Energiakulu, ainevahetus ja UCP1
Selles postituses räägime toiduenergiast, energiakulust ja selle komponentidest, erinevatest rasvkoe tüüpidest ja nende funktsioonidest ning sellest, kuidas erinevused meie geenides mõjutavad ainevahetust ja kulutatava energia hulka.
Toiduenergia ja energiatasakaal
Mis on toiduenergia? Toiduenergia on toidu ja joogiga saadav energiahulk, mis peab katma organismi vajadused põhiainevahetuseks ning kehaliseks ja vaimseks tegevuseks. Seda väljendatakse kilodžaulides (kJ) ja kilokalorites (kcal), kuid peamiselt on kasutusel kilokalorid (1 kJ = 0,24 kcal ja 1 kcal = 4,184 kJ).
Energiat saame me peamiselt toidus leiduvatest makrotoitainetest (valgud, rasvad ja süsivesikud), aga ka alkoholist. Nende energeetilised väärtused on järgmised:
- 1 g rasva annab 9 kcal
- 1 g süsivesikuid 4 kcal (1 g kiudained 2 kcal)
- 1 g valke 4 kcal
- 1 g puhast alkoholi 7 kcal.
Mis on energiatasakaal? Energiatasakaal väljendab tarbitava ja kulutatava energia tasakaalu. Energiatasakaalu võib võrrelda kaaluga, mille ühel poolel on tarbimine ja teisel kulutamine. Kui tahame, et kaal püsiks muutumatuna, siis peab valitsema nende vahel tasakaal ehk tarbimine peab võrduma kulutamisega.
Energiatasakaal
Kui eesmärgiks on kehakaalu langetamine, siis peab tarbitava energia hulk olema väiksem kui kulutatava energia hulk. Kui aga tarbime rohkem kui kulutame, siis üleliigne energia salvestatakse peamiselt rasvkoes ning tulemuseks on kehakaalu tõus.
Energiakulu ja selle komponendid
Millele kulub toidu ja joogiga saadav energia? Kulutatava energia hulk erineb inimeste vahel üsna suurel määral. Energiakulu võib jagada kolmeks peamiseks komponendiks, mille suhteline osakaal võib samuti inimeste vahel oluliselt erineda:
- põhiainevahetuse energiakulu (PAV)
See on energiahulk, mille kulutame ära isegi juhul, kui oleme terve päeva täiesti liikumatult. See on vajalik hingamiseks, kehatemperatuuri säilitamiskes, südametööks, närviimpulsside edasikandmiseks ja teiste elutähtsate funktsioonide tagamiseks täielikus vaimses ja füüsilises puhkeseisundis.
Seda mõõdetakse termoneutraalses keskkonnas 12 tundi pärast viimast söögikorda. Tihti kasutatakse põhiainevahetuse energiakulu sünonüümina mõistet puhkeoleku energiakulu, mis ei ole tegelikult päris sama, sest seda mõõdetakse leebemates tingimustes ning see on umbes 5% kõrgem.
PAV sõltub inimese pikkusest, kehakaalust, soost, vanusest, kehakoostisest (rasvavaba massi osakaalust) ja geneetikast. Keskmisel inimesel moodustab see kõige suurema osa ehk ca 70% päevasest energiakulust.
- kehalise aktiivsusega seotud energiakulu
See on energiahulk, mis kulub skeletilihaste abil liigutuste sooritamiseks. Siia alla kuuluvad nii tahtlik treenimine kui ka muud igapäevased liikumist nõudvad tegevused. Keskmise inimese puhul moodustab kehalisele aktiivusele kuluv energia ca 20% kogu energiakulust. Seda energiakulu liiki saame me kõige suuremal määral mõjutada. Näiteks suure füüsilise aktiivuse korral võib see kogu energiakulust moodustada ca 60%.
- toidu seedimise ja omastamise energiakulu
See on energiahulk, mis on vajalik toidu seedimiseks ja toitainete omastamiseks. See moodustab päevasesest energiakulust ca 10%.
Energiakulu komponendid
Keharasva tüübid
Nagu juba mainitud, siis üleliigne toiduga saadav energia salvestatakse peamiselt rasvkoes. Rasvkude on 3 eri tüüpi, millest kõigil on oma funktsioon.
Pruunid, beežid ja valged rasvarakud ehk adipotsüüdid
- valge rasvkude
Valget rasvkude on kehas kõige rohkem ning selle ülesanne ongi üleliigse energia säilitamine. Selle koe rasvarakkudele ehk adipotsüütidele on omane üks suur rasvatilk, millest saab nälja korral või energiavajaduse suurenemisel rasvhappeid.
- pruun rasvkude
Pruunid rasvarakud on väiksemad ja raku kohta on palju väikeseid rasvatilgakesi. Pruunid rasvarakud sisaldavad ka palju energiat tootvaid organelle mitokondreid. Just suur mitokondrite arv annab koele iseloomuliku pruuni värvuse. Lisaks on see ka veresoontega hästi varustatud. Selle peamine funktsioon on soojuse tootmine.
- beež rasvkude
Beežid (ingl k tuntud ka kui “brite” ehk brown in white) rasvarakud toimivad nagu pruunid rasvarakud, kuid neid leidub sarnastes piirkondades kui valgeid rasvarakke. Valged rasvarakud muunduvad beežiks protsessis, mida nimetatakse pruunistumiseks.
UCP1 ja termogenees
Soojust tekib organismis erinevate biokeemiliste reaktsioonide tulemusena. Soojust vabaneb lihaste töö ja lihasevärinate (nn külmavärinad) tagajärjel, mis on oluline organismi poolt kontrollitav soojuse produtseerimise viis. Termogeneesis ehk soojatootmises on aga oluline roll ka pruunil rasvkoel.
Pruun rasvkude on seotud värinavaba termogeneesiga, mis on võimas mehhanism energiatasakaalu “kaalul” energiakulu poole suurendamiseks.
Täiskasvanutel on pruuni rasvkude vähem, vastsündinutel rohkem. Pruun rasvkude paikneb enamasti elutähtsate siseorganite läheduses ning imikutel ka kuklapiirkonnas. Arengu käigus inimese soojusregulatsioon täiustub ning pruun rasvkude hakkab taandarenema. Teatud juhtudel võib aga ka täiskasvanutel pruune (beeže) rasvarakke rohkesti leida– näiteks siis, kui keha külmaga mõjutada (talisuplus, külm dušš).
Pruuni ja ka beeži rasvkoe rakkude mitokondrites leidub eriline lahutajavalk UCP1 (ingl k uncoupling protein 1) ehk termogeniin. Mitokondrid kasutavad kütusena rasvarakkudest pärit rasvhappeid. See valk ei lase mitokondritel rasvhapete lõhustumisenergiat salvestada ja takistab ATP, organismides üldlevinud energiakandja sünteesi. Mitokondrites toimub küll intensiivne lõhustumisprotsess, kuid energia vabaneb soojusena. Lihtsustatult võib öelda, et UCP1 abil toimub rasvade lagundamine ja soojuse tootmine selle asemel, et liigne energia rasvana ladestuks. [15]
Kas pruuni ja beeži rasvkoe hulka on võimalik mõjutada? Uuringutes on leitud, et mitmed toidus leiduvad ühendid aitavad pruuni rasvkude aktiveerida ja soodustavad valge rasvkoe pruunistumist ehk muutumist beežiks. Sellised ühendid on näiteks kurkumis leiduv kurkumiin, polüküllastumata rasvhapped, mentool, tšillipipras leiduv kapsaitsiin, roheline tee ja punases veinis leiduv resveratrool. [16]
Geneetika
Uuringutes on leitud mitmeid geene, mis mõjutavad ainevahetuse kiirust ja energiakulu ning UCP1 on üks nendest. UCP1 geeni erinevad variandid mõjutavad pruunis rasvkoes UCP1 valgu ekspressiooni ning seeläbi ka termogeneesi määra.
Geenivariandid, mis on seotud madalama UCP1 ekspressiooni ja aktiivsusega, tagavad küll tõhusama metabolismi ehk vähem energiat läheb soojusena kaduma, kuid võivad tõsta ülekaalulisuse ja rasvumise riski. UCP1 ekspressiooni suurenemise tulemuseks on arvatavasti kogu soojuse tootmise võimsuse suurenemine ja samaaegne rasvana salvestatava energia hulga vähenemine. Seetõttu eeldatakse, et UCP1 funktsiooni suurendavad geenivariandid kaitsevad rasvumise eest.
-UCP1 ja energiakulu
Üks enim uuritud SNP-sid UCP1 geenis on rs1800592. See annab infot selle kohta, kuidas keha toidust saadud energiat kasutab ja salvestab. Sellel SNP-l on kaks alleeli: A ja G ning kolm võimalikku genotüüpi: AA, AG ja GG.
A alleel on seotud suurenenud UCP1 ekspressiooniga. See on seotud kõrgema puhkeoleku energiakulu, suurema soojatootlikkuse ning väiksema kaalutõusu riskiga. Arvatakse, et see aitab rohkem toidust saadavat energia soojuseks muuta selle asemel, et see valges rasvkoes ladestuks. [1,2]
Puhkeoleku energiakulu võib erinevate genotüüpide korral oluliselt erineda [3]:
- AA: 1338 ± 41 kcal
- AG: 1208 ± 27 kcal
- GG: 1176 ± 43 kcal
Siit on näha, et kahe riskialleeli esinemise korral võib puhkeolekus kulutatava energia hulk olla lausa 162 kcal võrra väiksem (GG vs AA). Milline on selle mõju suuremas plaanis? Kui tarbida iga päev 162 kcal rohkem kui kulutada, siis suurendab see aastaga kaalunumbrit ca 7.3 kg võrra.
Uuringutes on leitud ka seda, et G alleeli kandjatel on dieeti pidades raskem kaalu kaotada ja kehamõõte vähendada. [4]
-UCP1 ja ülekaalulisus
Katseloomade peal on juba ammu näidatud, et pruun rasvkude kaitseb neid liigse rasvumise eest. Nende kehakaal ei suurene isegi väga kaloririkka toidu söömisel, sest üleliigsed kalorid põletatakse pruuni rasvkoe kaasabil. Ka inimestel on tehtud mitmeid uuringuid ja leitud, et G alleel suurendab riski ülekaalulisuseks ning rasvumiseks. [5, 6, 7, 8, 9]
Erinevad uuringud seovad G alleeli esinemise, eriti GG genotüübi, metaboolsete häiretega, mis on samuti seotud ülekaalulisusega. G alleeli seostatakse kõrgenenud vererõhu, suurenenud LDL kolesterooli ja triglütseriidide taseme ning insuliinresistentsusega. [10, 11, 12]
Kuidas oma ainevahetust kiirendada?
Sõltumata geenidest on võimalik aga õigete elustiilivalikutega oma ainevahetust kiirendada, suurendada kulutatava energia hulka ja mõjutada valge rasvkoe pruunistumist ehk valgete rasvarakkude muutumist soojusttootvateks beežideks rasvarakkudeks.
1. Tee rohkem jõutreeninguid. Uuringud näitavad, et põhiainevahetuse tase tõuseb ~7% juba paarinädalase jõutreeningu tulemusena.
2. Maga natuke külmemas toas. Uuringud näitavad, et jahedamas toas magamine suurendab pruuni rasvkoe hulka.
3. Joo vett. Kui oled isegi kergelt dehüdreeritud, võib Sinu ainevahetus aeglustuda.
4. Vähenda transrasvade tarbimist. Transrasvad aeglustavad keha võimet rasvu põletada.
5. Söö mahetoitu. Pestitsiidideta kasvatatud puuviljad, köögiviljad ja teraviljad aitavad kehal tõhusamalt rasvu põletada.
6. Luba endale tumedat šokolaadi. Tume šokolaad sisaldab ühendeid, mis on tuntud ainevahetuse kiirendajad: kofeiin ja antioksüdant katehhiin. Ole ainult ettevaatlik koguste osas. Proovi süüa ainult tükike šokolaadi, sest muidu võib suhkur ja suur kaloraaž üles kaaluda tumeda šokolaadi positiivse mõju rasvapõletamisele. Heaks alternatiiviks šokolaadile on ka kakaooad.
7. Mine jalutama. Liikumine pärast söömist aitab toitu seedida ning kiirendab ühtlasi ka rasvapõletust.
8. Suurenda oma päevast aktiivsust. Pargi oma auto toidupoest natuke kaugemale kui tavaliselt või kasuta lifti asemel treppi – nii kulutad päevas rohkem energiat.
9. Söö rauarikkaid toite. Raud aitab kehal energiat toota – madal rauatase võib metabolismi aeglustada. Rauarikkad toidud on näiteks austrid, rannakarbid, veiseliha, lambaliha ja linnuliha. Taimsed rauaallikad on näiteks kõrvitsaseemned, läätsed, tofu, kikerherned ja oad.
10. Tarbi piisavalt kaloreid, et see tagaks vähemalt sinu minimaalse päevase energiavajaduse.
11. Joo rohelist teed. Roheline tee sisaldab ainevahetust kiirendavaid ühendeid (kofeiin ja epigallokatehhiin-galaat EGCG).
Kui Sind huvitab, kuidas UCP1 geen Sinu ainevahetust ja energiakulu mõjutab, siis leidad sellele vastuse FiguraGen Weight, FiguraGen Weight+Sport, FiguraGen Weight+Health või FiguraGen Fit&Healthy geenitestist.
Kasutatud allikad:
[1] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23032405/
[2] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20802238/
[3] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21189472/
[4] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21530798/
[5] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28704105/
[6] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30458724/
[7] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/10753048/
[8] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/12951617/
[9] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/12753942/
[10] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/12375583/
[11] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25646961/
[12] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22391136/
[13] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/17635070/
[14] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/15281018/
[15] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25713540/
[16] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30687134/
