[Το άρθρο ενημερώθηκε στις 08/09/2023]
Σύμφωνα με την ConsoGlobe, κάθε μέρα σχεδόν 15.000 λίτρα αέρα περνούν από τους αεραγωγούς και τους πνεύμονές μας, αριθμός που μαρτυρά τη ζωτική σημασία της αναπνοής. Ο μεταβολισμός μας, από την πλευρά του, εξαρτάται αναπόφευκτα από το αναπνευστικό σύστημα, το οποίο είναι υπεύθυνο για την παροχή του οξυγόνου που χρειαζόμαστε για τη μετατροπή των θρεπτικών συστατικών σε ενέργεια και για την αποβολή ορισμένων μεταβολικών αποβλήτων. Πόσο σημαντικά όμως είναι η αναπνοή και το οξυγόνο για τον μεταβολισμό μας;
Ο ρόλος του οξυγόνου στο σώμα
Αν ο μεταβολισμός ορίζεται ως “η ενέργεια αφομοίωσης της τροφής και μετατροπής της σε ενέργεια”, αποδεικνύεται ότι χρειάζεται οξυγόνο για να λειτουργήσει βιώσιμα. Το ίδιο το σώμα θα υποβαθμιστεί γρήγορα χωρίς επαρκή παροχή. Η βελτίωση αυτής της παροχής οξυγόνου, καθώς και της διαδικασίας απορρόφησης και αφομοίωσης, είναι επομένως απαραίτητη για τη βελτιστοποίηση της ποσότητας ενέργειας που συντίθεται και την εξάλειψη των μεταβολικών αποβλήτων.
Στην πραγματικότητα, ακόμη και οι πιο βασικές καθημερινές δραστηριότητες, όπως η μετακίνηση, καταναλώνουν οξυγόνο, όπως μπορείτε να διαβάσετε σε αυτόν τον ιστότοπο. Χρειαζόμαστε οξυγόνο για την πέψη και την αφομοίωση της τροφής. Όλες οι λειτουργίες του σώματος χρησιμοποιούν πιθανώς οξυγόνο, αλλά μόνο σε διαφορετικό βαθμό. Συμβαίνει επίσης να χρειαζόμαστε οξυγόνο για να κάψουμε τα περισσότερα μόρια θρεπτικών ουσιών. Παρ’ όλα αυτά, θεωρητικά, είναι δυνατόν να κάψουμε τη ζάχαρη για να παράγουμε πολύ μικρά μόρια ενέργειας χωρίς να χρησιμοποιήσουμε οξυγόνο. Αυτή την εξαίρεση την ονομάζουμε “αναερόβιο μεταβολισμό” και είναι αυτό που κάνουν τα κύτταρα όταν καταβάλλουμε σημαντική σωματική προσπάθεια.
Υπάρχουν επομένως δύο τύποι κυτταρικής αναπνοής (που μπορούμε τώρα να ονομάσουμε “κυτταρικό μεταβολισμό”): η αερόβια αναπνοή και η αναερόβια αναπνοή. Η αερόβια αναπνοή λαμβάνει χώρα όταν υπάρχει αρκετό οξυγόνο για την τροφοδοσία του σώματος, ενώ η αναερόβια αναπνοή λαμβάνει χώρα όταν δεν υπάρχει καθόλου οξυγόνο. Επομένως, καθορίζουμε το είδος της αναπνοής που συμβαίνει ανάλογα με το είδος της σωματικής δραστηριότητας στην οποία συμμετέχουμε, καθώς και ανάλογα με την ένταση και τη διάρκειά της.
Η αναπνοή λαμβάνει χώρα στους πνεύμονες
Η αναπνοή είναι πολύ απλά η διαδικασία που μεταφέρει το οξυγόνο από τον αέρα στους ιστούς του σώματος και ταυτόχρονα αποβάλλει το διοξείδιο του άνθρακα. Ο μεταβολισμός, από την άλλη πλευρά, αναφέρεται σε όλες τις χημικές αντιδράσεις που λαμβάνουν χώρα στο σώμα, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που χρησιμοποιούν οξυγόνο και παράγουν διοξείδιο του άνθρακα. Το οξυγόνο και το διοξείδιο του άνθρακα εμπλέκονται επομένως τόσο στην αναπνοή όσο και στον μεταβολισμό.
Ο αέρας εισέρχεται από τη μύτη, όπου θερμαίνεται και υγραίνεται πριν εισέλθει στους πνεύμονες. Μόλις ο αέρας φτάσει στις κυψελίδες (μικρές δεξαμενές αέρα στους πνεύμονες), το οξυγόνο διανέμεται στο αίμα μέσω των τριχοειδών αγγείων στις κυψελίδες, ενώ το διοξείδιο του άνθρακα (προϊόν του μεταβολισμού) εγκαταλείπει το αίμα και διαχέεται στον αέρα. Συνεπώς, κατά την εκπνοή (βασική φάση της αναπνοής) το μεγαλύτερο μέρος του διοξειδίου του άνθρακα απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα.
Ο μεταβολισμός λαμβάνει χώρα σε όλους τους ιστούς
Αφού εξέλθει από τους πνεύμονες, το οξυγονωμένο αίμα αντλείται σε όλο το σώμα από την καρδιά. Μόλις εισέλθει στα τριχοειδή αγγεία των ιστών, το οξυγόνο απελευθερώνεται από το αίμα και εισέρχεται στα κύτταρα, όπου χρησιμοποιείται σε μεταβολικές αντιδράσεις. Οι μεταβολικές αντιδράσεις παράγουν στη συνέχεια διοξείδιο του άνθρακα, το οποίο εισέρχεται και πάλι στην κυκλοφορία του αίματος καθώς αυτό εγκαταλείπει τους ιστούς, για να επιστρέψει στους πνεύμονες και τελικά στην ατμόσφαιρα.
Στην πραγματικότητα, όλες οι χημικές αντιδράσεις στο σώμα είναι αναγκαστικά μεταβολικές αντιδράσεις. Ορισμένες αντιδράσεις χρησιμοποιούν μόρια για να παράγουν ενέργεια, ενώ άλλες, αντίθετα, δημιουργούν μόρια χρησιμοποιώντας ενέργεια. Ο πρώτος τύπος αντίδρασης, που χρησιμοποιεί ενέργεια, περιλαμβάνει τη δημιουργία νέων μεμβρανών και τη σύνθεση πρωτεϊνών. Κάθε κύτταρο που δημιουργείται με αυτόν τον τρόπο πρέπει να αποθηκεύει ενέργεια που ανακτάται από τα θρεπτικά συστατικά, ώστε να υπάρχουν επαρκείς πόροι για τη δημιουργία νέων μορίων.
Οι φάσεις της κυτταρικής αναπνοής
Υπάρχουν τρία βασικά στάδια της κυτταρικής αναπνοής και του μεταβολισμού: η γλυκόλυση, η οξειδωτική φωσφορυλίωση και ο κύκλος Krebs-Martius.
Η γλυκόλυση είναι η μεταβολική διαδικασία που λαμβάνει χώρα στο κυτταρόλυμα των κυττάρων, με αποτέλεσμα τη μετατροπή της γλυκόζης(σάκχαρο) σε δύο μόρια πυροσταφυλικού. Πρόκειται για μια αναερόβια αντίδραση που δεν απαιτεί οξυγόνο. Το αποτέλεσμα είναι η παραγωγή δύο μορίων ΑΤΡ (τριφωσφορική αδενοσίνη), τα οποία αποτελούν αξιοποιήσιμη ενέργεια.
Ακολουθεί το στάδιο της γλυκόλυσης, το οποίο χρησιμοποιεί τα μόρια του παραγόμενου πυροσταφυλικού. Παρουσία οξυγόνου στα κυτταρικά σώματα, το πυροσταφυλικό μπορεί να αφυδρογονωθεί και να αποκαρβοξυλιωθεί για να σχηματίσει ένα πλούσιο σε ενέργεια μόριο. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την απελευθέρωση διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα, η οποία επομένως συνεπάγεται την απώλεια ατόμων οξυγόνου σε συνδυασμό με οξείδιο (και επομένως άχρηστο για την κυτταρική αναπνοή).
Ο κύκλος Krebs-Martius είναι μια αερόβια φάση που απαιτεί οξυγόνο και λαμβάνει χώρα στα μιτοχόνδρια κάθε κυττάρου του ανθρώπινου σώματος. Τα μιτοχόνδρια είναι η ατμομηχανή του κυττάρου, παράγοντας το μεγαλύτερο μέρος της προμήθειας ATP του κυττάρου. Σε αυτές τις ενδοκυτταρικές περιοχές λαμβάνει χώρα και η αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων, με αποτέλεσμα τη μεταφορά ηλεκτρονίων στους υποδοχείς οξυγόνου.
Όταν κάθε κύτταρο του σώματος λαμβάνει όλα όσα χρειάζεται, το αποτέλεσμα είναι η συσσώρευση μεγάλης ποσότητας ενέργειας και η βέλτιστη κυτταρική αναπνοή, οδηγώντας σε καλύτερο μεταβολισμό. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η αναπνοή είναι τόσο σημαντική, ειδικά όταν ο μεταβολισμός λειτουργεί κανονικά, οι ενεργειακές του ανάγκες θα καλύπτονται. Αυτό μεταφράζεται σε καλύτερη επιδιόρθωση των ιστών, γρήγορη αποτοξίνωση, βελτιωμένη λειτουργία των ορμονών κ.λπ.