Energiskola 2: Fett

Biokemi

Lipider
Lipider är ett samlingsnamn för fettlösliga ämnen som alla har gemensamt att de behöver transportproteiner för färd i blodet. Triglycerider, fosfolipider och kolesterol är olika typer av lipider. 

Triglycerider
Triglycerider är det vi i vardagligt tal kallar fett. Molekylen består av den 3 kolatomer långa molekylen glycerol som binder 3 fettsyror. Dessa fettsyror kan vara mättade eller omättade. De 3 fettsyrorna sitter som uppradade svansar. Upptaget av fettsyrorna är delvis beroende av vilken position de har på triglyceriden. Den fettsyra som sitter på 2-position tas enklast upp genom tarmslemhinnan. Fettsyrorna på 1- och 3-position spjälkas enklare och kan i något större utsträckning följa med avföringen ut. 

Triglycerid:

triglycerid

En fettsyra består av en kolkedja med bundna väteatomer. Varje kolatom kan binda 4 väteatomer såvida bindningen till intilliggande kolatom inte är dubbel. I ena änden på kolkedjan finns en hydroxylgrupp (COOH) och i den andra en metylgrupp (CH3). Eftersom en fettsyra har mer kol och väte i förhållande till syre, kan fett leverera mer energi per gram än kolhydrater och protein. Fett innehåller därför 9,3 kcal per gram. Men denna siffra är en genomsnittssiffra. I själva verket har olika fettsyror olika energimängd per gram. 

De olika fettsyrorna brukar betecknas med ett tal mellan 4 och 24, följt av kolon och därefter en siffra. Det första talet mellan 4 och 24 anger antalet kolatomer i fettsyran. Siffran efter kolon anger antalet dubbelbindningar. Exempelvis betecknas den mättade fettsyran stearinsyra 18:0 (utan dubbelbindningar), den enkelomättade fettsyran oljesyra 18:1 och den fleromättade fettsyran Alfa-linolensyra 18:3.

Mättad fettsyra
En mättad fettsyra består av ett rakt kolskelett utan dubbelbindningar. I och med att kolkedjan är rak packas den tätt och förblir hård i rumstemperatur. Eftersom mättade fettsyror inte har några dubbelbindningar, och därmed inte fria platser för andra molekyler att fästa,  är den inte lika utsatt för oxidation. Den tål därför värme, syre och tryck i större utsträckning än omättade fettsyror. Korta mättade fettsyror har 4-6 kolatomer. Ett exempel är smörsyra (4:0) som finns i mejeriprodukter. Mellanlånga mättade fettsyror har 8-12 kolatomer, Exempel är laurinsyra (12:0) i kokosolja. Långkedjade mättade fettsyror består av 14 - 24 kolatomer och de vanligaste är palmitinsyra (16:0) och stearinsyra (18:0). Mättade fettsyror hittar man i kött, inälvsmat, ägg och mejeriprodukter. Från växtriket finns i princip endast två livsmedel med hög mängd mättade fettsyror - kokosolja och palmolja.

Mättade fettsyror: Smörsyra 4:0 respektive stearinsyra 18:0 

mättade fettsyror

Enkelomättad fettsyra
En enkelomättad fettsyra innehåller en dubbelbindning mellan 2 kolatomer. Det innebär utrymme för andra molekyler, exempelvis fria syreradikaler, att fästa sig på. En enkelomättad fettsyra oxiderar (härsknar) därför lättare än en mättad fettsyra. Dubbelbindningen medför en böjning av kolkedjan vilket i sin tur gör att livsmedel med mycket enkelomättat fett ofta är flytande i rumstemperatur (jämför vegetabiliska oljor). Benämningen omega anger var i kolkedjan (den första) dubbelbindningen sitter. I den enkelomättade fettsyran oljesyra (18:1) sitter dubbelbindningen på den 9:e kolatomen från metylgruppens ände och fettsyran kallas därför omega-9. Enkelomättade fettsyror hittar man i vegetabiliska oljor, kött, mejeriprodukter, nötter och avokado. 

Enkelomättad fettsyra oljesyra 18:1 (omega-9)

enkelomättad-fettsyra

Fleromättad fettsyra
Det finns två familjer av fleromättade fettsyror - omega-3 (där alltså den första dubbelbindningen sitter på 3:e kolatomen från metylgruppen sett) och omega-6 (där alltså den första dubbelbindningen sitter på 6:e kolatomen från metylgruppen sett). Omega-3 och omega-6 är essentiella fettsyror, det vill säga vi kan inte tillverka dessa i kroppen utan vi behöver få i oss dessa fettsyror med maten. Grundsubstansen i omega-3-familjen heter Alfa-linolensyra och betecknas ALA (18:3). ALA kan med hjälp av enzymer utökas med fler kolatomer och fler dubbelbindningar och så småningom bilda EPA (20:5) / DHA (22:6). Omvandlingsgraden från ALA till EPA/DHA uppgår dock endast till ca 6-15%. Eftersom EPA/DHA endast förekommer i djurriket är animaliska källor nödvändiga för att säkerställa ett tillräckligt högt intag av omega-3-fettsyror för kroppens behov. Omega-3-fettsyror finns i alger och i fet fisk som lax, sill och makrill samt i gräsbetat kött eller mejeriprodukter från gräsbetande djur. Grundsubstansen i omega-6-familjen heter linolsyra eller LA (18:2). Omvandlingen från linolsyra till övriga former av omega-6 är inte begränsad hos oss människor. 

Fleromättad fettsyra Alfa-linolensyra 18:3 (ALA, Omega-3)

fleromättad-fettsyra


Transfettsyra
En naturlig omättad fettsyra förekommer oftast i cis-form. Det betyder att de tomma platserna kring en dubbelbindning förekommer på samma sida. Det ger fettsyran egenskaper, bland annat att det uppstår en vinkel i kolskelettet på den platsen. Livsmedelsindustrin har under lång tid använt omättade fettsyror (eller livsmedel med hög andel omättade fettsyror) för att tillverka mat. Ett tragiskt exempel är margarin som substitut för smör. Omättade fettsyror har nackdelen att de oxiderar lättare än mättade fettsyror. Därför genomgår omättade fettsyror en härdningsprocess som innebär att fettsyrorna sätts under högt vätgastryck i hög temperatur uppemot 200 grader. Det som sker är att cis-formen övergår till trans-formen, vilket i sin tur innebär att den ena väteatomen hoppar över till andra sidan. Fettsyrans egenskaper förändras radikalt. Den blir något rakare i sin struktur, kan packas hårdare och får egenskaper som mer liknar mättade fettsyrors. Transfettsyror har alltså bildats. Fortgår härdningsprocessen kommer till slut dubbelbindningen att spricka och fettsyran blir mättad. Då har fettet härdats fullt ut. I härdningsprocessen används starka kemikalier som i små mängder återfinns i slutprodukten. 

Transfett finns alltså i processad mat, men bildas också i höga grill- och stektemperaturer. Transfett tas upp och omsätts på liknande sätt i kroppen som naturliga fettsyror, men de kopplas till en ökad risk för flera sjukdomar. När transfett placerar sig i cellmembranen som strukturella fettsyror stjäl de plats från de naturliga fettsyrorna. Cellens egenskaper förändras betydligt. 

Fosfolipider
Fosfolipider skiljer sig från triglycerid genom att den endast innehåller 2 fettsyror. På den tredje platsen sitter istället en fosfatmolekyl. Den vanligaste fosfolipiden är lecitin som är en viktig beståndsdel i våra cellmembran. Den hydrofoba (vattenavstötande) fettsyran gör fosfolipiden fettlöslig medan den hydrofila (vattenattraherande) fosfatgruppen gör fosfolipiden vattenlöslig. Lecitin är således både fett- och vattenlöslig och därför en molekyl som är expert på att transportera vitaminer och hormoner genom ett cellmembran. Livsmedelsindustrin använder extraherat lecitin som emulgeringsmedel just för att få fram en homogen konsistens i livsmedel som innehåller fett och vatten. 

Kolesterol
Kolesterol är ett fettämne som utgör grundsubstans för steroiderna. Dessutom är kolesterol en byggsten i cellmembranet, det bildar gallsten och ingår i kroppens immunförsvar. Du kan läsa mer om kolesterol här >>

Stereoider
Stereoider utgörs av flera av våra hormoner såsom testosteron, östrogen, kortisol och aldosteron. Det är fettlösliga hormoner som transporteras med proteiner och har sina receptorer inne i cellkärnan.  

Fettvävnad
Fettvävnad på kroppen består av fettceller som lagrar in triglycerider samt blodkärl, vatten och bindväv. Fettvävnad innehåller därför ca 7,5 kcal per gram. Kroppen lagrar främst fett i formen mättade fettsyror. Den vanligaste förekommande fettsyran är stearinsyra, men även enkelomättade fettsyror förekommer. 

Nedbrytning
Med tanke på att triglycerider är fettlösliga och mycket annat i kroppen vattenlösligt, behöver fett brytas ner, tas upp och omsättas på ett annorlunda sätt i jämförelse med glukos och aminosyror. Nedbrytning av triglycerider börjar redan i munhålan, om än beskedligt. Lipas som utsöndras från ytliga körtlar på tungan är speciellt aktivt hos spädbarn för att bryta ner de korta och medellånga fettsyrorna i bröstmjölken. Betydelsen av tunglipaset avtar med åldern och anses vara låg för vuxna. 

I magsäcken utsöndras en mindre mängd lipaser, men den sura miljön gör att det inte är någon större nedbrytning att tala om förutom en separation av fettdroppar till mindre enheter. Det egentliga nedbrytningen av triglycerider sker i tunntarmen. Målet med nedbrytningen är monoglycerider, fria fettsyror och glycerol. Lipaser utsöndras främst från bukspottskörteln, men även från tunntarmsepitelet. För att lipaserna ska komma åt bindningarna behövs galla. Triglyceridernas ankomst till tunntarmen triggar utsöndring av hormonet CCK (cholecystokinin). CCK stimulerar gallblåsan att insöndra galla som transporteras genom gallgången ner till tunntarmen. Väl i tunntarmen skapar galla tillsammans med aminosyror en hydrofob och en hydrofil ända, likt fosfolipiderna, och detta möjliggör emulgering av fettsyrorna. Lipaserna bryter ner fettsyrorna från glycerolen och lämnas ibland denna ensam, ibland lämnas en monoglycerid, det vill säga glycerol bunden till en fettsyra. Gallan har två alternativa vägar att ta vägen efter att ha utfört sitt arbete som emulgeringsmedel - antingen genom att reabsorberas eller genom att det binder till fibrer som transporterar galla ut från kroppen den naturliga vägen. Ett stort missförstånd inom näringslära är betydelsen av fibrernas effekter för vår hälsa. Att föra ut galla från kroppen sänker mängden kolesterol i kroppen, men ett sänkt totalkolesterol är i sig inget att eftersträva. Jag har skrivit mer om detta missförstånd här >>    

Gallblåsan

Upptag
Korta och medellånga fettsyror diffunderar enkelt genom tunntarmsväggen in till blodet. För monoglycerider, glycerol och långa fettsyror är upptaget något mer komplicerat. De binds ihop av galla i sfäriska molekyler vid namn miceller. Dessa miceller diffunderar in i tunntarmsväggen och fettsyror binds ihop med glycerolen eller monoglyceriderna och bildar på nytt triglycerider. Triglyceriderna, kolesterol och fosfolipider packas ihop tillsammans med proteiner till stora bollar som heter chylomikroner. Dessa chylomiktoner släpps ut i lymfsystemet och når blodet i närheten av hjärttrakten. Chylomikronerna flyter runt i blodet och triglyceriderna kan avlämnas vid celler för förbränning eller lagras och detta är hormonstyrt. Efter fibrernas extermt överdrivna hälsoeffekt närmar vi oss nu näringslärans andra stora missförstånd. Vilka regelbundna matvanor man har spelar stor roll för kroppens förmåga att ta hand om de triglycerider som färdas runt i blodet. Uppreglering av enzymsystemen samt ett lågt insulin ger en god fettförbränning och många triglycerider används därför. Detta resulterar i mindre fett i blodet. Alltså: att öka mängden fett i maten och hålla kolhydratintaget nere leder i de allra flesta fall till mindre fett i blodet. Om detta har jag skrivit här >>

Omsättning
Chylomikronerna färdas alltså runt i blodet och levern tar upp en del av dessa. Triglycerider från chylomikronerna eller egentillverkade triglycerider i levern används för att bygga VLDL. VLDL är en stor molekyl med en mycket låg densitet tack vare högt fettinnehåll. Utöver triglycerider innehåller VLDL kolesterol, lipoproteiner och fettlösliga vitaminer. VLDL betyder just Very Low Density Lipoprotein.

I takt med att VLDL lämnar av triglycerider ökar densiteten och molekyler övergår till LDL som då innehåller en större andel kolesterol. LDL är ingen hälsofarlig molekyl, men befinner den sig länge i blodet i en högst oxidativ miljö orsakad av framför allt socker och stärkelse - då kan LDL oxidera. Oxiderat LDL är en kolesterolform som definitivt inte är önskvärd. 

Såväl chylomikroner som VLDL kan alltså servera cellerna triglycerider. Enzymet lipoprotein lipas ansvarar för att bryta ner triglyceriderna till glycerol och fettsyror för transport in i cellerna. I muskelceller och andra celler som använder glycerol och fettsyror separat som energi sker ingen vidare tillbakabyggnad till triglycerider. I fettceller för lagring sätts emellertid glycerolen och fettsyrorna ihop igen. Fettceller är experter på att lagra stora mängder energi volymeffektivt. I fettcellerna finns enzymet HSL (hormone sensitive lipase) som bryter ner triglyceriderna och frisätter dessa till blodet igen i form av glycerol och fettsyror. HSL stimuleras av adrenalin och glukagon, men hämmas av insulin. Faktum är att insulinets hämmande effekt är väldigt stark och för en effektiv fettförbränning är därför låga insulinnivåer en nödvändighet.  

1. Inlagring som underhudsfett. 
Triglyceriders inlagring som underhudsfett är en djup överlevnadsfunktion hos oss människor. Personer med mer underhudsfett överlever en längre tid av svält jämfört med personer med mindre underhudsfett. Men i dagens västerländska samhälle förekommer ingen svält och fördelen av kroppsfettet finns därför inte. Normalt kroppsfett för män anges till 10-20% av kroppsvikten och för kvinnor 15-30%. Kvinnors högre siffror indikerar just att kroppsfett är mer centralt för kvinnors hälsa, välmående och beredskap att få barn. Kvinnors fettvävnad innehåller inte bara energi utan den producerar också hormoner där såväl för lågt som för högt kroppsfett rubbar kvinnors hormonbalans. Kryper kvinnors fettprocent ner mot 12-14% uteblir viss östrogenproduktion och mensen kan försvinna. Har en kvinna (även en man) för mycket kroppsfett tillverkas för mycket östrogen vilket kan öka risken för flera sjukdomar, bland annat metabolt syndrom och cancer. Det är normalt att fettprocenten ökar med åldern - inte för att det är normalt att lägga på sig mer fettmassa när man blir äldre utan för att muskelmassan minskar som ett svar på minskade mängder anabola hormoner i systemet. 

2. Inlagring som intramuskulärt fett
Triglycerider kan också lagras in som intramuskulärt fett, alltså inuti muskelcellerna. Detta fett utgör en viktig energidepå vid exempelvis idrottande när dessa fettsyror kan leverera större mängder energi relativt fort. Ungefär 150 gram intramuskulärt fett lagras in i människroppen, men mängden avgörs av mat- och träningsvanor. På lågkolhydratkost och regelbunden konditionsträning kan mängden tredubblas. Denna tredubbling kan jämföras med glykogenlagret som kan tredubblas vid kolhydratrik mat och regelbunden träning. 

3.Aerob förbränning genom Betaoxidation + Citronsyracykeln + Elektrontransportkedjan. 
Efter att fettsyrorna och glycerolen har separerats av HSL vid fettdepåerna färdas fettsyrorna bundna till transportproteinet albumin in i cellerna. Glycerol går in i glykolysens mellersta del och kan omvandlas till såväl glukos (uppåt) som pyruvat (nedåt). Fettsyrorna reagerar väl inne i cellen  med CoA (som för övrigt innehåller olika B-vitaminer) och förs till väggen till mitokondrien. Därefter reagerar fettsyran med transportmolekylen karnitin, en process som hämmas av malonyl-CoA, en produkt från lipogenesen (bildandet av fett från acetyl-CoA). Denna hämning är logisk då syftena med dessa två processer är motriktade - nedbrytning av fett respektive bildning av fett. Karnitinet "förbereder" fettsyran för nedbrytning. Karnitin reagerar främst med långa fettsyror. De korta och medellånga mer vattenlösliga fettsyrorna diffunderar in i mitokondrien till en större del utan inblandning av karnitin. Just karnitin och de enzymer som är inblandade i fettsyrornas reaktion med karnitin anses vara det mest hastighetsbegränsande steget i fettförbränningen. Det gäller utan tvekan vid sockerdrift, det vill säga när enzymerna för glukosförbränning är uppreglerade. Men när samtliga steg för fettförbränningen är uppreglerade (fettdrift på lågkolhydratkost) utgör inte karnitin-reaktionerna samma hastighetsbegränsning. Ändå finns det viss relevans i att långkedjade mättade fettsyror som behöver kanitin för transport in i mitokondroen förbränns svårare än korta och medellånga fettsyror. 

Beta-oxidationen är namnet på nedbrytningsprocessen av en fettsyra till acetyl-CoA. Ibland kallas processen fettsyrecykeln. Beta-oxidationen äger alltså rum inne i mitokondrien. Processen stimuleras av 5 faktorer: 

1) Högre andel fett i maten
2) MInskad insulin/glukagon-kvot
3) Minskad mängd glykogen
4) Uppreglering av enzymer och transportmolektyler, bland annat karnitin
5) Träningsintensitet

Beta-oxidationen består av 5 steg där slutprodukten är en avkluven 2-kolatomig acetyl-CoA. Resterande del av fettsyran genom en beta-oxidation på nytt tills hela fettsyran klyvts ner till acetyl-CoA. Varje acetyl-CoA ger 10 ATP i citronsyracykeln och hur stor mängd energi som utvinns av en fettsyra beror på fettsyrans längd. Utöver acetyl-CoA utvinns väteatomer som med coenzymerna FAD och NAD transporteras till elektrontransportkedjan för utvinning av ATP. 

Mitokondriens citronsyracykel är en serie biokemiska reaktioner som framför allt syftar till att tillverka samma elektronbärare (NADH+ och FADH2) som i sin tur i elektrontransportkedjan över mitokondriens membran genererar ATP. 

Citronsyracykeln:

Citric_acid_cycle_with_aconitate_2.svg

Citronsyracykeln startar och slutar med oxalättiksyra. Oxalättiksyra bildas också från pyruvat och eftersom acetyl-CoA också ombildas från fettsyror kommer påståendet att "Fett brinner i kolhydratens låga", dvs att det skulle behövas kolhydrater för att förbränna fett effektivt. Men som så många gånger är sanningen inte så enkel. Det är sant att det krävs konstant tillflöde av oxalättiksyra för att driva citronsyracykeln maximalt, men denna oxalättiksyra behöver inte komma från kolhydrater i maten, det kan komma från glukos som bildats genom glukoneogenesen i levern och njuren. Glukoneogenesen är emellertid utvecklad för att garantera ett normalt blodsocker och inte maximal drift av glykolysen eller citronsyracykeln vid hårt idrottande. Bland annat av den anledningen kan man anta att en strikt lågkolhydratkost inte leder till maximal prestation vid hårt idrottande. 

Avslutningsvis

Fett är kroppens mest energirika ämne och centralt i metabolismen. Fett har många viktiga funktionen utöver de rent metabola, men dessa är inte nämnda i denna text. Aerob förbränning av fettsyror är kroppens naturliga metabolism, men som nedregleras effektivt av socker- och stärkelserik mat som istället styr över metabolismen mot glukos. Här kan du läsa mer om glukosomsättningen >>. Beta-oxidation + citronsyracykeln + elektrontransportkedjan är kroppens bas med hög kapacitet aerob energiutvinning och en förutsättning för uthållighet. 

Människan är ju trots allt det uthålliga djuret!

namnteckning