Lugedes: energia, antioksüdandid ja Keto dieet

 

Nagu glükoosi puhul, nii moodustavad ka rasvhappeid süsiniku, hapniku ja vesiniku aatomid, mis hingatakse välja CO2 kujul või moodustuvad veeks (väike kogus). Te hingate oma toitu välja. Kui põletame palju rasva, hoolimata sellest, kas on tegemist äärmiselt süsivesikuvaese dieedi või näljaga, muundatakse osa atsetüül CoA-st molekulideks, mida nimetatakse ketoonideks. Enamik ketooni tootmist toimub maksas, kuid neid kasutatakse kogu kehas. Ketoonid on omamoodi atsetüül-CoA rändav versioon ja võivad vereringes liikuda teistesse rakkudesse, neid saab muundada atsetüül-CoA-ks ja kasutada ATP genereerimiseks. Nii toimib populaarne ketodieet, mis soovitab tarbida rasvu ja valke ning peaaegu üldse mitte süsivesikuid. Kui süsivesikute kasutamise süsteem on suletud, liigub kogu liiklus rasva- ja valgusuunale.

Kuna ketoonid liiguvad veres, ilmnevad nad teie uriini. Ketoonide sisaldus uriinis annab teada, et keha on ketogeneesis ja sõltub energia saamiseks suuresti rasvast. On üsna ilmne, miks ülimadala süsivesikusisaldusega ketogeensed dieedid, nagu Atkins või trendikas Paleo dieet (mis kütt-korilaste toitumisega võrreldes pole üldse Paleo) võivad põhjustada suurt rasva kadu. Kui te ei tarbi süsivesikuid, on ainus viis atsetüül-CoA tekitamiseks rasvade põletamine. Muidugi, võite ka valke põletada, muundades aminohapped ketoonideks või glükoosiks (mõned aminohapped moodustavad isegi molekule, mis võivad hüpata Krebsi tsükli keskele). Kuid valk on pigem siin teisejärguline. Rasv on madala süsivesikusisaldusega dieedi peamine kütus ja kui sööd vähem kaloreid kui kulutad, saab puudujäägi energiaks ladustatud rasva põletamine. Osa sellest rasvast töödeldakse enne põletamist ketoonideks. 

Näiteks on aju eriti pirtsakas tarbija  ja kasutab ainevahetuseks tavaliselt ainult glükoosi, kuid kui glükoosi pole saadaval, läheb see üle ketoonide põletamisele. Rasvade energiaks muundamise varjukülg on see, et rajad kulgevad mõlemat pidi. Suhkru molekuli (glükoos või fruktoos) saab muuta atsetüül-CoA-ks ja seejärel hüpata Krebsi tsüklisse sisenemise asemel rasvhapete rajale ja voilà! Teete suhkru rasvaks. See on sama protsess, mida kasutatakse rasvade muutmiseks atsetüül-CoA-ks, lihtsalt jookseb tagurpidi. Nagu kõik head paindlikud transiidisüsteemid, on ka meie ainevahetusrajad arenenud, et reageerida liiklusoludele ja saata molekulid nende kõige mõistlikumatesse sihtkohtadesse. Kas teil on rohkem suhkruid kui vaja? Saada täiendav glükoos ja fruktoos glükogeenile. Glükogeeni varud on täis? Saada liigne suhkur atsetüül CoA-le. Kui Krebsi rattarong on ülerahvastatud, kuna energiavajadus on madal, hakake atsetüül CoA-d rasva saatma. Ja rasvas on alati palju ruumi. Glükogeenivarud täituvad ja liigset valku ei saa salvestada, kuid pole mingit piirangut sellele, kui palju rasva saate kiht-kihi otsa panna. Ja sellepärast ettevaatust - kui midagi süüakse liiga palju, siis kõik põletamata kalorid, olenemata sellest, kas need pärinevad tärklistest, suhkrutest, rasvadest või valkudest, lõpetavad teie keha lisakudedena.  

Kuid mida peab silmas Pontzer, kui ta ütleb, et taimed on meid miljoneid aastaid mürgitanud?

Elu nõuab energiat ja esimene meie planeedil arenenud energiasüsteem oli fotosüntees. Varasemad päikeseenergiat kasutavad bakterid tuginesid fotosünteesi toimimiseks vesinikule ja väävlile, mitte veele. Siis umbes 2,3 miljardit aastat tagasi arenes kuskil noore, kivise Maa madalates tiikides uus fotosünteesi retsept, mis muutis vee (H2O) ja süsinikdioksiidi (CO2) glükoosiks (C6H12O6) ja hapnikuks (O2). Päikesevalgus andis selleks muundamiseks vajaliku energia - energia, mis salvestus glükoosi molekulaarsetesse sidemetesse. See uut tüüpi fotosüntees, mida nimetatakse oksügeenseks, kuna see toodab jääkainena hapnikku, oli pöördepunktiks. Hapnikuga fotosünteesiv elu koloniseeris planeedi. Kipume mõtlema hapnikust kui heast asjast, elu säilitajast, kuid hapniku tõeline keemiline olemus on laastav. See varastab elektrone ja seondub teiste molekulidega, muutes neid täielikult ja sageli lahti rebides. Hapnik on hävitaja, hävitades kõik, mida puudutab, kas aeglaselt (rooste) või ägedalt (tuli). Alguses imendus taimede toodetud hapnik mustuses ja kivimites sisalduvas rauas, tekitades maakoores massiivseid, oksüdeerunud “punaseid kihte”. Siis neelasid ookeanid nii palju hapnikku, kui suutsid mahutada. Pärast seda hakkas atmosfäär täituma, hapniku sisaldus tõusis 0 protsendilt üle 20 protsendini, kuna fotosünteesivad taimed kogu maailmas ajasid seda kraami ohjeldamatult ja hoolimatult välja. Kui hapniku tase hüppeliselt tõusis, hakkas see elu lämmatama ja  see sündmus oli tuntud ka kui suur hapnikukatastroof. Maa oli surnud planeediks saamise äärel.

28 grammis "puhtas" joogivees on üle miljoni bakteri ja planeedil umbes 330 miljonit kuupmiili vett. See teeb sellel planeedil olevate vees levivate bakterite koguarvuks (eirates maismaal olevaid baktereid) umbes 40 × 10²⁷ ehk 40, millele järgneb 27 nulli. Isegi kui nad paljunevad ainult üks kord päevas, teeks see 14 × 10³⁰  kordust aastas. Kui suur on juhusliku mutatsiooni tekkimise tõenäosus, mis muudab metaboolset rada, muutes mõne varem kasutamiskõlbmatu kemikaali toiduallikaks? Isegi kui koefitsient on üks sajast triljonist, võime igal aastal oodata üle 100 000 triljoni sellise mutatsiooni. Miljonite aastate jooksul, mis on evolutsioonile kättesaadavad, on sellised mutatsioonid peaaegu vältimatud. Kui noor Maa täitus aegade jooksul aeglaselt mürgise hapnikuga, pakkus see võimalust. Miljardite aastate jooksul elavate, muteeruvate ja paljunevate bakterite loetamatute kvadriljonite seas tabasid mõned näiliselt võimatut lahendust - viisi hapniku kasutamiseks kütuse valmistamiseks: oksüdatiivset fosforüülimist.  

Ehk ühesõnaga bakterid päästsid olukorra. Ja tänaseks iga loom Maa peal, ussidest kaheksajalgadeni ja elevantideni, on selle suure edasiliikumise pärand. Nagu kõik teised loomad, kanname ka meie rakkudes nende planeeti säästvate aeroobsete bakterite järglasi. Need on meie mitokondrid. Revolutsioonilist ideed, et mitokondrid arenesid välja sümbiootilistest bakteritest, toetas visiooniline evolutsioonibioloog Lynn Margulis. Toidame ja hoolitseme mitokondrite eest kohusetundlikult nagu kallite lemmikloomade eest - meie süda ja kopsud on pühendatud mitokondrite hapnikuga varustamisele ja nende CO2-jäätmete väljavedamisele. Ilma nendeta ja oksüdatiivse fosforüülimise maagiata ei saaks me säilitada seda energeetilist ekstravagantsust, mida peame enesestmõistetavaks. Elu poleks iial arenenud niivõrd suureks.

Hapnik on oksüdatiivse fosforüülimise oluline koostisosa just seetõttu, et see on elektronvaras – ja see teeb selle ka nii hävitavaks. Hapnik on elektronide vastuvõtja nn elektrontranspordiahelas - koppbrigaad, mis läbib elektrone piki mitokondrite sisemembraani, tõmmates vesinikioonid intermembraansesse ruumi. Hapnikuta elektroni transpordiahel peatub, Krebsi tsükkel teeb tagasikäigu ja mitokondrid seiskuvad. Kui elektronid hüppavad elektronide transpordiahela lõpus hapnikule, meelitavad nad vesiniku ioone, moodustades vee - H2O. Teie mitokondrid moodustavad iga päev sissehingatavast hapnikust rohkem kui tassi vett (umbes kolmsada milliliitrit).

Ehk lakkamatult ja suures koguses antioksüdante sisse ajades – püüad sa oma elektronivargast hapnikku neutraliseerida – ja kui sa sellega 100% toime tuleks, oleks elu ka sinu kehast läinud.

Edasi otsib „Burn“ vastuseid küsimustele:

Kui palju me tegelikult iga päev energiat põletame ja milleks see kõik kulub? Kui palju kulub miili kõndimiseks, külma vastu võitlemiseks või lapse loomiseks energiat? Kas me saame tõesti oma ainevahetust kohvi, dieedi või supertoitudega kiirendada? Kuidas suudab meie keha varustada õiget kogust kütust, et rahuldada meie igapäevaseid vajadusi? Ja miks meie metaboolsed mootorid kuluvad ja ebaõnnestuvad? Kas surm on energia põletamise vältimatu hind, kuradi tehing võimaluse vastu elavate seas tantsida? Kõige tähtsam, kui kaugele pean jooksma, et hea saiakese söömise süütundest pääseda?

Vajadus süüa ja hingata on ilmselge, kuid ainevahetusteadus arenes väga aeglaselt. 

Nagu me teame vajab süsivesikute, rasvade ja valkude põletamine hapnikku ja toodab CO2. Hapnikutarbimise ja CO2 mõõtmine on kalorite mõõtmise standardne lähenemisviis. Hapnik ja CO2 pole iseenesest energia, kuid need on nii tihedalt seotud ATP tootmise ja energiakuludega, ja on usaldusväärsed ja täpsed ainevahetuse näitajad. Kuna hapnik ja CO2 on energiakulu kaudsed mõõdikud, tuleb nende kasutamisel ainevahetuse mõõtmiseks arvestada mõningate oluliste üksikasjadega:

Esiteks liikumise/treeningu puhul kulub mõni minut enne, kui keha jõuab hapnikutarbimise ja CO2 tootmise püsiseisundini. Teate seda isegi, kui teete regulaarselt trenni: teie hingamine ja pulss ei saavuta tavalist treeningu rütmi enne, kui olete mõnda aega sellega tegelenud. Lühikesed aktiivsused, näiteks sprintimine või raskuste tõstmine, ei kesta püsiva seisundi saavutamiseks piisavalt kaua ja nad toetuvad anaeroobsele ainevahetusele, mis ei tarbi hapnikku, mistõttu on neid raske mõõta. Samuti muutub teatud tarbitud hapniku või toodetud CO2 koguse jaoks põletatud energia hulk veidi sõltuvalt sellest, kas põletate rohkem süsivesikuid, valke või rasvu. Kütuste segu saab mugavalt arvutada hapnikutarbimise ja CO2 tootmise suhte järgi.

Sageli esitatakse energiakulud metaboolsetes ekvivalentides ehk MET-des. Üks MET on määratletud kui 1 kilokalor kilogrammi kehamassi kohta tunnis, mis on ligikaudu puhkamise energiakulu. 

Barbara Ainsworthi ja tema meeskonna poolt alates 1993. aastast iga paari aasta tagant koostatud kehalise aktiivsuse kokkuvõttes on MET väärtused üle kaheksasaja tegevuse jaoks, alates igapäevasest („kirjutamine: elektriline, käsitsi või arvutiga”, 1,3 MET), kuni huvitavateni („oda abil kalapüük, seistes”, 2,3 MET) ja ebamäärasteni („seksuaalne tegevus, üldine, mõõdukas pingutus”, 1,8 MET) ebamugavalt spetsiifilistni („kõndimine, tagurpidi, 3,5 mph, ülesmäge, 5 protsenti tõus”, 6,0 MET).  

Käies koos Hadza naistega nende igapäevases väljasõidul toidu järele, märkis Pontzer, et tuleb palju kõndida.  Ühel päeval olid need kongolobi marjad: kõvad, hernesuurused kerad, seemnene, õhukese koore ja magusa viljalihaga.  Hadza olla tähendabki kõndida. Ja kõndida. Ja kõndida. Iga päev. Hadza naine kõnnib keskmiselt umbes viis miili (ca 10 000 sammu) päevas; Hadza mehed katavad umbes kaheksa ja pool. 60 aastane naine on oma elu jooksul kõndinud kaugelt üle saja tuhande miili, mis on neli korda ümber maakera. Kui Hadza mees jõuab seitsmekümnendatesse, võib ta olla läbinud 239 000 miili, mis kuluks kuule jõudmiseks.  

Leidsime, et Hadza kulutab kõndimiseks sama palju energiat kui kõik teised: kõndimise kulu (kcal miili kohta) = 0,36 × Kaal (naeltes – nael on ca 453 grammi).  Ilmselt ei muuda eluaegne kõndimine inimest selles efektiivsemaks. Kasutades kõnnikulu võrrandit, leiate, et keskmine 68 kg (150 naela) inimene põletab miili kõndimiseks 54 kilokalorit (0,36 × 150 = 54). Väiksem inimene, kaaluga 45 kg (100 naela), põletaks 36 kcal.

Jooksmine kulutab rohkem kui kõndimine. Jooksmise kulud (kcal miili kohta) = 0,69 × Kaal (naelad) 68 kg mees kulutab joostes 102 kcal (0,69 × 150 = 102). Kuna 68 kg on täiskasvanu tüüpiline kaal, on rusikareegliks, et kõndimine miili kohta võtab 50 kcal ja jooksmine 100 kcal. Jooksmine on kaks korda kulukam kui kõndimine, kuid ujumine kulutab veel enam: ujumiskulu (kcal miili kohta) = 1,98 × Kaal (naeltes) See on peaaegu kolmekordne jooksmise kulu. Võrdluseks võib öelda, et jalgrattasõit on palju odavam: jalgrattasõidu kulu (kcal miili kohta) = 0,11 × Kaal (naela) - vaid kolmandik kõndimise kulust (15 miili tunnis kiiruse puhul). Kiirusega kasvab kulu hüppeliselt, mõjutavad ka sellised tegurid nagu tuul, teekate, rehvide disain ja rõhk (mis mõjutavad veeretakistust).  

Te teate, et mida kiiremini te kõnnite, joostakse, jalgrattaga sõidate, ronite või ujute, seda raskemini hingate ja seda rohkem energiat põletate. Tundub ka, et tippsportlased nagu lendaksid ilma vaevata meist mööda. Tegelikult mõjutab kiirus energiakulu kahel erineval viisil, kuid need mõjud ei vasta alati meie arusaamadele. Ja treenimine ja tehnika loevad palju vähem, kui arvata oskate. Peamine viis, kuidas kiirus kulusid mõjutab, on otsene: mida kiiremini me liigume, seda kiiremini peavad meie lihased tegema keha liikumise tööd ja seda kiiremini kulutame kaloreid. Kui 1 miili jooksmine maksab 100 kcal, põletame 600 kcal joostes 6 miili või 1000 kcal joostes 10 miili (tunnis). Teisisõnu, kiirus, millega me energiat põletame (kcal minutis või kcal tunnis), suureneb otseselt kiirusega.

See sobib tõenäoliselt teie sisetundega (kiirem kiirus tähendab kiiremat kulutamist), kuid sellel on hoopis üllatav järeldus: hoolimata sellest, kui kiiresti te jooksete, kulutate miili kohta ikka sama palju kaloreid. See tähendab, et kulutate kolme miili läbimiseks kõige kiiremas tempos sama palju kaloreid kui sörkjooksu tehes - kiirelt joostes kulutate lihtsalt kalorid kiiremini (ja lõpetate varem). Kiiresti joosta on raskem, sest väsimus on seotud sellega, kui rasket tööd me teeme. Sama aga ei kehti ujumise, kõndimise ja jalgrattasõidu kohta. Nende tegevuste puhul mõjutab kiirus ka miili kohta kulutatud energiat. Võtame näiteks kõndimise. Kõndimine meie kõige ökonoomsemas tempos, ca 2,5 miili tunnis (ca 4km/h), põletab 68kg inimese jaoks umbes 50 kcal 1,6 km kohta kohta. Võime mõelda sellest kui energeetiliselt optimaalsest kiirusest, kuna see nõuab miili kohta kõige vähem energiat. Kiiremini 6,4 km/h kõndides põletatakse umbes 40 protsenti rohkem energiat, umbes 70 kcal 1,6km kohta. Kui kõndimise kiirus jõuab 8km/h, siis see ületab jooksmise kulu ehk sellises tempos on kalorikulu poolest odavam joosta, kui kõndida. Ehk sellise tempoga kõnd kulutab kaloreid rohkem, kui joostes.

Meie kõndimise kiirus oleneb meie harjumustest ja elamiskeskkonnast. Nii Hadzad kui ka suurlinna elanikud kipuvad kõndima keskmisest kiiremini. Me oleme nõus kulutama rohkem energiat, et katta vahemaa kiiremini ja säästa aega. Kuidas kulutab jalutamine rohkem energiat, kui jooksmine?

Allikas: H. Pontzer "Burn"