Hepaattinen hiilihydraattien aineenvaihdunta – miksi sokeri lihottaa?

Viime viikolla aiheenamme oli kolesteroli ja veren rasvat sekä lipoproteiinit. Totesimme, että kolesteroli ja rasvat ovat elimistölle tärkeitä aineita; kolesteroli toimii solujesi rakennuspalikkana ja triglyseridit puolestaan energianvarastointimuotona. Opimme myös mitä VLDL, LDL ja HDL-lipoproteiinit ovat (vastaus: eivät oikeasti kolesterolia) ja mikä niiden tehtävä kehossamme on. Voit lukea viime viikon artikkelin tästä.

Kolesterolikammo on aiheeton ja ennen kaikkea perusteeton. Vaikka kolesteroli onkin valtimoita ahtauttavan kalkkeuman ainesosanen, tärkeämpää on miten kolesteroli sinne verisuonen seinämään ylipäänsä päätyy (vastaus: nyt ne protskut).

Dyslipidemia määritellään VLDL ja LDL-arvojen korkeilla arvoilla ja matalilla HDL-arvoilla. Vuonna 2008 tehdyn tutkimuksen mukaan, dyslipidemia ja kohonneet VLDL-arvot ovatkin ensimmäisiä merkkejä insuliiniresistanssista ja tyypin 2 diabeteksesta. 

 Mitä seuraavaksi?

Tällä viikolla käsittelemme ruokavaliota hepaattisen aineenvaihdunnan näkökulmasta (hepaattinen viittaa tietenkin maksaan).  Erityisesti meitä kiinnostaa kolmen (kuten tulet huomaamaan) hyvin erilaisen hiilihydraatin aineenvaihdunta maksassa.

Hiilihydraatit, joita käsittelemme ovat glukoosi ja fruktoosi sekä jälkimmäiseen liittyen etanoli, joka ei varsinaisesti ole hiilihydraatti vaan alkoholi. Etanolia syntyy käymisreaktion seurauksena sekä glukoosista että sukroosista. Etanoli aineenvaihdunta tapahtuu maksassa, joten se käsitellään osana hiilihydraatteja selvyyden vuoksi (no pun intended).

Pieni huomio ennen kuin jatkat lukemista: tämä EI ole kirjoitus, jossa vertaillaan vähä-hiilihydraattista ruokavaliota perinteisempään hiilaripitoiseen (runsaaseen) ruokavalioon. Ne jutut jätetään suosiolla omaan kirjoitukseensa. Tai kirjotuksiin (monikko), sillä aihe kattaa varmasti useamman kirjan verran.

Tämä kirjoitus ei myöskään ole juttu insuliinista tai nykyajan paikalleen jymähtäneestä ”sohvaperunaperjantai” -kulttuurista. Tämän jutun teema on enemmänkin ”oikea ruoka” vs. ”prosessoitu mössö” tai ”terveet elämäntavat” vs. ”aikaisin hautaan” mutta osaat varmasti muodostaa omat mielipiteesi kirjoituksen jälkeen. Puhukoon se puolestani.

LGTLYYT9XL

-”SUKLAATA JA BANAANIA! PAKKO OLLA TERVEELLISTÄ!” -”Ei..”

”Ensin tuli glukoosi”

Glukoosi on yksinkertainen sokeri, monosakkaridi. Jokainen kasvi- ja eläinsolu pystyy käyttämään glukoosia energiaksi ja kyseisillä soluilla on myös kapasiteettia varastoida sitä. Kasviin varastoitunutta glukoosia kutsutaan tärkkelykseksi, eläimeen varastoitunutta puolestaan glukogeeniksi. Kasvit tuottavat glukoosinsa fotosynteesin avulla. Eläinsoluille glukoosi on yhtälailla elämänehto. Jos keho joutuu ketoottiseen tilaan nälkiintymisen tai vähä-hiilihydraattisen ruokavalion johdosta, maksa (ja pienessä määrin munuaisten kuorikerrokset) alkavat tuottamaan itse glukoosia prosessissa nimeltä glukoneogeneesi.

Kenties tutumpi tapa saada päivittäinen glukoosiannos on kuitenkin ravinto.

Glukoosin, kuten muidenkin hiilihydraattien pilkkoutuminen alkaa suussa. Syljen amylaasi -entsyymi rikkoo glukogeenin ja tärkkelyksen di- ja polysakkarideiksi (ketjuiksi joissa on 2-9 glukoosimolekyyliä). Lopullinen pilkkoutuminen yksinkertaisiksi monosakkarideiksi tapahtuu ohutsuolen värekarvoilla. Pilkkoutumistuotteet kulkeutuvat verenkierron mukana eri soluille.

Glukoosin tapauksessa 80% kulkeutuu periferiaan (luurankolihakset ym). Haima erittää insuliinia joka tehostaa glukoosinottoa useimmissa solutyypeissä ja stimuloi glukoosin muodostumista glukogeeniksi. Jos energiantarve on jo täytetty, toisin sanoen et ole kuluttanut entisiä varastojasi, insuliini toimii varastointi aineena ja vie ylimääräisen energian rasvakudokseen odottamaan pahan päivän varalta. Evoluutio voittaa jälleen!

Loput 20% veressä kiertävästä glukoosista kulkeutuu maksaan. Insuliinin vaikutuksesta glukogeenin tuotanto maksassa lisääntyy ja osa glukoosista menee maksan mitokondrioihin sen omaan energiantuotantoon. Tämä prosessi, glykolyysi, on nimensä mukaisesti glukoosi pilkkomista energiaksi. Ylimääräinen glukoosi, jota maksa ei käytä kulkeutuu  mitokondriasta ulos jossa siitä rakennetaan vapaita rasvahappoja. Rasvahapot pakataan VLDL-proteiineihin, jotka puolestaan varastoivat triglyseridit rasvasoluihin.

Hiilihydraatit siis ajavat rasvamassan kasvua. Glukoosin tapauksessa osuus on kuitenkin häviävän pieni. Noin 2 prosenttia elimistöön saapuvasta glukoosista varastoituu maksa aineenvaihdunnan kautta rasvaksi.  Olettaen ensimmäisten 80% varastoituneen soluihin (lihaksiin ja maksaan) glykogeenin muodossa (toisin sanoen et ole vain löllinyt sohvalla hiilaripitoisesta ateriasta toiseen) ylipainoon ja ateroskleroosiin johtavan rasvamassan määrä on minimaalinen.

Alkoholi ja alkoholinen-rasvamaksa

Etanolin aineenvaihdunta maksassa ei muistuta glukoosin aineenvaihduntaa juuri ollenkaan. Etanoli saapuu maksaan passiivisesti osmoosin avulla, ei vaikuta  insuliinin tuotantoon eikä myöskään osallistu glykolyysiin. Alkoholin käsittely tapahtuu pääasiallisesti maksassa mutta myös aivot, vatsa ja haima pystyvät käsittelemään sitä. Aivoissa alkoholi aiheuttaa pahamaineisen ja halutun pärinän tunteen mutta meitä kiinnostaa tällä kertaa maksa.

Maksassa etanolista muodostuu alkoholidehydrogenaasi -entsyymin vaikutuksesta asetaldehydejä. Tämä jo itsessään on ongelmallista, sillä asetaldehydien on todettu vaurioittavan soluja ja häiritsevän kromosomien toimintaa sitoutumalla proteiineihin. Asetaldehydi on myös tunnettu karsinogeeni mutta kuten kaikissa kroonisissa taudeissa määrä ratkaisee. Kroonisen taudin kehittyminen voi kestää vuosia ja ympäristön vaikutus (elämäntavat) on merkittävä. Pitkän alkoholi ja/tai tupakka -taustan omaavalla henkilöllä solu ja kromosomi muutokset ovat selkeimmin näkyvillä.

Maksassa asetaldehydi voi lisäksi tuottaa vapaita happiradikaaleja, ROS-aineita (engl. reactive oxygen species). Nämä ionisoivat aineet aiheuttavat tuhoa maksassa ellei maksan antioksidantit, kuten glutationi ja askorbiinihappo neutraloi niitä.

Asetaldehydi hajoaa maksassa etikkahapoksi, josta puolestaan syntyy suuria määriä asetyylikoentsyymi-A:ta (huom! sama lopputuote kuin glukoosin hajoamisessa). Tällä kertaa asetyylikoentsyymi-A:ta syntyy kuitenkin suuria määriä. Ylimääräinen energia muuntuu helpommin triglyserideiksi, jotka pakataan VLDL-proteiineihin. VLDL-tuotantoa kiihdyttää myös asetaldehydien stimuloima SREBP-1c proteiini, joka käynnistää uusien rasvamolekyylien syntymistä (lipogeneesi = engl. DNL, eli de novo lipogenesis).

Tutkimuksessa, jossa selvitettiin lipogeneesiä ja rasvatasapainoa alkoholin nauttimisen jälkeen huomattiin, että fraktionaalinen DNL-tuotanto nousi 2(±1) prosentista 30(±8) prosenttiin. Alkoholiannos oli 24 grammaa, joka vastaa noin 3,5 desilitraa 4% kaljaa (pyöristetty yläkanttiin). Siis yksi tölkillinen alkoholia nosti maksan rasvan muodostumista jopa 15 kertaisesti glukoosiin verrattuna. (4.)

Lopputuloksena tietenkin on: lihominen. Kaljamaha on tunnettu ilmiö, mutta aina rasva ei kerry jenkkakahvoihin.

Maksan sisäinen rasvan tuotanto on osallisena dyslipidemian pahenemiseen, maksan ja luurankolihasten insuliiniresistanssiin (joka puolestaan voi johtaa ylipainoon, diabetekseen ja valtimokovettumatautiin). Alkoholinen-rasvamaksa on nimensä mukaisesti etanolin aineenvaihdunnan seurauksena syntyvää maksan rasvoittumista eikä henkilön tarvitse olla lihava ulkoapäin.

Aineenvaihdunnallisesti ihmiset eroavat toisistaan huomattavasti. Samoin on myös rasvan varastoinnin kanssa. Osalle kilot tulevat ihonalaiskudokseen, toisille rasva kertyy herkemmin sisäelinten ympärille. Ja sekös vasta vaarallista onkin.

MJF6CFK7JG

Viihdekäyttö sai uuden ulottuvuuden.

Fruktoosi, etanolin aineenvaihdunnallinen sukulaissielu

Fruktoosi, eli nimensä mukaisesti hedelmäsokeri poikkeaa yhtälailla glukoosin hepaattisesta aineenvaihdunnasta. Fruktoosi ei muunnu glukoosin tavoin glukogeeniksi suoraan. Kun glukogeeni varastot ovat tyhjillään (kovan treenin jälkeen tai nälkiintymisen yhteydessä), fruktoosi muuntuu fruktoosi-6-fosfaatin kautta glukoosi-6-fosfaatiksi, jotka ovat glukolyysin välituotteita. Fruktoosin eli hedelmäsokerin aineenvaihdunta on hyvin nopeaa. Raskaan urheilusuorituksen jälkeen makean hedelmän nauttiminen voi olla jopa  järkevää, jos tavoitteena on täydentää glukogeenivarastot mahdollisimman pian.

Harva meistä kuitenkaan elää nälkiintyneenä, saati treenaa kovilla tehoilla päivittäin. Fruktoosin vaikutukset maksan DNL-toimintaan normaalioloissa voidaan jakaa seuraavasti:

  1. Energia rikkaassa tilassa fruktoosi fosforisoituu fruktoosi-1-fosfaatiksi. Glukolyysiksessä fosfaattiryhmästä muodostuu suuria määriä asetyylikoentsyymi-A:ta ja etanolin tavoin ylimääräinen energia muuntuu rasvahapoiksi ajaen DNL-toimintaa. – Lisää läskiä. 
  2. Osa välituotteista muuntuu ksyluloosi-5-fosfaatiksi joka välillisesti kiihdyttää lipogeneesiä. – Lisää läskiä.
  3. Fruktoosi stimuloi lisäksi rasvahappo aineenvaihduntaa ja glukolyysiä säätelevää reseptoria  (PPAR-γ, engl. peroxisome proliferator-activated receptor gamma) joka puolestaan aktivoi  samaa SREBP-1c proteiinia kuin etanolin hajoamisessakin. – Vielä vähän sitä läskiä.

Ihmisillä tehdyissä tutkimuksissa glukoosin fraktionaalisen DNL-toiminnan on osoitettu olevan 1-2 % luokkaa. Sama luku fruktoosilla on todettu olevan lähempänä 17%. Kyseessä on suhteellisen pienet määrät rasvaa per ruokailu. Pitkään jatkuvana fruktoosin vaikutukset alkavat kuitenkin näkyä selkeämmin. Lanteilla viimeistään.

Mitä tämä siis kertoo meille?

Fruktoosi on ”alkoholi ilman pärinää”

Etanolin ja fruktoosin hepaattinen (maksan) aineenvaihdunta muistuttavat toisiaan pelottavan paljon. Molemmat ajavat maksan rasvoittumista, diabetesta, ylipainoa ja maksan tulehdustilaa (inflammaatiota).

Emme kuitenkaa epäröi antaa lapsillemme janoon Cola-juomaa kaljan sijasta, vaikka terveysvaikutukset pidemmällä aikavälillä ovat samat. Ainoana erona on, että alkoholi aiheuttaa välittömiä oireita. Akuuttia fruktoosi-myrkytystä ei ole olemassa, sillä aivot eivät käsittele fruktoosia samalla tavalla kuin etanolia. Keho kestää satunnaisen lasillisen alkoholia, jopa sokeria, mutta ei pitkään jatkunutta maksa pommitusta. Aineenvaihdunnan sairaudet eivät  kehity yhdessä yössä.

Ja pääsyyllinen metaboliseen epidemiaan?

Sokeri.

Sakkaroosi eli tavallinen kidesokeri on yksi osa glukoosia, yksi osa fruktoosia. Ja sitä on kaikkialla: karkeissa, limsoissa, jäätelössä, ketsupeissa, leikkeleissä, lihamarinaadeissa, vegemaitojuomissa, valmisruuissa, maitotuotteissa, säilykkeissä, leivissä, muroissa, puuroissa, mehuissa, välipalajuomissa ja myslipatukoissa. Kun maksa vastaanottaa glukoosia ja fruktoosia yhtäaikaisesti, glukogeenin muodostuminen tapahtuu pääasiallisesti glukogeenista. Fruktoosi joutuu puolestaan suoraan lipogeneesin polulle ja voi jopa kolminkertaistaa lipogeneesi-toiminnan verrattuna puhtaaseen fruktoosi-aineenvaihduntaan.

Fruktoosi ajaa rasvan muodostumista kehossa ja kertymistä maksaan. Tämä ei-alkoholinen rasvamaksa aiheuttaa hepaattista insuliiniresistanssia, dyslipidemiaa ja ylipainoa.

Lyhyesti..

Maailma, jossa elämme on muuttunut helpoksi. Makeita, energiapitoisia ruokia saa kaupasta ilman minkäänlaista fyysistä ponnistelua. Maksan, lihasten ja verisuonten rasvoittuminen on määrä -ongelma. Mutta ongelmana on myös  laatu.

Sokeri tappaa hitaasti samassa määrin kuin alkoholikin. Robert H. Lustigin artikkelissa ”Fructose: It’s ”alcohol without the buzz!””  vertailtiin tölkillistä kaljaa samaan määrään limonaadia. Kalja tölkillisestä 92 kcal saavuttaa maksan ja tölkillisestä limonaadia 90 kcal. Annos ja vaste ovat pidemmän päälle samankaltaisia. Alkuperäisen artikkelin löydät lähteistä, laita vain selaimesi hakukenttään ja opiskele lisää.

Mitä tehdä?

Täydellisessä maailmassa kenenkään ei tarvitisi kärsiä painonsa tai terveytensä takia. Maailma on kuitenkin vain niin täydellinen kuin sinä siitä teet. Elämä on valintoja. Voit olla valitsematta sokerin ja alkoholin. Lupaan, ettet tule katumaan.  Jos valitset hedonististiset himosi kaikesta huolimatta, älä valita. Pliis. Nyt tiedät mihin olet ryhtymässä.

 

Opi, kasva, valloita.

 

-Juho

p.s. Jos sait kuvan että olisin absolutisti, olen huijannut sinua. Alkoholilla on oma paikkansa terveessä elämässä. Sokerista en ole niin varma.

Alla on Robert H. Lustigin suosittu luento youtubessa, jossa hän käsittelee aihetta huumorintajuisesti ja selkokielisesti.

 

 

Lähteet:

1. Martin AdielsSven-Olof OlofssonMarja-Riitta TaskinenJan Borén. 2008. Overproduction of Very Low–Density Lipoproteins Is the Hallmark of the Dyslipidemia in the Metabolic Syndrome. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology, 28: 1225-1236.

2. Robert H. Lustig. 2013. Fructose: It’s “Alcohol Without the Buzz”. Advanced Nutrition, 4: 226-235. 

3- Veronique Douard, Ronaldo P. Ferraris. 2008. Regulation of the fructose transporter GLUT5 in health and disease. American Journal of  Physiology, Endocrinology and  Metabolism, 295(2): 227–237.

4. Scott Q SilerRichard A Neese, Marc K Hellerstein. 1999. De novo lipogenesis, lipid kinetics, and whole-body lipid balances in humans after acute alcohol consumption. American Journal of Clinical Nutrition, 70(5): 928-936.

5. Bo Lambert, Sau-Mei He. 1988. DNA and Chromosome Damage Induced by Acetaldehyde in Human Lymphocytes in Vitro. Annals of the New York Academy of Sciences, 534: 369–376.

6. Kimber L. Stanhope, Jean Marc Schwarz, Nancy L. Keim, Steven C. Griffen, Andrew A. Bremer,James L. Graham, Bonnie Hatcher, Chad L. Cox, Artem Dyachenko, Wei Zhang, John P. McGahan,Anthony Seibert, Ronald M. Krauss, Sally Chiu, Ernst J. Schaefer, Masumi Ai, Seiko Otokozawa, Katsuyuki Nakajima, Takamitsu Nakano, Carine Beysen, Marc K. Hellerstein, Lars Berglund, Peter J. Havel. 2009. Consuming fructose-sweetened, not glucose-sweetened, beverages increases visceral adiposity and lipids and decreases insulin sensitivity in overweight/obese humans. The Journal of Clinical Investigation119(5):1322–1334.

Luettavaa:

Alkoholiaineenvaihdunnasta – http://pubs.niaaa.nih.gov/publications/AA72/AA72.pdf

 

Comments 1

  1. Pingback: Porsaita äidin oomme kaikki - Sokerittomuuden mahdottomuus.

Vastaa