Mozek jako největší spotřebič: Proč potřebuje tolik energie?
Lidský mozek je často přirovnáván k superpočítači – ovšem z biologického pohledu je ještě náročnější. Přestože tvoří pouze asi 2 % hmotnosti těla, spotřebovává až 20 % celkové energie organismu. Proč je to tak? A co se stane, když energie chybí?
Mozek v číslech: energetický paradox
Hmotnost mozku: přibližně 1,2–1,5 kg
Energetická spotřeba v klidu: okolo 20–25 % celkového klidového výdeje energie
Spotřeba glukózy: asi 120 gramů denně
Spotřeba kyslíku: cca 20 % z celkového objemu vdechovaného kyslíku
Mozek si udržuje trvale vysokou aktivitu i v klidovém stavu – neuronální síť komunikuje bez přestávky, zajišťuje dýchání, bdělost, rovnováhu, paměť, vnímání i automatické reflexy.
Proč mozek potřebuje tolik energie?
1. Činnost neuronů
Mozek obsahuje odhadem 100 miliard neuronů, z nichž každý může být propojen s až 10 000 dalšími.
Přenos vzruchu (akční potenciál) a funkce synapsí vyžadují energeticky náročné iontové pumpy (Na⁺/K⁺ pumpa).
2. Udržení klidového membránového potenciálu
Většina energie se nespotřebuje při "myšlení", ale při udržení elektrické rovnováhy buněk, což je nezbytné pro přenos vzruchů.
3. Podpora gliových buněk a obnovy
Kromě neuronů mozek obsahuje gliové buňky (např. astrocyty), které udržují homeostázu a podporují nervovou činnost – i ty vyžadují energii.
Co se stane, když mozek nemá energii?
Mozek nemá téměř žádné zásoby glukózy ani glykogenu. Při nedostatku glukózy nebo kyslíku (např. hypoglykémie nebo zástava srdce) dochází již po 4–6 minutách k nevratnému poškození mozkové tkáně.
Hypoxie – nedostatek kyslíku → poruchy vědomí, kóma
Ischémie – přerušení přívodu krve → mozková mrtvice
Hypoglykémie – nízká hladina cukru → křeče, ztráta vědomí
Zvláštnost: mozek v ketóze
V extrémních podmínkách (hladovění, keto dieta) dokáže mozek přepnout na alternativní palivo – ketolátky (např. beta-hydroxybutyrát). Tento mechanismus je ale dočasný a není tak efektivní jako glukóza.
Shrnutí:
Mozek je vysoce výkonný orgán, který neustále pracuje a má obrovské nároky na energii i v klidovém stavu. Jakákoli porucha přísunu energie může vést během minut k závažným nebo fatálním následkům.