Lugedes: Ainevahetus: rasvad, valgud, süsivesikud

 

Peaksime suhtuma kahtlusega mis tahes dieeti, mis teeb kaalulangetamise kangelase (või pahalase) ühest konkreetsest toitainest. Ükski neist pole süütu, kui seda süüakse liiga palju. Kõik põletamata kalorid (liiast söödud), olenemata sellest, kas need pärinevad tärklistest, suhkrutest, rasvadest või valkudest, lõpetavad teie keha lisakudedena. Kui olete rase või käite jõusaalis, võivad need lisakoed olla kasulikud, näiteks uute undite või lihaste kasvatamisel. Kuid kui te seda ei ole, siis need lisakalorid, olenemata nende algsest toiduallikast, lõpevad rasvana. See on vundament, mida peame mõistma, et hakata rääkima kõigist dieedi ja metaboolse tervise tegelikest asjaoludest.

Pontzeri uurimisgrupp (vaata varasemaid postitusi) mõõtis energiakulu igal mõeldaval viisil: ahvidel, kui nad käisid neljal jalal ja kahel jalal, kui inimene jooksis käed risti rinnal (et teada saada, palju kätega vehkimine energiakulu juurde annab – väga vähe). 2010-2015 suved veedeti Hadzade juures, et mõõta iga nende tegevuse kaloraaži: jalutades, joostes, puude otsa ronides, juurikaid kaevates. Evolutsioon on südametu raamatupidaja – elu lõpuks loeb vaid see, kui palju on olnud järglasi. Loodusliku valiku silmis oleme oma energiat kulutanud kehvasti, kui järglasi vähe. Kuna füsioloogia ja käitumisharjumused on päritud, kipuvad järeltulijad oma kaloreid kulutama nagu vanemad. Uus põlvkond mängib mängu uuesti, kuid selles voorus on konkurents tihedam. Kõige vähem efektiivsed konkurendid roogitakse välja.

Mul blogis polegi seedimisprotsessi ja kalorite põletamise kohta mingit head materjali. Võiks siis põhipunktid üle käia. Enne, kui jõuda immuunsüsteemi ja keha kalorikokkuhoiu juurde, on vaja samm-sammult vaadata, kuidas kalorid paika pannakse, kuskohast need tulevad ja mida hapnik ja süsinidioksiid siin teevad. Ehk kuidas me oma sisse söödud toidu välja hingame 😉

MAKROTOITAINED: rasvad, valgud, süsivesikud

Süsivesikuid on kolmes põhivormis: suhkrud, tärklised ja kiudained. Suhkrud ja tärklised seeditakse ja neid kasutatakse kas glükogeenivarude ehitamiseks või põletatakse energia saamiseks. Neid saab ka rasvaks muundada. Kiudained on erinevad asjaosalised, kellel on soolestikus oluline roll suhkrute ja tärkliste seedimist ja imendumist reguleerides ning meie soolestiku mikrobioomi triljoneid baktereid toites. Suhkrud on vaid väikesed süsivesikud - süsiniku-, vesiniku- ja hapnikuaatomite ahelad. Väikseimad on vaid nii suured, kui üks suhkrumolekul (seega monosahhariidid nende tehnilises nimes; sahhariid tähendab lihtsalt suhkrut). Monosahhariidid on glükoos, fruktoos ja galaktoos. Ülejäänud suhkrud - sahharoos, laktoos ja maltoos - koosnevad kahest kokku kleepunud monosahhariidist ja neid nimetatakse disahhariidideks (“kaks suhkrut”). Sahharoos (lauasuhkur) on lihtsalt omavahel ühendatud glükoos ja fruktoos. Laktoos (piimasuhkur) on glükoos ja galaktoos. Maltoos on kaks glükoosi. Tärklised on lihtsalt hunnik suhkrumolekule, mis on kokku keerdunud pikas ahelas. Tärkliseid nimetatakse ka polüsahhariidideks (“polü”, mis tähendab palju) või kompleksseteks süsivesikuteks. Taimetärklises on ülekaalukalt kõige tavalisem suhkrumolekul glükoos ja siin võib olla sadu glükoosimolekule. Tärklis on see viis, kuidas taimed energiat salvestavad, mistõttu on see taimede, nagu kartul, tohutu energiasalv. Peaaegu kogu taimne tärklis (meie toidus sisalduv tärklis) on segu ainult kahest polüsahhariidist, mida nimetatakse amüloosiks ja amülopektiiniks. Tärklise seedimine algab suust, süljes on ensüüm nimega amülaas, mis alustab pikkade amüloosi ja amülopektiini molekulide lõhustamist väiksemateks ja väiksemateks tükkideks. Ensüümid on valgud, mis lõhustavad molekule või soodustavad keemilisi reaktsioone (nende nimed lõpevad tavaliselt -aasiga).  

Pärast allaneelamist satub puderjas toit teie makku, kus hape tapab bakterid ja muud pahalased, mis on leidnud tee teie toitu. Pärast seda surutakse toit maost peensoolde, kus toimub suurem osa seedimistööst. Peensooles töödeldakse tärklisi ja suhkruid soolestiku ja kõhunäärme toodetud ensüümidega, et neid veelgi lagundada. Kõhunääre, umbes viie tolli pikkune ja kõhna tšillipipra kujuline elund, asub otse mao all ja kinnitub lühikese kanaliga peensoole külge. Seda teatakse kõige enam insuliini tootmise tõttu, kuid kõhunääre toodab ka enamikku seedimises kasutatavatest mitmekümnest ensüümist (koos vesinikkarbonaadiga, mis neutraliseerib soolestikku sattumisel maohappe). Geenide abil kontrollitakse nende ensüümide tootmist (spetsiifilist kuju ja koostist) ning tootmistaset (kas palju või vähe konkreetset ensüümi). Näiteks kui te ei talu laktoosi ja ei saa piima seedida, tähendab see, et teie geenid on sulgenud ensüümi laktaasi kokkupaneku ja tootmise, mis on vajalik disahhariidlaktoosi lagundamiseks glükoosiks ja galaktoosiks.

Ükski teine ​​ensüüm ei saa seda tööd teha, nii et laktoos on jämesooleni puutumata, saates sealsed bakterid toitumishullusse, mis tekitab palju gaase ja kõiki muid piimatalumatuse armasid kõrvaltoimeid. Tärklise ja suhkru seedimine kestab seni, kuni kõik polüsahhariidid ja disahhariidid on lagundatud monosahhariidideks. Kuna suur osa teie toidus sisalduvatest süsivesikutest pärineb tärklisest ja tärklis on valmistatud täielikult glükoosist, saab umbes 80 protsenti teie söödud tärklistest ja suhkrutest glükoosiks. Ülejäänud lagundatakse fruktoosiks (umbes 15 protsenti) või galaktoosiks (umbes 5 protsenti). Muidugi, kui sööte dieeti, kus on palju suhkrut sisaldavaid töödeldud toite (st sahharoosi, mis on glükoos + fruktoos) või kõrge fruktoosisisaldusega maisisiirupit (mis sisaldab umbes 50 protsenti fruktoosi ja 50 protsenti veega segatud glükoosi), võib fruktoosi osakaal teie jaoks olla veidi kõrgem ja glükoosi protsent veidi väiksem. Need suhkrud imenduvad läbi sooleseina vereringesse. Tulemuseks on tuttav veresuhkru tõus pärast sööki (eriti süsivesikurikka eine korral). Kui te sööte vähese kiudainesisaldusega töödeldud toitu, siis see seeditakse kiiresti ja suhkrud tormavad vereringesse, tekitades veresuhkru järsu tõusu. Nendel toitudel on väidetavalt kõrge glükeemiline indeks. Raskemini seeditavate toitude (keerukamad süsivesikud, vähem suhkruid, rohkem kiudaineid) seedimine ja imendumine võtab kauem aega, mille tulemuseks on aeglasem veresuhkru tõus ja nende toitude kohta öeldakse madal glükeemiline indeks.  

Peamine põhjus, miks me sööme ja ihaldame süsivesikuid, on meie keha energiavajadus. Süsivesikud on energia. Kui suhkrud on teie vereringesse imendunud, on neil minna vaid kahte kohta - neid saab kohe energiaks põletada või säilitada edaspidiseks. Siin tulebki mängu kõhunäärme toodetud hormoon insuliin. Veresuhkur, mida kohe ei põletata, pakitakse teie lihaste ja maksa glükogeenivarudesse. Glükogeen on taimse tärklisega sarnane kompleksne süsivesik. Seda on lihtne kasutada, kui energiat on vaja, kuid see on suhteliselt raske, kuna see on võrdsne osa süsinikust ja veest (seega termin "süsivesikud"). See on nagu purgisupp: kiiresti valmistatav, kuid raske ja mahukas, kuna seda hoitakse veega. Inimestel, nagu ka teistel loomadel, on kehas glükogeeni kogusele kehtestatud ranged piirid. Kui need ämbrid on täis, peab veresuhkur minema kuhugi mujale. Ja ainus koht, kuhu minna on, on rasv. Kui teie keha energiavajadus on rahuldatud ja glükogeenivarud on täis, muundatakse teie veres olev liigne suhkur rasvaks. Rasvavarusid on kütuseks natuke keerulisem kasutada - nende muutmiseks põletatavaks vormiks on rohkem vaheetappe. Kuid rasv on palju tõhusam viis energia salvestamiseks kui glükogeen, sest see on energiakindel ega hoia endas vett. Ja nagu me liiga hästi teame, pole praktiliselt mingeid piiranguid sellele, kui palju rasva inimkeha suudab säilitada.

Erinevalt rasvadest ja süsivesikutest ei ole valgud peamine energiaallikas (välja arvatud juhul, kui olete karnivoor). Valgu põhiroll on üles ehitada lihaseid ja muid kudesid, kuna need lagunevad iga päev.

Valkude seedimine algab maos ensüümiga, mida nimetatakse pepsiiniks, mis hakkab valke lõhustama. Teie maoseina rakud moodustavad ensüümi eelkäija nimega pepsinogeen, mis muundub maohappe abil ensüümiks pepsiin, mis need valgud tükeldab. See protsess jätkub peensooles, kui toit lahkub maost koos pankrease sekreteeritud ensüümidega. Kõik valgud seeduvad kuni nende algsete ehitusdetailideni: aminohapeteni. Aminohapped on molekulide klass, mis on pisut lohe moodi - saba külge kinnitatud pea. Neil kõigil on sama pea: lämmastikku sisaldav amiinrühm, mis on ühendatud karboksüülhappega. Aminohappeid eristatakse nende sabade järgi, mis on alati süsiniku, vesiniku ja hapniku aatomite mingi konfiguratsioon. Maal on sadu aminohappeid, kuid elusate taimede ja loomade valkude ehitamiseks kasutatakse ainult kakskümmend ühte. Üheksat neist peetakse inimese jaoks hädavajalikuks, see tähendab, et meie keha ei suuda neid iseseisvalt muuta; peame need saama oma dieedist. Teisi suudab keha vajadusel ise valmistada, tavaliselt teisi aminohappeid lagundades ja ümber struktureerides.

Aminohapete järgmine peatus on kudede ja muu inimese keha moodustava ainese ehitamine. Kui meie toidu valgud on seeditud aminohapeteks, imenduvad nad läbi peensoole seinte  vereringesse. Verest tõmmatakse aminohapped rakkudesse, et luua valke, mis on kokku pandud aminohapete ahelad. Valkude konstrueerimine aminohapetest on üks DNA peamisi ülesandeid. Aminohappeid kasutatakse ka paljude teiste molekulide valmistamiseks, näiteks epinefriin (võitlus- või põgenemishormoon); ja serotoniin, üks neurotransmitteritest, mida meie ajurakud kasutavad suhtlemiseks. Need koed ja molekulid lagunevad aja jooksul. Need muundatakse lõpuks tagasi aminohapeteks ja liiguvad vereringe kaudu maksa. Seal lähevad asjad veidi keeruliseks. Aminohappe amiinirühm NH2 on oma struktuurilt väga sarnase ammoniaagiga NH3 (sarnasus on ka nimedes, amiin ja ammoniaak). Samamoodi nagu meid tapaks majapidamises kasutatava ammoniaagipõhise puhastusvahendi joomine, oleks aminohapete lagundamisel tekkiva ammoniaagi kogunemine surmav. Õnneks on meil selleks arenenud mehhanism ammoniaak muundatakse karbamiidiks (uurea), mis seejärel liigub vereringe kaudu neerudesse ja välutatakse uriiniga. Just see uurea meie uriinis annab terava lõhna, mis on arusaadav, kuna see on valmistatud ammoniaagist. Uriiniga tuleb iga päev välja ca viiekümne grammi valku. Sportimine ja treening lisab sellele veel juurde, kuna lihaste lagunemine suureneb. Peame sööma piisavalt valku, et asendada iga päev kaotatu, et me ei satuks defitsiiti. Kui sööme valku rohkem kui vaja, muudetakse liigsed aminohapped karbamiidiks ja väljutatakse uriiniga. See teeb uriini väga kalliks, eriti kui tarbite valgulisandeid. 

On ka võimalus põletada aminohappeid kütuseks. Pärast seda, kui lämmastikku sisaldav pea on tükeldatud, muundatud karbamiidiks ja teele saadetud, kasutatakse sabasid glükoosi (glükoneogenees, mis sõna otseses mõttes tähendab "uue suhkru valmistamine") või ketoonide valmistamiseks ning neid mõlemaid saab kasutada energia saamiseks. Valgud moodustavad igapäevaselt umbes 15 protsenti meie kaloraažist. Kuid kui me nälgime (paastume), on see eluliselt tähtis hädaolukorra energiavarustussõsteem, midagi sellist, et põletame  mööblit, et kütta maja. Kontsentratsioonilaagri ohvrite luustikud on kohutav näide sellest äärmuseni viidud protsessist, kus keha sööb iseennast, et jääda ellu.

Rasvadel on üsna lihtne teekond - need lagundatakse rasvhapeteks ja glütseriidideks ning seejärel ehitatakse teie kehas tagasi rasvaks, mis lõpuks energia saamiseks põletatakse. Probleem on aga selles, et rasvu on raske seedida. See taandub tavakeemiale: õli ja vesi ei segune. Rasvad (sealhulgas õlid) on kõik hüdrofoobsed molekulid, mis tähendab, et need ei lahustu vees. Kuid nagu kogu elu Maal, on ka meie keha süsteemid veepõhised. Suurte rasvatilkade tükeldamine mikroskoopilisteks tükkideks pole veega lihtsalt võimalik - see on nagu rasvase panni puhastamine ilma seebita. Evolutsiooniline lahendus? Sapp. Sapp on see asi, mis paneb rasvade seedimise tööle. Sapp on teie maksa toodetud roheline mahl, mida hoitakse sapipõies - see on väike pöidla suurune kott, mis asetseb maksa ja peensoole vahel ning on mõlemaga ühendatud lühikeste kanalite kaudu. Kui rasvad maost peensoolde sisenevad, pritsib sapipõis toidupudru sisse natuke sappi. Sapphapped (neid nimetatakse ka sapisooladeks) toimivad nagu detergendid, lõhustades rasva ja õli gloobulid väikesteks emulsioonitilkadeks. Kui rasv on emulgeeritud, lisatakse segule pankrease poolt toodetud ensüümid, mida nimetatakse lipaasideks, ja mis lõhustavad need emulsioonitilgad veelgi väiksemateks mikroskoopilisteks tilkadeks, mida nimetatakse mitsellideks, mis on sajandik inimese juuksekarva läbimõõdust. Need mitsellid moodustuvad, lagunevad ja moodustuvad uuesti nagu mulliga joogis. Iga kord, kui nad lagunevad, eraldavad nad üksikud rasvhapped ja glütseriidid (mis on glütserooli molekuli külge kinnitatud rasvhapped) - rasvade ja õlide põhilised ehitusmaterjalid.

Rasvhapped ja glütseriidid imenduvad sooleseinas ja moodustuvad uuesti triglütseriidid (kolm rasvhapet, mis on glütseroolimolekuli külge kinnitatud nagu striimerid), mis on rasvade standardvorm kehas. Siin seisab keha järgmise probleemi ees: kuna need ei segune veega hästi, kipuvad nad veepõhistes lahustes (näiteks veri) kokku kleepuma. Selline tükiline veri tapaks teid, ummistades aju, kopsude ja muude organite väikesed kapillaarid. Meie keha on selleks leidnud lahenduse - triglütseriidide pakkimine sfäärilistesse anumatesse, mida nimetatakse külomikroniteks. See hoiab ära rasvade kokku kleepumise, kuid selle tulemuseks on pakend, mis on liiga suur, et imenduda vereringesse ja läbi kapillaaride seinte. Selle asemel edastatakse külomikronitesse pakitud rasvamolekulid lümfisoonetesse. Lümfisüsteemil - osalt valvesüsteem, osalt prügikoristusliin, on kogu teie kehas oma soontevõrk, mis korjab kokku prahti, baktereid ja muid detriite ning viib selle lümfisõlmedesse, põrna ja muudesse immuunsüsteemi organitesse, kus nendega tegeletakse. Lümfisooned koguvad ka kogu teie veresoontest lekkiva plasma (päevas umbes 2,8 liitrit) ja tagastavad selle teie vereringesüsteemi. Spetsiaalsed lümfisooned, mida nimetatakse laktaalideks ja mis on kinnitatud sooleseina, tõmbavad külomikronid lümfisüsteemi ja lasevad need siis otse vereringesse. Valged, rasvaga täidetud külomikronid on nii suured ja neid on pärast rasvast sööki nii palju, et võivad verele anda kreemja tooni. Lõpuks rebitakse need siiski laiali ja nende sisu tõmmatakse kasutamiseks või hoiustamiseks rakkudesse. Enamik rasva ladustub rasvarakkudes (adipotsüütides) ja lihastes, moodustades reservkütusepaagi. Need salvestatud triglütseriidid on rasv, mida tunneme oma kõhus ja reitel või mida näeme heleda võrgustikuna praetud lihatükis. Probleemid tekivad siis, kui meie keha hakkab meie maksa ja teistesse organitesse ladustama suuremas koguses rasva, mis võib viia maksapuudulikkuse ja paljude muude terviseprobleemideni.  

Väike osa meie söödavast rasvast kasutatakse selliste struktuuride ehitamiseks nagu rakumembraanid, müeliini ümbrised, mis katavad meie närve ja aju osi. Mõnda nende kudede ehitamiseks vajalikke rasvhappeid ei saa valmistada teiste koostisosade ümberkujundamise teel ja seetõttu peetakse neid asendamatuteks rasvhapeteks - peate neid saama toidust, mida sööte. Sellepärast toovad toidutootjad oma toodete reklaamimisel esile oomega-3-rasvhapete (asendamatute rasvhapete) sisaldust. Sarnaselt süsivesikutele on ka rasva ülim sihtkoht - põhjus, miks te seda ihkate ja põhjus, miks keha vaevub seda seedima ja säilitama - põletada seda kütusena. Kõik loomad on välja töötatud energia rasvana salvestamise viisid, kuna see mahutab väikeses pakendis uskumatult palju energiat, 270 kilokalorit ca 30 grammis. See on võrdne reaktiivkütusega, mis ületab nitroglütseriini energiatihedust viis korda ja on peaaegu sada korda parem kui tavaline leelispatarei. Õnneks on rasvade lagundamine energia jaoks aeglasem protsess kui plahvatav dünamiit.  

Süsivesikute, rasvade ja valkude molekule hoiab koos sidemetes salvestatud keemiline energia. Nende sidemete purustamine vabastab selle energia - energia, mida kasutame keha töökorras hoidmiseks. 

ATP toodetakse raku mitokondrites. Siin on lühike ja hea ülevaade pildi kujul:

Kõigis bioloogilistes süsteemides, sealhulgas ka meie kehas, on energial üks põhiline levinud vorm: adenosiinitrifosfaat ehk ATP. ATP molekulid on nagu mikroskoopilised laetavad patareid. Gramm ATP-d sisaldab umbes viisteist kalorit energiat (ja just nimelt kaloreid, mitte kilokaloreid) ja inimese keha mahutab igal ajahetkel ainult umbes viiskümmend grammi ATP-d. See tähendab, et ADP-st (adenosiindifosfaadi molekul, ADP - pange tähele nende nimedes tri versus di, tähistades kolme fosfaati ATP-l ja kahte ADP-l) ATP-ni ja tagasi tsükkel toimub meie kehas üle kolme tuhande korra päevas. Süsivesikute, rasvade ja valkude põletamine on siis protsess, mille käigus suhkru-, rasva- ja aminohappemolekulides sisalduv keemiline energia kantakse keemilisse sidemesse, mis hoiab kolmandat fosfaati ATP molekulidele.

Esiteks muundatakse glükoos (C₆H₁₂O₆) kümneastmelises protsessis molekuliks, mida nimetatakse püruvaadiks (C₃H₄O₃) ja mis töötab kahest ATP molekuli abil, kuid toodab neli ATP molekuli, protsessi tulemuseks puhastulu kaks ATPd. See on suhteliselt kiire protsess ja seda kasutame sportides lühiajalise aktiivsuse, näiteks 100-meetrise sprindi või raskuste tõstmise jaoks. Seda ainevahetuse esimest etappi nimetatakse anaeroobseks, kuna see ei vaja hapnikku. mida saate telerist olümpiamänge vaadates hinnata: eliitsprinterid ei näi peaaegu üldse hingavat ja jõutõstjad hoiavad hinge kinni. Kui hapnikku pole piisavalt, kas seetõttu, et me ei hinga tõhusalt või (tõenäolisemalt), kuna meie lihased töötavad liiga palju, liiga kiiresti, et hapnikuvarustus oleks kogu toodetud püruvaadiga sammu pidav, muundatakse püruvaat laktaadiks. Laktaati saab muuta püruvaadiks, mida kasutatakse kütusena, kuid kui see koguneb, võib see muutuda ka kardetavaks piimhappeks, mis paneb meie lihased põlema, kui me pingutame ja piire ületame. Teises etapis, aeroobses ainevahetuses, vajame hapnikku. Kui rakus on piisavalt hapnikku, tõmmatakse esimese etapi lõpus tekkinud püruvaat raku kambrisse, mida nimetatakse mitokondriteks. Tüüpilises rakus on kümneid mitokondreid ja neid tuntakse kui “raku jõujaamu”, kuna suurem osa ATP tootmisest toimub just nende sees.

Allikas: H. Pontzer "Burn"