Az inzulin és a zsírtárolás

A zsírszövet a szervezet energiaforgalmának egyik központi szerve, amelyben a felszívási folyamattal egyidőben a raktározás, a posztabszorptív időszakban (éhgyomori állapot) a mobilizálás dominál.

  • Mivel (még a napi 5-6 alkalomra elosztott tápanyagbevitel esetén is) a táplálkozás idején és azt követően alacsonyabb a pillanatnyi energiaigény, mint amit a felszívott tápanyagok biztosítanak real-time, minden egyes táplálékbevitel eredménye zsírraktározás (mivel a glikogénraktárak kapacitása véges), és majd a későbbiekben történik meg a felhasználás (már amennyiben az szükséges, és nincs elárasztva a szervezet folyamatosan felesleges tápanyagokkal).

Az inzulin
(lenyíló, katt ide!)

Az inzulin mindhárom makrotápanyag, tehát a zsír, a szénhidrát és a fehérje anyagcseréjére is hatással van.

Zsírtárolás a tápanyagokból
(lenyíló, katt ide!)

A zsírraktározás oka az inzulin?

Az inzulin a zsírtárolásra (zsírdepozíció) is hat, de az ok-okozati összefüggés nem pont az, mint amit mainstream (és az "egészségestáplálkozás" üzlet) áraszt magából: "Éppen emiatt azok az ételek amelyek hirtelen nagy inzulin reakciót váltanak ki, általában azok az elhízásért felelősek."

Egyetlen hormonon múlna, hogy elhízunk vagy nem? A kérdésfeltevésnek ez az iránya, és a jelen téma szempontjából irreleváns, hogy a kóros elhízás inzulinrezisztenciát, és más problémákat okoz. A kérdés csak az, hogy önmagában az inzulin (bármilyen, az egészséges szervezetben előforduló szintje) okozhatja e azt, hogy a szervezet jelentős mennyiségű zsírt tárol el.

  • Érdekes adalék így az elejére, hogy kimutatták, hogy a hízáskor felszaporodó viszcerális zsírszövet mennyisége a kóros gyulladással és az inzulinrezisztenciával korrelál (Hamdy és munkatársai, 2006), míg a bőr alatti zsírszövet lényegében (nem csak elhelyezkedésében) különbözik a viszcerális zsírszövettől, és olyan anyagokat termel, amelyek szisztémásan javíthatják a glükózanyagcserét (Tran és munkatársai, 2008).
  • Vagyis az izmokat elfedő (normális mennyiségű) zsírszövet ellen annyira nem is érdemes küzdeni (éljen a fitness-ipar).

A zsírtárolás és az inzulin kapcsolata a sárga oldal egyik cikkében megjelent állítások tükrében:

Inzulinrezisztencia és zsírtárolás

Valóban? Induljunk ki abból az általában (legalábbis kezdetben) jellemző állapotból, hogy egészségesek vagyunk. Tehát akkor, ha jó az inzulinérzékenység, akkor akár a napi tápanyagszükséglet 3x-osát jelentő tápanyagbevitel mellett is felveszi az izom a glükóz nagy részét, és nem zsírként tárolódik? Aligha! A glikogén szintje az izomban (és a májban is) korlátozott, így ha többet zabál valaki, mint a szükséglete, akkor a felesleg zsírban tárolódik (mert máshogy nem tud), inzulinérzékenység ide vagy oda.

Önmagában attól, hogy inzulinrezisztencia van, nem fokozódhat a zsírtárolás volumene, mivel a semmiből még inzulinrezisztenciában sem lehet zsírt szintetizálni. Továbbá a zsírtárolás sebessége sem fokozódhat a glükózból, hiszen az inzulin által kihelyezendő GLUT-4 traszporterek nem aktiválódnak, mivel a zsírsejt éppen az inzulinrezisztencia miatt nem reagál az inzulinra (vagy inkább nem a normál működésnek megfelelően reagál rá).

  • Ilyenkor a megemelkedett inzulinszint hatására az inzulint kis affinitással kötni képes IGF-1 és hibrid receptorok megkötik az inzulint is, és másodlagos receptorhatásként metabolikus válaszokat is kiváltanak (ezért tud az inzulin mégis némi hatást kifejteni a glükóztranszportra inzulinrezisztenciában is, de csak akkor, ha nagyon magas az inzulinszint).
  • Az elsődleges receptorhatás azonban ebben a kontextusban (tápanyagtúlkínálat és a fizikai igénybevétel hiánya) a zsírsejtek számának fokozódása (ti. ez is anabolikus hatás, nem csak az izomnövekedés), hogy legyen hova tárolni a várhatóan tovább érkező felesleges tápanyagokat. Az inzulin/IGF-1 jelátvitel hatásos adipogenezis aktivátor (Sugii és munkatársai, 2009; Sakaue és munkatársai, 1998).

A glükóz zsírsejtbe jutásának sebessége inzulinrezisztenciában alapszinten marad (GLUT-1 és a minimális IGF-1/hibrid receptor hatás), de ettől még a felesleges tápanyagok végül ugyanúgy zsírban kerülnek tárolásra, csak amíg ez megtörténik, addig megemelkedve marad a vércukorszint, és következményesen az inzulinszint is. És ez az, ami káros, de a zsírosodás volumenét ez nem befolyásolja, csak az, hogy a túlzabálás krónikus marad, ahogy az volt előtte is.

  • Hyperinzulinaemiában ugyan nő a májban a lipogenezisben résztvevő enzimek aktivitása, de a képződő VLDL lipoproteinekből a zsírsavak zsírsejtekbe való bejutásának sebessége ettől nem fokozódik, hiszen a zsírszövetben a vérben keringő lipoproteinekből történő zsírsavkinyerést az az inzulin által serkentett lipoprotein lipáz végzi, amelynek aktivitása inzulinrezisztenciában csökken.
  • Ennek a következménye értelemszerűen nem a zsírtárolás sebességének fokozódása, hanem károsodik az emésztésből érkező kilomikronok, valamint a májban képződő VLDL távozása a keringésből.

Miért fokozódhat mégis a zsírosodás inzulinrezisztenciában?

Általánosan elfogadott, hogy az inzulinrezisztencia (a csökkent glükóztolerancia) fokozza a zsírtárolást, de hogyan is? Inzulinrezisztencia van, vagyis az inzulin nincs is játékban (arról fentebb a zsírtárolás lenyílóban, hogy a zsírsejt hogyan fogadja a glükózt inzulin nélkül is, akár egészséges, akár elhízott, inzulinrezisztens emberben).

  • Most akkor valójában az inzulinrezisztencia fokozza a zsírtárolást, vagy csak a kövér ember zsírosodik tovább a túlzabálás miatt, ahogy zsírosodott addig is, amíg nem volt inzulinrezisztens?
  • Nyilván megváltozik a sejtek működése, de egy inzulinrezisztens ember sem képes zsírosodni, ha kevesebb a tápanyagbevitele, mint az igénye, hiszen részben ezen alapszik a kapcsolódó életmódváltás (a diéta) is.

Eleve attól lett kövér, hogy túl magas volt a tápanyagbevitele az aktuális szükségletéhez képest, és ez így marad inzulinrezisztenciában is.

  • Tápanyagegyensúly anyagcserebetegségek esetén is van, lehet, hogy ez szokatlanul alacsony lesz, de az ember akkor sem a perpetuum mobile, kell a szervezet számára energia, és annál létezik kevesebb bevitel is.

A lehetséges magyarázat

Túlsúlyos emberekben a súlyfelesleghez fokozott miosztatin expresszió és emelkedett szérum miosztatin szint társul (Hittel és munkatársai, 2009).

  • A miosztatin aktivin IIb típusú receptorhoz történő kötődése kölcsönhatáshoz vezet az I típusú ALK4 vagy ALK5 receptorral, ami az SMAD2/3 transzkripciós faktorok foszforilációját és aktiválását eredményezi (Sartori és munkatársai, 2014). A SMAD2/3 gén pedig negatívan regulálja az izomtömeget (Schiaffino és munkatársai, 2013).
  • A csökkenő izomtömeg pedig még alacsonyabb energiabevitelt igényel(ne), azaz csökken a kalóriaégetés. Csakhogy az elhízott ember zabál tovább, ahogy addig is, csak egyre kevesebb izomtömeg és aktivitás mellett, így egyre több a feleslegesen bevitt kalória, amitől tovább nő a test zsírkészlete.

Ezen kívül, amikor az inzulinrezisztencia hatására az inzulin szintje a fiziológiást meghaladja (hyperinzulinaemia), az fokozza a SREBP-1c (sterol regulatory element binding protein-1c) expresszióját a májban, ahol a glükóztranszport nem áll inzulinszabályozás alatt (inzulin independens GLUT-2 transzporter). Ezt a lipogenezisben résztvevő enzimek: a zsírsavszintetáz és az acetil-KoA karboxiláz aktivációja követi.

  • Ezek az enzimek kulcselemei a de novo lipidszintézisnek is a májban (Yahagi és munkatársai, 2002), és az aktivációjukat kiváltó SREBP-1c szintézisét a májban az inzulin szabályozza (Shimomura és munkatársai, 2000; Foufelle és Ferre, 2002).
  • A de novo lipidszintézis fokozódása a lipidoxidációt a lipidtárolás felé tolja el, így nő a VLDL (zsírszállító lipoprotein) részecskék számára rendelkezésre álló triglicerid mennyisége (Lewis és munkatársai, 2002). De ez is csak akkor, ha továbbra is el van árasztva a szervezet felesleges tápanyagokkal, aminek következménye a magas vérzsírszint (posztprandiális triglyceridaemia) is, mivel a csökkent inzulinhatás miatt a lipoprotein lipáz kevésbé teszi feldolgozhatóvá a trigliceridben gazdag lipoproteineket.

  • De nem az inzulin a "bűnös", hanem a túlzabálás. Egy egészséges emberben a fiziológiás inzulinszint éppen gátolja a VLDL felhalmozódását és szekrécióját a májsejtekben (Chirieac és munkatársai, 2000; Lin és munkatársai, 1995).

Irányított ligand-receptor kötés

Lehet, hogy a célunk az, hogy az izomsejtek receptoraira kötődjön az inzulin, a valóság viszont az, hogy ha van inzulin a vérben, akkor azt megköti a zsírsejtek receptora is, egy mondattal előtte ez még a cikk írójának is megvolt: "... az inzulin nem válogat, a szabad helyet fogja választani!" Pontosan így van, és mivel a "szerzett" inzulinrezisztencia (vagyis amikor van elég inzulin a vérben, csak arra nem reagálnak a sejtek megfelelően) valójában a sejtmembránon kialakuló receptorhiány útján jelentkezik elsősorban (lásd inzulin lenyíló), így a vázizom- és a zsírsejt vagy egyszerre érzékeny az inzulinra, vagy mindkettő érzéketlen (ugyanaz a mechanizmus).

  • Az inzulinrezisztencia jellemzője, hogy míg az inzulin termelődése rendszerint normális, az inzulin hatása nem megfelelő, melynek leggyakoribb oka az inzulinreceptor hibás működése. A receptor α-alegységének egy olyan mutációja, amelynek során az inzulin és a receptor közti kötés stabillá válik, és ezért az inzulin nem válik le a receptorról a savi pH-n. Ennek következtében túlságosan sok inzulin-receptor komplex bomlik le (ahelyett, hogy a levált receptor visszahelyeződne a sejtmembránba), a sejtmembránon receptorhiány keletkezik, és ez végül inzulinrezisztenciához vezet. Genetikai és nem genetikai tényezők kombinációja okozza, melyek inzulinrezisztenciához és relatív inzulinhiányhoz vezetnek. A pontos genetikai háttér nem ismert, de intenzív vizsgálatok tárgya. A nem genetikai tényezők közé tartozik az idősebb életkor, a magas kalóriabevitel, a túlsúly, a centrális típusú elhízás és az ülő életmód.
  • Egy elmélet szerint oxidatív stressz hatására a jelátviteli kaszkádban az inzulin-receptor-szubsztrát-1-en (IRS-1) a normális tirozin foszforiláció helyett szerin foszforiláció jön létre, ami zavart okoz a normális jelátvitelben, és inzulinrezisztenciához vezethet (Wittmann, 2013).

Az már csak kötözködés, hogy az inzulin nem transzportmolekula, hanem hormon, jelmolekula, így nem szállít semmit, csak jelet a receptorba, hogy aktiválódjon és kiváltsa a receptorhatást (már ha van aktiválható receptor). Bővebben itt.

Az igazán rossz hír az inzulin=zsír hívőknek az, hogy a zsírsejtek felveszik a glükózt inzulin nélkül is (GLUT-1), és még csak magas vércukorszint sem szükséges ehhez, csak hogy legyen jelen valamennyi többlet a vérben. Továbbá az se túl kedvező hír, hogy inzulin hiányában is aktiválódik a zsírsavszintézist megindító enzim, az acetil-KoA-karboxiláz (az acetil-KoA citoplazmába történő transzportjában részt vevő citrát allosztérikusan aktiválja).

Időzítés és GI

És a nap többi részében (vagy az edzés nélküli napokon), ha már megteltek a glikogénraktárak, akkor vajon hova kerülnek a (tápanyagigényen felül) bevitt alacsony Glikémiás Indexű (GI) szénhidrátok, alacsony inzulinszint mellett, lassan felszívódva? Ha megteltek az izom (és a máj) glikogénraktárai, akkor nem kerül oda több glikogén se gyorsan, se lassan felszívódva. Viszont megy zsírba. Lassan.

Egy egészséges, a tápanyagigényének megfelelően és kiegyensúlyozottan táplálkozó ember esetén a vércukor- és inzulinszint mindig a fiziológiás értékeken belül marad (bármikor és bármilyen GI-ű, vagy az új őrület szerint glikémiás terhelésű is legyen a tápanyag).

  • Mai ismereteink szerint a δ-sejtben termelt szomatosztatin a szekréciós ingerekre bekövetkező túlságosan nagy inzulin- és glukagonelválasztástól védi a szervezetet, a hormonszint-ingadozások amplitúdóját csillapítja, megakadályozza mind az inzulin-, mind pedig a glukagonelválasztás (és a következményes anyagcsere-elváltozások) szükséges mértéket meghaladó "túllövését" (Fonyó, 2011).

Viszont az igényeket krónikusan meghaladó tápanyagbevitel miatt végül inzulinrezisztenssé vált személynél valóban érdemes odafigyelni (ha a mennyiség már rendben van) az emésztés és felszívódás sebességére is, mivel alapesetben jórészt csak a GLUT-1 transzporterek csökkenthetik a vércukorszintet, és ezzel együtt az inzulinszintet, a glükóztranszport sebességének érdemi növekedésére nem lehet számítani a sejtek felé, valamint a lipoprotein lipáz enzim aktivitása nem tud fokozódni, így a lipoproteinek vérből történő eltávolítása sem.

  • Ekkor van kiemelt szerepe a testmozgásnak, mivel az izomsejtben az izomaktivitás önmagában, inzulintól függetlenül is a GLUT-4 áthelyezésével jár, így a glükóztranszport inzulinrezisztenciában is fokozódhat (ráadásul a vázizomban erősebb is ez az inger, mint az inzuliné), ill. a lipoprotein lipáz aktivitás is fokozódik.

Mi a tanulság?

Elsősorban az, hogy az izom- és a zsírsejt is fel tudja venni a glükózt inzulin nélkül is (inzulin independens GLUT-1 transzportereken), mégpedig nagy affinitással, ami azt jelenti, hogy alacsony glükózszint mellett is. Az izomban ez jelentősebb, mint a zsírsejtben, ugyanakkor az izomsejtben korlátozott (a glikogénraktározás korlátja miatt), míg a zsírsejtben gyakorlatilag korlátlan.

  • A sok zsírt tartalmazó zsírsejtek számbeli növekedésre (hiperplázia) is képesek. A zsírsejtek differenciálódása differenciálatlan kötőszöveti sejtekből (szemben a sok évtizeden át uralkodó nézettel) az egész életen keresztül folyik (Fonyó, 2011).

Ez a gyakorlatban azt jelenti, hogy inzulinszinttől és a bevitt tápanyag GI-étől függetlenül korlátlan volumenben képződhet zsír, ha magasabb a tápanyagbevitel, mint a szükséglet.

  • Mindegy, hogy a feleslegben bevitt glükózt (vagy az abból a máj által szintetizált zsírt) a zsírsejtek magas inzulinszint mellett gyorsan, rövid idő alatt, vagy "lassú" szénhidrátokat fogyasztva, alacsony inzulinszint mellett lassan, hosszabb idő alatt tárolják el. 20 kg zsír az 20 kg zsír, akkor is ha lassan, és akkor is, ha gyorsan szintetizálódott.

Mindebből arra a következtetésre juthatunk, hogy az inzulin nem a zsírtárolás volumenét szabályozza, hanem a sebességét (rezisztensekben azt sem igazán).

  • Vagyis, ha nem akarunk elhízni, akkor nem a tápanyagok GI-jét és a tápanyagbevitel időpontjait kell monitorozni, hanem az össz. tápanyagbevitel mennyiségét, mert magas inzulinszint és inzulintüskék nélkül is zsírban rakódik le a feleslegben bevitt tápanyag. Míg megfelelő mennyiségű táplálkozás mellett, a tápanyagfelvételkor így is, úgy is tárolódó zsír később felhasználásra kerülhet.
Kapcsolat: natstrength@gmail.com