do likwidacji niedoboru witaminy A są opisane w akapicie „Stan badań”. Podobne metody wykorzystano w celu zmniejszenia występowania chorób wynikających z niedoboru jodu i żelaza.

Niedobór jodu jest istotnym problemem dla ludności państw na wszystkich kontynentach z wyjątkiem Australii, Nowej Zelandii, Papui Nowej Gwinei i wysp Pacyfiku. Dostępność jodu jest zasadniczo ograniczona z powodu małej zawartości jodu w glebie i wchłanianie go przez rośliny i zwierzęta. Wole i kretynizm są głównymi objawami niedoboru jodu; na całym świecie cierpi z tego powodu ok. 740 000 000 ludzi. Wzbogacanie pokarmów w jod jest najważniejszym czynnikiem w walce z niedoborem jodu; obejmuje program „Universal Salt Iodization” (USI) polegający na dostarczaniu jodowanej soli (20–40 mg jodu na kilogram soli) do 70% gospodarstw domowych w wybranych regionach. Na obszarach, gdzie spożywana jest sól jodowana, zaobserwowano szybką i istotną poprawę sytuacji (Sebotsa i wsp., 2005). Chociaż wciąż istnieje znaczna liczba osób narażonych na zaburzenia wynikające z niedoboru jodu, ze względu na brak zasięgu programu USI (Maberly i wsp., 2003), wzbogacanie w jod jest powszechnie uważane za sukces Światowej Organizacji Zdrowia w zakresie zasad zdrowego odżywiania się społeczeństwa.

1.2.4. Klasyczne badania równowagi

Stan odżywienia w odniesieniu do konkretnego składnika można mierzyć za pomocą badań równowagi (bilansu). Badania te służą standardowemu określaniu zapotrzebowania na składniki pokarmowe u ludzi. Zasadniczo metoda bilansu wymaga dokładnego pomiaru spożycia składnika odżywczego w celu dokonania dokładnego porównania z jego usuwaniem z organizmu np. z moczem lub kałem (rycina 1.3). Jeżeli istnieje stan równowagi, tzn. w równowadze pozostają przyswajanie i wydalanie, to można przyjąć, że organizm jest w pełni nasycony w odniesieniu do określonej substancji odżywczej i nie ma potrzeby ani wchłaniania, ani magazynowania tej substancji. Tę zasadę można zastosować do prawie wszystkich składników odżywczych i przez powtarzanie pomiarów równowagi na różnych poziomach pobierania składnika można oszacować zapotrzebowanie na nie. Model równowagi opiera się na założeniu, że u zdrowych osób o stabilnej masie ciała pula składnika odżywczego w organizmie pozostaje na stałym poziomie. Zróżnicowane pobieranie w kolejnych dniach może być kompensowane równoważną zmiennością wydalania. Największe spożycie, po przekroczeniu którego równowaga nie może być dłużej utrzymywana, wskazuje na faktyczne zapotrzebowanie organizmu na określony składnik. Wyniki badań bilansu azotu zostały wykorzystane do ustalenia zapotrzebowania na białka (Millward i wsp., 1997). W badaniach wzięły udział zdrowe osoby spożywające białko w określonych ilościach.

Po 4–6 dniach stosowania tych diet, badano mocz i kał, aby określić straty azotu w okresach 2–3-dniowych. Na tej podstawie można było określić zapotrzebowanie na białko w diecie w różnych okresach życia, ustalając najniższy poziom spożycia białka umożliwiający utrzymanie bilansu azotu u osób zdrowych oraz utrzymanie masy ciała przy umiarkowanej aktywności fizycznej. Wyniki badań bilansu azotu są jednak problematyczne. Przykładowo, 24-godzinne zbiórki dokonywane w takich badaniach często są niewiarygodne, ponieważ może być za mało czasu, aby przyzwyczaić osoby badane do diety eksperymentalnej. Poza tym takie czynniki jak utajone zakażenia, stres lub wysiłek mogą zwiększyć zapotrzebowanie na białko. Badania takie nie obejmują również zapotrzebowania na białko dla wszystkich grup wiekowych i we wszystkich sytuacjach zdrowotnych; przykładowo, zapotrzebowanie kobiet w ciąży i matek karmiących oraz dzieci oparte są ogólnie na badaniach bilansu u młodych dorosłych.

Rycina 1.3. Określanie zapotrzebowania na substancje odżywcze z zastosowaniem metody równowagi. Dokładne pomiary wielkości spożycia składników odżywczych i ich wydalania umożliwiają określenie zapotrzebowania na substancje odżywcze. Najwyższy poziom spożycia, po przekroczeniu którego równowaga nie może być dłużej utrzymywana, wskazuje na faktyczne zapotrzebowanie organizmu na określony składnik.

1.2.5. Ogólny stan odżywienia

Dieta dostarcza bardzo wielu składników odżywczych w różnych proporcjach. Jest mało prawdopodobne, że wszyscy odżywiają się w sposób umożliwiający optymalne pokrywanie zapotrzebowania na wszystkie składniki. Na przykład przy zachowanej równowadze białkowej za duże może być zużycie energii i jednocześnie dieta może zawierać za mało żelaza. Dlatego też ocena stanu odżywienia powinna uwzględniać nie tylko bilans energetyczny, lecz także stan odżywienia w zakresie poszczególnych składników odżywczych.

Biorąc pod uwagę ogólny stan odżywienia danej osoby w odniesieniu do konkretnego składnika lub badając stan odżywienia danej populacji, należy uwzględnić wiele czynników.

Spożycie jest tylko jednym z elementów podaży w modelu równowagi. Stan odżywienia jest tylko częściowo zdeterminowany spożywaną żywnością. Zależy on również od aktywności fizycznej i ogólnego stanu zdrowia. Stres i duża aktywność fizyczna zwiększają popyt na składniki odżywcze, a siedzący tryb życia zmniejsza go. Najważniejszym czynnikiem jest jednak okres w rozwoju organizmu człowieka. Fizjologiczne zapotrzebowanie na składniki odżywcze zmienia się w szerokim zakresie, w zależności od wieku, masy ciała i płci. Dlatego wpływ zmian diety na zdrowie i dobre samopoczucie zależy w znacznej mierze od wieku i płci.

Stan badań 1 Metody zwalczania niedoboru witaminy A (vitamin A deficiency, VAD)

Niedobór witaminy A (VAD) jest jedną z najczęstszych postaci niedożywienia w skali świata (West, 2003). Występuje najczęściej w Afryce, Ameryce Środkowej i Południowej oraz w Azji Południowej i Południowo-Wschodniej. Subkliniczny VAD dotyczy 200 mln dzieci rocznie, jest przyczyną ok. pół miliona przypadków ślepoty w dzieciństwie i ok. miliona zgonów dzieci poniżej 5 lat. Jest również przyczyną zahamowania wzrastania u dzieci i może powodować utratę wzroku u kobiet, u których występuje zwiększone zapotrzebowanie na witaminy podczas ciąży i karmienia piersią. W 1990 r. WHO zobowiązała się do eliminacji VAD do roku 2000. Programy wykorzystywane do osiągnięcia tego celu dostarczają cennych przykładów działań prewencyjnych na poziomie populacji w celu wyeliminowania groźby niedoboru różnych substancji odżywczych. W zwalczaniu VAD stosowane są trzy główne metody.

1. Urozmaicanie diety. Dla wielu mieszkańców na obszarach, gdzie VAD występuje powszechnie, zróżnicowanie podstawowych produktów żywnościowych jest bardzo ograniczone. Na przykład ryż stanowi podstawę większości posiłków w Południowo-Wschodniej Azji. Ryż jest niewystarczającym źródłem witaminy A. Programy dotyczące zróżnicowanej diety opierają się na edukacji zdrowotnej i promowaniu spożywania zwiększonego zakresu produktów spożywczych oraz rozwoju ogrodnictwa przydomowego w celu korzystania z naturalnych źródeł witaminy A. Faber i wsp. (2002) wykazali, że program rozwoju ogrodów przydomowych w Afryce Południowej spowodował wzrost wiedzy i świadomości na temat VAD, zwiększył dostęp do źródeł witaminy A i doprowadził do zwiększenia stężenia retinolu w surowicy krwi u dzieci.

2. Suplementacja. W większości krajów, w których występuje VAD, stosuje się suplementację witaminą A u dzieci przy użyciu kapsułki oleju podawanej dwa lub trzy razy w roku. Często łączy się suplementację z inną działalnością w dziedzinie ochrony zdrowia publicznego, np. ze szczepieniami. Berger i wsp., (2008) podkreślili, że głównym problemem suplementacji jest niemożność dotarcia do wszystkich osób potrzebujących suplementów. Najbardziej zagrożone są dzieci w wieku przedszkolnym, które mają mniejszy dostęp do szkolnych programów suplementacji. Często dzieci ubogie i najbardziej potrzebujące suplementów mają najmniejsze szanse ich otrzymania. Suplementacja jest droga, co może zmniejszać jej skuteczność w krajach słabo rozwiniętych (Neidecker-Gonzales i wsp., 2007).

3. Wzbogacanie. Wzbogacanie wymaga dodatku substancji odżywczych do podstawowych artykułów spożywczych w trakcie ich produkcji, aby zwiększyć ilość składników odżywczych dostarczanych wszystkim konsumentom tego artykułu. Problem VAD w kilku krajach został rozwiązany właśnie za pomocą wzbogacania. Czerwony olej palmowy, bogate źródło β-karotenu, jest powszechnie dostępny na wielu obszarach, gdzie występuje VAD. W populacjach Indii i części Afryki dodawanie tego oleju do innych, tradycyjnie używanych olejów, a także dodawanie go do przekąsek, skutecznie zwiększyło spożycie witaminy A (Sarojini i wsp., 1999). Zagré i wsp., (2003) wykazali, że wprowadzenie czerwonego oleju palmowego do żywienia populacji w Burkina Faso bardzo skutecznie zmniejszyło występowanie VAD. Podobne podejście polega na zwiększeniu zawartości witaminy A w ryżu albo przez stosowanie modyfikacji genetycznych (np. „złoty ryż”), albo przez ograniczanie się do uprawy tradycyjnej (Mayer, 2007).

1.3. Zmiany wymagań żywieniowych w ciągu życia

Stan odżywienia zależy od równowagi pomiędzy podażą składników odżywczych a zapotrzebowaniem na te substancje odżywcze i regulowany jest za pomocą procesów metabolicznych i fizjologicznych. Dotychczas zauważyliśmy, że obie strony równania zapotrzebowanie–podaż mogą podlegać zmianom wywołanym przez różne czynniki. Na przykład spożycie zmniejsza się w warunkach ubóstwa, a zapotrzebowanie zwiększa się wskutek urazu. Jednak główne determinanty zapotrzebowania są kształtowane przez inne czynniki, takie jak aktywność fizyczna (która w zależności od jej intensywności może zwiększać lub zmniejszać zapotrzebowanie na energię), płeć, masa ciała oraz wiek. Opisanie ostatniego z wymienionych czynników stanowi główny cel niniejszej książki.

Zapotrzebowanie na składniki odżywcze rozpoczyna się od momentu poczęcia. Stadia embrionalne i płodowe są najmniej poznane w aspekcie precyzyjnego określenia zapotrzebowania na składniki odżywcze, jednak nie ma wątpliwości, że są to etapy życia najbardziej narażone na zaburzenia równowagi. Zapotrzebowanie na składniki pokarmowe jest duże ze względu na szybkie wzrastanie i rozwój organizmu od jednokomórkowej zygoty do w pełni ukształtowanego noworodka. Zachowanie optymalnej równowagi składników odżywczych jest kwestią podstawową, ale bardzo trudną ze względu na konkurujące ze sobą potrzeby organizmu matki i organizmu płodu. Okres zarodkowy i płodowy stanowią wyjątkowy etap życia z perspektywy żywieniowej, ponieważ nie ma jeszcze rezerw składników odżywczych, a ich dostarczanie początkowo zależy całkowicie od woreczka (pęcherzyka) żółtkowego, a następnie od łożyska. Skutki niedożywienia na tym etapie życia mogą być katastrofalne, prowadząc do poronienia, zaburzeń wzrastania, przedwczesnego porodu, małej masy ciała po urodzeniu lub wad wrodzonych (MRC Vitamin Study Group, 1991; Godfrey i wsp., 1996; El-Bastawissi i wsp., 2007). Skutki niedożywienia są bezpośrednim zagrożeniem życia, ale oprócz tego mogą zwiększać ryzyko chorób w późniejszym okresie ontogenezy (Langley-Evans, 2006).

Po urodzeniu zapotrzebowanie noworodka na składniki odżywcze jest ogromne; proporcjonalnie do masy ciała może być 2–3 razy większe niż u osoby dorosłej. Te ogromne wymagania związane są ze wzrastaniem i dojrzewaniem narządów i układów. Tempo wzrastania w pierwszym roku życia jest większe niż w jakimkolwiek innym czasie, a dojrzewanie takich narządów jak mózg i płuca zachodzi nadal w okresie pierwszych 3–8 lat życia. Początkowo zapotrzebowanie na składniki odżywcze jest zapewniane przez jedno źródło pokarmu, tzn. mleko matki. W późniejszym dzieciństwie następuje przejście na dietę zawierającą składniki stałe; etap ten jest z kolei decydujący dla rozwoju mechanizmów metabolicznych i fizjologicznych. Skutki nierównowagi w żywieniu mogą być poważne. Dzieci są bardzo podatne na niedożywienie białkowo-energetyczne i niedobory mikro- i makroelementów, które przyczyniają się do zahamowania wzrastania i innych zaburzeń. Niedobór jodu i niedokrwistość z niedoboru żelaza mogą spowodować zaburzenia rozwoju mózgu, prowadzące do nieodwracalnego upośledzenia zdolności uczenia się. Z kolei otyłość jest obecnie uznawana za poważne zagrożenie dla zdrowia dzieci w krajach rozwiniętych. W tej grupie wiekowej otyłość nie jest wyłącznie wynikiem nadmiernego spożycia pokarmów i małego zużycia energii. Coraz częściej widzimy, że w tym wieku rodzaj lub forma spożywanego pokarmu mogą mieć wpływ na długotrwałe zwiększenie masy ciała; u niemowląt karmionych piersią wykazano mniejszą skłonność do otyłości niż u karmionych sztucznymi preparatami zastępującymi mleko matki (Arenz i wsp., 2004; Bayol i wsp., 2007).

Po zakończeniu wczesnego dzieciństwa wymagania żywieniowe zmniejszają się w stosunku do masy ciała, ale i tak są większe niż u osób dorosłych, ponieważ człowiek nadal rośnie i dojrzewa. W okresie dojrzewania płciowego wymagania żywieniowe gwałtownie wzrastają ze względu na szybkie zwiększanie się wysokości i masy ciała młodego człowieka. Zmienia się w tym okresie istotnie skład ciała. Zmniejszają się proporcje tkanki tłuszczowej i zmienia się metabolizm tłuszczu pod wpływem hormonów płciowych. Rozrastają się mięśnie. Rosną kości i zwiększa się ich stopień mineralizacji. Podaż składników pokarmowych musi być adekwatna do szybkości wzrastania organizmu, a same składniki wysokiej jakości. Wymagania pokarmowe są największe, w wartościach bezwzględnych (tj. nierozpatrywanych proporcjonalnie do wielkości ciała), właśnie w okresie dojrzewania. Jednak młodzież zwykle ma duże zapasy składników odżywczych i jest zatem bardziej odporna na okresy niedożywienia niż dzieci w wieku przedszkolnym (1–5 lat).

W wieku dorosłym potrzeby pokarmowe są najmniejsze. Po zakończeniu wzrastania organizmu składniki odżywcze są potrzebne wyłącznie w celu utrzymania czynności fizjologicznych. Zgromadzone w organizmie zapasy stanowią ochronę przed niekorzystnymi skutkami niedożywienia w krótkiej i średniej perspektywie czasowej. W krajach rozwiniętych, a coraz częściej w krajach rozwijających się, głównym zagrożeniem żywieniowym staje się nadwaga i otyłość; wynika to z trudności dostosowania poboru energii do zmniejszonych wymagań fizjologicznych i zazwyczaj występującego ograniczenia aktywności fizycznej, towarzyszącego starzeniu się. Zmniejszenie pobierania energii, przy zachowaniu odpowiedniego spożycia mikroskładników odżywczych, jest głównym problemem u osób w starszym wieku. Choroby przewlekłe występujące w trakcie starzenia się mogą sprzyjać niedożywieniu poprzez zwiększenie zapotrzebowania na makro- i mikroelementy, przy jednoczesnym ograniczeniu apetytu i biodostępności składników odżywczych.

Dla kobiet ciąża i karmienie piersią stanowią szczególne okresy, w których zwiększa się zapotrzebowanie na energię i składniki odżywcze. Odżywianie samo w sobie stanowi ważny czynnik decydujący o płodności i zdolności do reprodukcji (Hassan i Killick, 2004). W okresie ciąży dostarczanie składników odżywczych musi być zwiększone, aby zapewnić wzrastanie i rozwój płodu i umożliwiać powstawanie nowych tkanek matczynych. Na przykład potrzebne są materiały budulcowe dla powiększającej się macicy, dla piersi przygotowujących się do laktacji i dla tworzącego się łożyska. Uruchamiane są też rezerwy pokarmowe i zwiększa się absorpcja substancji odżywczych z jelit. Karmienie piersią wymaga dostarczania ogromnych ilości dodatkowej energii, białka, makro- i mikroelementów w celu wytwarzania mleka. Jednak laktacja może zachodzić bez zakłóceń nawet przy subklinicznym niedożywieniu. Jednak taki rodzaj adaptacji, polegający na utrzymywaniu karmienia piersią mimo niedożywienia, może mieć negatywny wpływ na zdrowie matki. Na przykład zapotrzebowanie na wapń może być pokrywane przez uruchomienie rezerw z tkanki kostnej, ale jeśli po zaprzestaniu karmienia piersią rezerwy te nie zostaną uzupełnione, to później może się pogorszyć stan kości. Większość jednak dowodów wskazuje, że laktacja jest korzystna dla zdrowia matki i przyczynia się do zmniejszenia ryzyka wystąpienia niektórych nowotworów i osteoporozy (Ritchie i wsp., 1998; Danforth i wsp., 2007).

Na stan odżywienia wpływają czynniki związane z długością życia, są one wręcz głównymi determinantami określającymi zarówno zapotrzebowanie na substancje odżywcze, jak i procesy dostarczania substancji odżywczych. Podczas badania relacji między sposobem odżywiania się a zdrowiem i chorobą jednym z głównych wyzwań jest ocena jakości żywienia na poziomie indywidualnym i na poziomie populacyjnym. Narzędzia używane do oszacowania stanu odżywienia są opisane w następnym rozdziale.

1.4. Ocena stanu odżywienia

Ocena stanu odżywienia jest niezbędna w wielu różnych sytuacjach. W warunkach klinicznych ocena taka może być konieczna do ustalenia rozpoznania i określenia adekwatności diety w celu zaplanowania terapii dla konkretnej osoby. Żywieniowcy – specjaliści w zakresie zdrowia publicznego – oczekują danych dotyczących oceny żywienia na poziomie grupowym w celu określenia wpływu czynników żywieniowych na ryzyko choroby w populacji i przyczynienia się do właściwego rozwoju polityki zdrowia publicznego lub programów interwencyjnych. Ocena odżywiania się stanowi również niezbędne narzędzie badawcze wykorzystywane w określaniu zależności pomiędzy dietą a chorobami. W sytuacjach, w których rozpatruje się prawdopodobieństwo deficytów lub nadmiarów pokarmowych w aspekcie indywidualnym lub populacyjnym konieczne jest użycie odpowiednich narzędzi do określenia poziomu spożycia składników odżywczych lub zmierzenia fizjologicznych objawów deficytu lub nadmiaru składników odżywczych w organizmie. Takimi narzędziami są: pomiary antropometryczne, ocena sposobu odżywiania się, oznaczanie biomarkerów i badanie kliniczne.

1.4.1. Pomiary antropometryczne

Metody antropometryczne polegają na pośrednich pomiarach stanu odżywienia osób oraz grup osób i ich celem jest ocena składu ciała. Tabela 1.4 zawiera zestawienie najczęściej stosowanych metod antropometrycznych. Informacje na temat relatywnego otłuszczenia lub chudości może być użytecznym wskaźnikiem stanu odżywienia, ponieważ nadmiar tłuszczu wskazuje na magazynowanie energii pobieranej w nadmiarze, a zanik zapasów tłuszczu lub utrata masy mięśniowej wskazują na niedożywienie.

Skrajności pomiarów antropometrycznych, wskazujące na przykład na kacheksję albo otyłość olbrzymią, są przydatnymi wskaźnikami ryzyka choroby lub jej rozwoju w warunkach klinicznych. U dzieci seryjne pomiary wysokości i masy ciała mogą być czułymi wskaźnikami wzrostu i rozwoju, które mogą być stosowane w celu wyjaśniania i monitorowania problemów żywieniowych.

Tabela 1.4. Pomiary antropometryczne stosowane do oceny składu ciała i stanu odżywienia

Techniki

Szacowane elementy

Ograniczenia

Wskaźnik masy ciała (masa/wzrost^2)

Masa w odniesieniu do wzrostu

Nie rozróżnia masy tkanki beztłuszczowej i tłuszczowej.
Nie mierzy składu ciała

Pomiar grubości fałdów skórno-tłuszczowych

Masa tkanki tłuszczowej

Wymaga biegłości wykonywania pomiarów.
Zakłada równomierność rozmieszczenia tłuszczu w tkance podskórnej

Współczynnik talia/biodro

Rozmieszczenie tkanki tłuszczowej

Dobry wskaźnik rozmieszczenia tłuszczu w jamie brzusznej.
Wymaga zestawu protokołów pomiarowych

Pośrodkowy obwód ramienia

Masa mięśniowa

Istotne ryzyko błędu pomiaru.
Pomiar nieodpowiedni dla pewnych grup (np. młodzież) z szybko zmieniającymi się wzorcami mięśni i tkanki tłuszczowej. Dobry wskaźnik ostrego niedożywienia

Impedancja bioelektryczna

Masa tkanki tłuszczowej

Zależy od stanu odwodnienia pacjenta

Ważenie hydrostatyczne

Gęstość ciała;
tłuszczowa masa ciała, masa mięśniowa

Pacjenci poddawani są nieprzyjemnym procedurom.
Niedoszacowanie tłuszczu u osób umięśnionych

Rozcieńczanie izotopowe

Woda w organizmie

Zależy od spożycia wody przez pacjenta.
Analiza trudna i kosztowna

Techniki skanowania (NMR, DXA)

Proporcje i rozmieszczenie masy mięśniowej i tłuszczowej masy ciała

Drogi i ograniczony dostęp do skanerów.
Ze względu na zastosowanie promieniowania jonizującego nie można stosować u dzieci i kobiet w ciąży

1.4.2. Ocena spożycia

Ocena spożycia, w tym zarówno ocena pobierania swoistych makro- lub mikroskładników odżywczych, jak i szacowanie spożycia poszczególnych produktów spożywczych, jest podstawą badań w dziedzinie żywienia człowieka. Zależnie od stopnia uszczegółowienia stosowane są różne metody; wszystkie one są wysoce podatne na błąd pomiaru.

1.4.2.1. Pomiary pośrednie

Najmniej dokładne pomiary spożycia polegają na pośrednim szacowaniu ilości produktów pokarmowych spożywanych w populacjach. Techniki te są używane do porównywania trendów w konsumpcji między populacjami różnych krajów lub w populacji krajowej w określonym czasie.

Bilanse żywnościowe są powszechnie stosowane przez Organizację Narodów Zjednoczonych ds. Wyżywienia i Rolnictwa (FAO) w celu monitorowania dostępności żywności w większości krajów świata i są publikowane w skali rocznej. Umożliwiają one łatwe monitorowanie czasowych trendów i używają wystandaryzowanej metodologii w skali globalnej. Bilanse żywnościowe są kompilowane z danych rządowych dotyczących całkowitej produkcji, importu i eksportu poszczególnych środków spożywczych. Pozwala to obliczyć, ile środków spożywczych jest dostępnych dla ludności (żywność dostępna = produkcja + import – eksport). Dzieląc tę wielkość przez liczbę osób w populacji można oszacować codzienną dostępność na jednego mieszkańca. Rycina 1.4 ilustruje bilans żywności oparty na danych FAO z 2004 r., uwidaczniając zróżnicowanie regionalne w dobowej dostępności źródeł białka roślinnego i zwierzęcego.

Bilanse żywnościowe są narażone na błąd ze względu na przyjęte założenia. W kompilacjach zakłada się, że zawartość składników odżywczych w żywności jest taka sama, niezależnie od miejsca ich wytworzenia – co oczywiście stanowi błąd. Na przykład zawartość selenu w zbożach z Ameryki Północnej jest znacznie większa niż w takich samych zbożach z Europy. Kompilacje bilansów zakładają również, że cała dostępna żywność jest wyłącznie konsumowana przez ludzi, nie podlega stratom i nie jest przeznaczana do karmienia zwierząt. Błędnie się również zakłada, że dostępna żywność jest dystrybuowana do wszystkich osób w danej populacji; poza tym bilanse nie zawierają rozróżnienia między żywnością dostępną dla mężczyzn i kobiet, dorosłych i dzieci, bogatych i biednych.

Rycina 1.4. Dostępność białka roślinnego i zwierzęcego w zależności od regionu świata. Dostępność na osobę źródeł białka roślinnego i zwierzęcego wg globalnego bilansu żywnościowego FAO z 2004 r.

Rachunki za żywność mogą stanowić wskaźnik dostępności żywności, ale nie są one zbierane w postaci danych w skali krajowej, lecz wykorzystuje się oszacowania żywności dostępnej w gospodarstwach domowych lub instytucjach (np. domach opieki). Poprzez kompilacje spisu żywności przechowywanej na początku badania, monitoring żywności wprowadzanej do obiegu (często analizowanej za pomocą dostępnych faktur i rachunków za zakupy żywności) oraz biorąc pod uwagę żywność wytworzoną w ogródkach przydomowych, możliwe jest obliczenie ilości żywności dostępnej na osobę w danym okresie badania. Podobnie jak w przypadku bilansu żywności, metoda ta nie pozwala na precyzyjne oszacowanie indywidualnego spożycia żywności i nie umożliwia oszacowania jej strat, ale rachunki za żywność mogą dostarczyć danych na temat wzorców odżywiania się rodzin lub podobnych grup; metoda ta jest niekosztowna i umożliwia zbieranie danych z dłuższych odcinków czasu.

1.4.2.2. Pomiary bezpośrednie

Pomiary bezpośrednie polegają na zbieraniu danych o spożyciu składników odżywczych od osób lub grup osób. Oprócz oczywistego zastosowania w warunkach klinicznych pomiary te są przydatne w naukowych badaniach dotyczących żywienia człowieka i epidemiologii. Choć są lepsze od pomiarów pośrednich, wszystkie pomiary bezpośrednie mogą zawierać błędy; ich wyniki muszą zawsze być interpretowane z ostrożnością.

Metody ankietowe

Metoda ankietowa jest nie tylko jedną z najlepszych metod badania pobierania składników odżywczych w warunkach klinicznych, ale może być również wykorzystywana w badaniach naukowych. W metodzie tej przeszkolony ankieter otrzymuje od pacjenta, lub jakiejkolwiek innej osoby, szczegółowe informacje dotyczące wszystkich pokarmów zjedzonych i wypitych przez osobę badaną w ostatnim okresie. Najczęściej jest to okres ostatnich 24 godzin; w niektórych przypadkach mogą to być okresy 48- lub 72-godzinne. Informacje uzyskane w ten sposób mogą być następnie analizowane z użyciem odpowiednich programów komputerowych. Metody ankietowe dostarczać mogą szczegółowych informacji na temat rodzajów spożywanej żywności i wielkości porcji. Użycie atlasów fotograficznych pokazujących wielkości porcji przeznaczonych do spożycia może wpłynąć na jakość otrzymywanych informacji ilościowych. Podczas rozmowy osoba badana może otrzymać receptury wykorzystywane w gotowaniu oraz informacje na temat technik gotowania (np. wykorzystania olejów do smażenia). Jak wszystkie metody oceny spożycia składników odżywczych, metody ankietowe też są podatne na niedokładności, np. z powodu niedoszacowania i przeszacowania spożycia żywności przez niektóre grupy osób. Metody te są również zależne od pamięci badanych osób, co może i ułatwiać, i utrudniać oszacowanie szczegółów spożycia.

Metody zapisu (rejestracji) spożycia

Zapisywanie spożycia (dzienniki) jest powszechnie uważane za najskuteczniejsze narzędzie do szacowania pobierania substancji odżywczych. Badana osoba zapisuje (zwykle przez 3–7 dni) wszystko, co zjadła i wypiła. Wielkości porcji można zapisywać na wiele różnych sposobów, najczęściej stosując proste miary domowe (np. 2 łyżki ryżu, 1 szklanka cukru) lub porównując do wielkości przedstawionych w atlasie. Aby poprawić jakość danych, spożycie można dokładnie określić przez ważenie żywności, zapisując również wszelkie straty. Frobisher i Maxwell (2003) badali spożycie u dzieci w wieku 6–16 lat i wykazali, że wyniki zapisu spożycia z użyciem atlasu z wielkościami porcji były podobne do wyników uzyskanych za pomocą ważenia. W niektórych przypadkach badacz sam waży pokarmy spożywane przez osobę badaną w celu zmniejszenia wpływu tej osoby na rezultaty. Niedokładności oszacowania wielkości porcji są głównym problemem związanym z metodami zapisu spożycia, zwłaszcza w niektórych podgrupach populacji. Dlatego w każdym przypadku należy wybierać optymalną metodę. Badania małych grup odpowiednio zmotywowanych ludzi mogą przebiegać z użyciem zapisu ważenia, lecz w szeroko zakrojonych badaniach dużych grup metoda taka rzadko się sprawdza w praktyce.

Rejestrowanie spożytej żywności ma wiele atutów w porównaniu z innymi metodami szacowania spożycia. Za pomocą metod rejestracyjnych można uzyskać kompleksowe dane na temat wzorów spożycia i nawyków żywieniowych. Analiza zapisów z okresu 5–7 dni pozwala ze znaczną pewnością oszacować, oprócz energii i makroelementów, spożycie większości mikroelementów. Dla niektórych składników pokarmowych potrzebne mogą być zapisy z 14 lub więcej dni (Block, 1989). Główną niedogodnością metod zapisu jest konieczność ufania osobie badanej, że prowadzi rejestrację w sposób pełny i dokładny. Utrzymanie kompletności i dokładności zapisu jest kłopotliwe i często można zauważyć, że stopień szczegółowości i dokładności rejestracji 7-dniowej jest większy w pierwszych 2–3 dniach w porównaniu z dniami następnymi. Sama czynność rejestrowania spożycia, zwłaszcza jeśli dotyczy ważenia, może zmienić zachowania żywieniowe osoby badanej, a tym samym prowadzić do błędnej oceny spożycia zwyczajowego.

Podobnie jak w innych metodach bezpośrednich, można zaobserwować zaniżanie i zawyżanie spożycia substancji odżywczych i energii w niektórych podgrupach populacji, z uwagi na skłonność jednostek do sporządzania takich zapisów, które przedstawiałyby osobę badaną w możliwie najlepszym świetle wobec badacza. Bazelmans i wsp. (2007) badali osoby starsze, porównując rejestrowane przez te osoby spożycie podczas rejestracji 24-godzinnej z wiarygodnym pobieraniem energii, opierając się na wartościach podstawowej przemiany materii obliczanej na podstawie równania Schofielda. Okazało się, że ok. 20% mężczyzn i 25% kobiet w znacznym stopniu spożycie niedoszacowywało lub przeszacowywało. Osoby z BMI poniżej 25 kg/m^2 (tj. w idealnym zakresie masy ciała) najczęściej przeszacowywały, natomiast 13% osób z BMI w zakresie nadwagi i 27% osób z BMI w zakresie otyłości niedoszacowało pobieranie energii. Kobiety z nadwagą i otyłe często niedoszacowywały spożycie.

Metody szacowania spożycia za pomocą kwestionariusza częstotliwości spożycia żywności (FFQ)

Badania przeprowadza się za pomocą list pokarmów dla pojedynczych osób lub grup osób. Osoby badane mają określić dla każdego pokarmu poziom spożycia (czyli liczbę porcji): dziennego, tygodniowego lub miesięcznego. Półilościowe FFQ zawierają również informacje o wielkości typowych porcji.

Kwestionariusze częstotliwości spożycia żywności mogą różnić się złożonością i długością. Często kwestionariusz składa się z 100–150 pozycji, co pozwala na uzyskanie obszernej wiedzy w zakresie wzorców odżywiania się. Niektóre kwestionariusze są znacznie krótsze i mogą skupiać się na poszczególnych rodzajach żywności lub głównych źródłach określonych składników odżywczych. Na przykład Block i wsp. (1989) opracowali kwestionariusz z zaledwie 13 pozycjami w celu identyfikacji osób, które spożywały większe ilości tłuszczu; kwestionariusz tego typu był wykorzystywany jako narzędzie wstępnego badania, aby wyselekcjonować osoby do badań bardziej szczegółowych.

FFQ mają wiele cech pożądanych przez naukowców pragnących oszacować spożycie w dużych populacjach. Są samodzielnie wypełniane przez osoby badane, z reguły ich wypełnianie nie jest czasochłonne i jest mało prawdopodobne, aby kwestionariusze te wpływały na zachowania żywieniowe. Wprowadzanie danych może być czasami częściowo zautomatyzowane, co zmniejsza zbędne obciążenia badacza. Co więcej, kwestionariusze takie pozwalają na oszacowanie spożycia w ciągu miesięcy lub nawet lat, w przeciwieństwie do „migawki” uzyskanej z kilkudniowej rejestracji. Jednakże FFQ może być słabym narzędziem badawczym przy ocenie wielkości porcji i dlatego jest mniej efektywny przy szacowaniu pobierania mikroskładników niż rejestracja spożycia żywności. Kwestionariusze te są również ważne dla społeczeństwa w aspekcie badań nad zmianami zależnymi od wieku oraz innych czynników społecznych i demograficznych. Na przykład, jeśli badanie spożycia dotyczy populacji o znacznym zróżnicowaniu etnicznym, to zawarte w kwestionariuszu dane o żywności w ogóle i rodzajach żywności powinny stanowić odzwierciedlenie owego zróżnicowania. Kwestionariusz nieobejmujący produktów żywnościowych spożywanych przez poszczególne grupy etniczne z pewnością niedoszacowuje spożycie.

1.4.3. Wskaźniki biologiczne (biomarkery) stanu odżywienia

Biomarkery stanu odżywienia są miarami biologicznych funkcji składnika odżywczego lub samego składnika, bądź też próbek pobranych od osób badanych. Badania za pomocą biomarkerów mogą często najwcześniej dostarczyć danych o deficycie jakiegoś składnika odżywczego, zanim pojawią się objawy kliniczne. Biomarkery są zatem przydatne w monitorowaniu występowania niedoboru składników odżywczych, w pomiarach skuteczności leczenia niedoboru oraz w ocenie metod prewencyjnych. Ze względu na ogromne trudności przeprowadzenia dokładnej oceny spożycia, jak to już opisano, biomarkery stanowią użyteczne narzędzie do oceny danych i są często stosowane jako dodatkowe narzędzie badawcze. Na przykład w brytyjskim badaniu „National Diet and Nutrition Survey” dotyczącym dzieci w wieku przedszkolnym (Gregory i wsp., 1995) pomiary stężenia żelaza we krwi były odnoszone do danych pochodzących z rejestracji pobierania żelaza. Metoda podwójnie znakowanej wody (Koebnick i wsp., 2005) może być stosowana do oceny pobierania energii szacowanej za pomocą zapisywania spożycia lub za pomocą innych metod.

Biomarkery stanu odżywienia są często uważane za bardziej obiektywne niż inne wskaźniki. Należą do nich testy funkcjonalne i pomiary stężenia składników pokarmowych w płynach ustrojowych. Ten ostatni rodzaj pomiaru może być testem statycznym, który wykonuje się jeden raz, lub testem powtarzalnym, w celu monitorowania zmian w czasie. Korzyści płynące z zastosowania tych technik są opisane w dalszej części rozdziału.

Testy funkcjonalne mierzą procesy biologiczne, które są uzależnione od konkretnego składnika. Jeżeli składnik odżywczy występuje w nieoptymalnym stężeniu w organizmie, to należałoby oczekiwać, że proces zależny od tego składnika przebiegał będzie w sposób niewystarczający do prawidłowego funkcjonowania organizmu. Test adaptacji do ciemności jest klasycznym przykładem testu funkcjonalnego określającego znaczenie witaminy A. Test ten mierzy ostrość widzenia w półmroku po ekspozycji na jasne światło, co powoduje desensytyzację oka. Przekształcenie rodopsyny w siatkówce zależy od wytworzenia cis-retinolu, a przez to adaptacja wzrokowa do ciemności jest związana ze stężeniem witaminy A. Pomiar wydalania kwasu ksanturenowego jest testem funkcjonalnym dla stężenia witaminy B_6 (pirydoksyna). Kwas ksanturenowy stanowi produkt rozkładu tryptofanu i kinureniny i powstaje w wyniku reakcji pirydoksynozależnych.

Pomiary biomarkerów niebędące testami funkcjonalnymi zazwyczaj obejmują pomiary bezpośrednie składników odżywczych. Są to najczęściej pomiary z próbek krwi (osocza, surowicy lub krwinek czerwonych) lub moczu, ale mogą to być również próbki odchodów, włosów lub, rzadziej, materiał z biopsji tkanki tłuszczowej lub mięśni. Badania statyczne stanowią „migawkę” stężenia składników pokarmowych w próbce w danym momencie i ich wyniki mogą być mylące, ponieważ są one często wskaźnikiem bezpośredniego spożycia, a nie spożycia zwyczajowego. Na przykład stężenie cynku w osoczu może się różnić z dnia na dzień, odzwierciedlając zarówno ciągłe szlaki metaboliczne, jak i 20-procentowe spadki po posiłkach (King, 1990). W miarę możliwości należy powtarzać pomiary w różnym czasie i różnych sytuacjach, aby uzyskać wiarygodne dane dotyczące określonego biomarkera. W przypadku cynku pomiary w osoczu mają ograniczoną wartość, ponieważ większość funkcjonalnych postaci cynku utrzymywana jest w tkankach, a mniej niż 1% całkowitej puli funkcjonuje w postaci krążącej. Cynk w krwinkach czerwonych lub białych może być stosowany jako bardziej wiarygodny biomarker ze względu na stężenie metalotioneiny w krwinkach białych (metalotioneina jest głównym białkiem wiążącym cynk). Stężenie cynku we włosach dostarcza informacji na temat pobierania tego składnika w długim okresie. Cynk powoli, w dłuższych okresach, odkłada się w mieszkach włosowych, a więc korzystanie z tego sposobu mierzenia biomarkera pozwala na uniknięcie wpływu krótkotrwałych fluktuacji. Podobnie w badaniach EURAMIC (Kardinaal i wsp., 1993) badano α-tokoferol i β-karoten na podstawie biopsji tkanki tłuszczowej w celu oceny spożycia tych witamin; ponieważ witaminy rozpuszczalne w tłuszczach są gromadzone w tkance tłuszczowej, badanie dotyczyło danych o zwyczajowym spożyciu w okresie kilku tygodni.

Wartości biomarkera są użyteczne w szacowaniu stanu odżywienia tylko wtedy, jeśli istnieje liniowa zależność między pomiarem a spożyciem. Poza tym pomiary powinny być dokonywane w odpowiednich próbkach – należy ocenić pozażywieniowe wpływy na biomarker, które mogłyby wypaczyć interpretację każdego pomiaru. Niektóre wyniki pomiarów mogą być zniekształcone w wyniku choroby lub stosowania leków. Na przykład stężenie albuminy w surowicy może być stosowane jako marker spożycia białka. Stężenie albuminy w surowicy zmniejsza się wraz ze zmniejszającym się spożyciem białek i w warunkach klinicznych może stanowić wskaźnik zachorowalności i śmiertelności związanych z niedożywieniem białkowo-energetycznym. Jednak, jak opisano wcześniej w tym rozdziale, stężenie albuminy w surowicy maleje również podczas zakażenia i w stanach zapalnych, a u ciężko chorych pacjentów albumina jest często podawana w wielu dożylnych infuzjach płynów. Każda z tych sytuacji spowodowałaby bezużyteczność albuminy jako markera stanu odżywienia. Wskaźniki biochemiczne mogą okazać się nieswoiste i powinny być używane w ramach kompleksowych badań razem z pomiarami antropometrycznymi oraz, jeśli to konieczne, oceną kliniczną.

1.4.4. Badanie kliniczne

Dokładne przeprowadzenie badania przedmiotowego i zebranie szczegółowego wywiadu chorobowego stanowi skuteczną metodę określania objawów związanych z niedożywieniem. Takie podejście może być najbardziej przydatne w kontaktach z dziećmi, u których niedostatek zapasów składników odżywczych może oznaczać, że objawy kliniczne rozwiną się bardzo szybko, w przeciwieństwie do dorosłych, u których objawy są zazwyczaj oznaką przewlekłego niedożywienia. Utrata apetytu, krwawienia, biegunka, biegunka tłuszczowa lub nudności i wymioty – mogą być wskaźnikami potencjalnych przyczyn niedożywienia i powinny prowadzić do dalszych badań. Badanie przedmiotowe może ocenić stopień wychudzenia u osoby niedożywionej. Dokładne zbadanie włosów, skóry, paznokci, oczu, warg, języka i jamy ustnej może również być użyteczne przy określaniu niedoborów składników odżywczych. Siwizna może wskazywać na niedożywienie białkowe. Popękane wargi mogą sugerować niedobór witamin z grupy B, np. ryboflawiny. Bladość skóry i wklęsłość płytki paznokciowej są klinicznymi objawami niedoboru żelaza. Plamy na spojówce oka towarzyszą wczesnym etapom niedoboru witaminy A.