Laillistettua metaboliaa, osa 1

Kirjoittaja: Asiantuntija

Pyynnöstä tuntemattomana pysyttelevä asiantuntija on innostunut professori Richard Feinmanin valistusmateriaalista. Tutuksi tullut asiantuntijamme on kääntänyt osan Feinmanin tekstistä Suomen kielelle ja pohtinut sanoman merkitystä. Lukuiloa!

Johdanto laillistettuun metaboliaan

Terveellinen syöminen on hankalaa, mutta ”onneksi” laillistetut ravitsemusterapeutit kertovat meille, miten syödä. Heidän oppinsa perustuvat useita vuosia opiskeltuun Tieteeseen. Mitä jos yrittäisimme tutustua tähän tieteeseen, alkeista aloittaen. Katsotaan ensin professori Feinmanin artikkeli aihepiiriistä, ja jatketaan artikkelisarjan muissa osissa analyysiä.

Jos teet kuten laillistettu ravitsemusterapeutti sinulle kertoo…

  • syö 3 pääateriaa ja välipalat siihen väliin ja tarvittaessa iltapala
  • syö tasapainoisesti eli kaikkia ravintoaineita joka aterialla (tasapainoinen ruokavalio on vakiintunut tarkoittamaan n. 50% hiilihydraattiosuutta ja 30% rasvaosuutta)
  • pidä verensokeri tasaisena
  • jos jätät aamiaisen väliin, ahmit myöhemmin
  • paastoaminen kuluttaa kehon rasvatonta massaa, etkä saa tarpeellisia kuituja ja hivenaineita
  • vältä tyydyttyneitä rasvoja ja korvaa niitä monityydyttymättömillä rasvoilla ja kokojyväviljatuotteilla
  • ei hiilareita voi kokonaan lopettaa, aivot tarvitsevat…

Johdanto metaboliaan

Aloittakaamme opiskelu professori Feinmanin johdolla ja hänen artikkelillaan metaboliasta (aineenvaihdunnasta) crossfit.com sivustolla.

Elämänmuotoja eli organismeja voidaan pitää lämpövoimakoneina ja aineenvaihduntaa organismin sisäiseksi toiminnaksi. Metabolia muuntaa ruoan sisältämän energian hyödylliseksi työksi (useimmiten kemiallista työtä, joka tuottaa elävälle solulle uutta kudosmateriaalia), joten tuottavuus (hyödyllinen työ mieluummin kuin hukattu lämpötyö) voidaan säilyttää.

Ihmisellä on käytössä kaksi pääasiallista metabolista polttoainetta: hiilihydraatti ja rasva. Ihmisen aineenvaihdunnalla on myös kaksi tavoitetta. Ensinnäkin meidän on ylläpidettävä riittävää energiantuotantoa, jonka hyödyllinen osa varmistaa sellaisten biologisten välituotteiden saatavuuden, jotka voivat ylläpitää elämää. Toiseksi meidän on säilytettävä enemmän tai vähemmän vakiona veren glukoosipitoisuuden.

Jotkut kudokset, erityisesti osa aivoista ja hermostosta, tarvitsevat glukoosia polttoaineeksi, joten hypoglykemia (alhainen verensokeri) edustaa selkeää hengenvaaraa. Korkea verensokeri (hyperglykemia) ei myöskään ole hyväksi.

Kuva 1: Tärkeimmät polttoaineet: hiilihydraatti CHO ja rasva FAT. Ihmisen aineenvaihdunnan kriittinen ominaisuus on se, että se ei voi muutamia poikkeuksia lukuunottamatta tehdä rasvasta glukoosia.

Jotta tarvitsemamme energia voidaan tuottaa ja verensokeri pidetään vakiona, niin aineenvaihduntamme käsittelee ravintoaineita ja polttoaineita eri tavalla. Tämä mahdollistaa joustavuuden sen suhteen, mitä syömme ja miten ylläpidämme elämänprosessejamme. Mutta on olemassa yksi ongelma: Mitä tapahtuu, kun ruokaa ei ole? Esivanhempamme eivät saaneet kolmea ateriaa päivässä.

Me kaikki varastoimme riittävästi rasvaa, jonka varassa voimme elää viikkoja tai jopa kuukausia, joten energiansaannin ensimmäinen tavoite on helposti saavutettu. Nälkäpaasto uhkaa kuitenkaan vakaan verensokerin vaatimusta. Toisin kuin rasvavarastomme, joka on suuri, glukoosivarastomme on hyvin vähäinen. Kehon melko rajallinen ratkaisu varastointitarpeeseen on polymerisoida glukoosi, mitä kutsutaan glykogeeniksi. Glykogeeni on rakenteeltaan kuin tärkkelys, joka on ruoan tärkeä glukoosilähde sokerin ohella.

Glykogeeniä varastoidaan pääasiassa maksassa ja lihaksissa. Nälkäpaaston aikana glukoosi irrotetaan polymeeristä (glykogeeni on hyvin haaroittunutta ja siinä on monia päitä, joita voidaan käyttää glukoosin nopeaan tuottamiseen). Nämä molekyylit viedään maksasta verenkiertoon aivojen ja muiden kudosten energiaksi. Lihasten glykogeenivarastoista glukoosia ei voi viedä, vaan se käytetään ainoastaan lihasten tarpeeseen, mikä on sopusoinnussa näkemyksemme kanssa, jossa maksa on aineenvaihdunnan komentokeskus ja lihas toimii kuluttajana. Kaikkien eri lihasten glykogeenivarastot ovat noin 400 grammaa. Maksan glykogeenivarasto on noin 100 gramma (kaikki yhteensä noin 2000 kcal). Lihasten ja maksan glykogeeni riittää energialähteeksi vain pari päivän ajaksi. Hiilihydraatin puute ja tarve pitää yllä veren glukoositasoa on kriittinen osa paastoon sopeutumista.

Kuva 2: Yhteenveto hiilihydraattien aineenvaihdunnasta. Hiilihydraattien tärkein ruokavalion lähde on polymerisoitunut tärkkelys (maissi, vehnä, peruna). Ruoansulatus pilkkoo tärkkelyksen yksittäisiin glukoosimolekyyleihin, jotka menevät aineenvaihdunnan energiaksi tai kierrätetään glykogeeniksi varastointia varten. Glukoosin lisäksi ihmisen ruokavalion toinen merkittävä sokeri on fruktoosi. Fruktoosia on puolet sakkaroosissa (pöytäsokeri: fruktoosin ja glukoosin dimeeri), joka imeytyy kahtena erillisenä sokerina. (Fruktoosi-maissisiirappi on kaupallinen prosessoitu tuote, joka on muodostettu muuntamalla jonkin verran glukoosia fruktoosiksi).

Hiilihydraattien aineenvaihdunta on esitetty kuviossa 2. Glukoosi on kuuden hiilen yhdiste yleensä kuusikulmaisena renkaana. Tärkkelys on polysakkaridi (glukoosipolymeeri) ja ravintoaineesta riippuen, voi sisältää satoja tai jopa muutamia tuhansia glukoosiyksiköitä. Ruoansulatus johtaa vapautuneisiin glukoosimolekyyleihin. (Fruktoosi on myös kuuden hiilen yhdiste, mutta viisikulmaiseksi renkaaksi järjestäytyneenä.)

GLUCONEOGENESIS GNG eli glukoosin uudistuotanto

Maksa on aineenvaihdunnan komentokeskus, tunnistaessaan kudosten energiantarpeen ja ohjaamalla tarjontaa. Se säätelee verensokeria sen tasoa havainnoimalla, ja tarpeen mukaan irrottaa glukoosimolekyylit varastoidusta glykogeenistä (ja päästää glukoosin verenkiertoon). Glykogeenivaraston täydentämiseksi ja jatkuvan tarjonnan ylläpitämiseksi myös nälän tai alhaisen glukoosipitoisuuden olosuhteissa, maksa suorittaa prosessin, joka tunnetaan nimellä glukoneogenesis (GNG). Lähtöaineena ovat muut metaboliitit, pääasiassa kierrätetty proteiini. Vain pieni osa kaikesta varastoiduista rasvasta voidaan käyttää glukoosin tuotantoon.

Säätö ja kontrolli

Miten maksa tietää, milloin GNG pannaan päälle? Miten adiposyytit (rasvasolut) tietävät voivansa lisätä rasvan hajottamista polttoaineiksi ja päästää ne verenkiertoon? On olemassa kaksi ensisijaista ohjausta, joista ensimmäinen ovat polttoaineet itsessään. Maksa reagoi rasvan ja sokerin sisään tulevaan virtaan. Toiseksi aineenvaihdunnan tila aistitaan, ja siihen reagoivat hormonit, pääasiassa insuliini ja glukagoni.

Haiman beetasolut erittävät insuliinia vasteena glukoosin pitoisuudelle; insuliini on ensisijaisesti anabolinen (kasvattava); se varastoi rasvaa ja hiilihydraattia sekä lisää proteiinisynteesiä. Ohjaus on usein negatiivista esim. siten, että insuliini vaimentaa vastahormoninsa glukagonin synteesiä ja aktiivisuutta.

Haiman alfasolut erittävät glukagonia verensokerin laskiessa, ja glukagoni kiihdyttää glukoosin vapauttamista glykogeenivarastoista samoin kuin rasvahappojen purkamista rasvasoluista. Molemmat toiminnot ovat insuliinin (negatiivisen) takaisinkytkennän alaisia.

Meillä on kehon laajuinen kontrolli hormonien kautta. Jos verensokeri laskee, glukagonia erittyy ja glukagoni stimuloi glukoosin vapautumista glykogeenivarastoista maksassa ja rasvan vapautumista adiposyyteistä (rasvasoluista). Insuliinin eritys taas on merkki siitä, että ajat ovat hyviä – ehkä söit juuri illallisen ja on aika varastoida ravinteita. Insuliini estää glukagonia päästämästä lisää ravintoaineita vereen, koska juurihan söit, ja pysäyttää gluconeogeneesin ja sitä myötä glukoosin päästämisen verenkiertoon.

Nyt ymmärrämme melko hyvin, että insuliinin pääasiallinen tehtävä on, suoraan ja välillisesti, maksan glukoosituotannon ja glukoosin vapautumisen hallinta (rajoittamismielessä). Oppikirjoissa korostetaan perinteisesti, että verensokerin aleneminen johtuu insuliinin kyvystä lisätä solujen glukoosin ottoa verenkierrosta, mutta nyt pidämme tätä toissijaisena vaikutuksena. Tämä prosessi tulee ongelmalliseksi, jos se lakkaa toimimasta hyvin. Tyypin 1 diabeetikolle T1D on tunnusomaista insuliinierityksen vakava puute tai puuttuminen kokonaan. TD1-ihmiset eivät voi kontrolloida glukoosin vapautumista maksasta, vaikka ruoasta tulee lisää glukoosia, mikä johtaa hyperglykemiaan eli korkeaan verensokeriin, joka on diabeteksen keskeisin ilmiö. Ihmiset, joilla on tyypin 2 sokeritauti, tuottavat insuliinia, mutta heikolla tottelevaisuudella elinten puolelta – heitä kutsutaan insuliiniresistenteiksi – ja hyperglykemia on ensisijaisesti seurausta vaikeudesta käyttää glukoosia, minkä pitoisuus siis pysyy korkeana veressä.

Seuraavassa osassa tarkastellaan rasvojen aineenvaihduntaa.

 

2 kommenttia artikkeliin “Laillistettua metaboliaa, osa 1”

  1. Paluuviite: Laillistettua metaboliaa, osa 3 - Turpaduunari

  2. Paluuviite: Laillistettua metaboliaa, osa 2 - Turpaduunari

Olisi kiva kuulla kommenttisi!