Egy hosszabb sorozat veszi kezdetét a szénhidrátokkal kapcsolatos témákban. A korábbi írások erős frissítéssekkel, kiegészítésekkel jönnek új honlapunkra.
A glükóz a szénhidrát-anyagcsere legfontosabb molekulája, sőt, gyakorlatilag nem túlzás az élet egyik alapkövének tekinteni. A glükóz szén-dioxidból és vízből némi fény segítségével a zöld növényekben keletkezik, leginkább az elfogyasztott növényekkel, illetve azokból előállított élelmiszerekkel, ételekkel kerül a mi szervezetünkbe is.
NÉMI TÖRTÉNELEM
A glükózt először 1747-ben izolálta a mazsolából Andreas Marggraf német vegyész. Johann Tobias Lowitz 1792-ben fedezte fel a szőlőben a glükózt, és megkülönböztette, hogy különbözik a nádcukortól (szacharóztól). A glükóz kifejezést Jean Baptiste Dumas alkotta 1838-ban. A glükóz név a görög gleukos szóból jött, ami édes bort jelent. A molekula kémiai összetételének és szerkezetének helyes megértése nagyrészt Emil Fischer német kémikus nevéhez köthető, aki eredményeiért 1902-ben kémiai Nobel-díjat kapott. A szőlőcukor kutatása további sikereket is eredményezett, a glükóz metabolizmusának felfedezéséért Otto Meyerhof 1922-ben orvosi Nobel-díjat kapott. 1929-ben Hans von Euler-Chelpint és Arthur Harden kapott kémiai Nobel-díja „a cukor fermentációjával és az enzimek e folyamatban való részarányával kapcsolatos kutatásukért”. Még további két esetben született Nobel-díj a szőlőcukor anyagcseréjével kapcsolatos felfedezésekért.
HOL TALÁLKOZUNK GLÜKÓZZAL?
A glükóz előfordul önálló molekulaként, ezzel leginkább gyümölcsökben találkozhatunk. Gyorsan szívódik fel, hamar a véráramba jut, így a vércukorszintet is jelentősen emeli. E tekintetben fontos viszonyítási alap, a glikémiás index fogalma a tiszta glükózhoz viszonyított vércukorszint-e emelő hatást mutatja meg – a glükóznál ez értelemszerűen 100 A glükóznak van egy két molekulából álló változata (diszacharidja) is, ez a maltóz, (maltobióz vagy malátacukor), ami csírázó növényekben fordul elő. Szíves társul más cukormolekulákkal, leggyakoribb társa a fruktóz (gyümölcscukor), amellyel együtt alkotja a répacukor, nádcukor (szukróz, szacharóz) néven ismert édes molekulát. A glükóz biológiai jelentőségét adja, hogy nagyon barátkozó természetű más, nem szénhidrát típusú vegyületekkel is, amiatt szinte minden anyagcsere-folyamatban felbukkanhat valamilyen formában.
A glükóz másik csodálatos képessége, hogy hajlamos szép hosszú láncokba összerendeződni (ezt nevezzük idegenül polimerizációnak), és erre képes több módon is. Ha ez a nagy molekula nem elágazó, β(1→4) kötéseket tartalmazó egyenes lánc formában történik meg, akkor jön létre a cellulóz. Ez a változat fizikai és kémiai hatásoknak erősen ellenálló, számunkra gyakorlatilag emészthetetlen, nem tudunk energiát nyerni belőle. Ugyanakkor rostanyagként van számos kedvező hatása: lassítja a szénhidrátok (és bármi más) felszívódását, növeli a teltségérzetet, segíti az emésztőrendszerünk működését.
Másik, változata a keményítő, ebben α(1→4) kötések fordulnak elő, ami enyhén lépcsőzetes formát ad a láncnak. A keményítő cukor-lánca lehet spirális alakú (amilóz) vagy elágazó láncú (amilopektin). Az amilóz emészthető, de ez a folyamat lassú, ugyanis az emésztő enzim (amiláz) csak a lánc végét képes glükóz molekulánként nyesegetni. Ez eltart egy darabig, hiszen itt lánconként több ezer-tízezer molekula kapcsolódhat össze, így a vércukor szintjét egészen lassan emeli. Az amilopektin esetében a láncolat több helyen elágazik, ezeken az elágazási pontokon pedig szintén be tudnak kapcsolódni az enzimek a lebontásba, így jóval gyorsabban szabadulhat fel a tárult glükóz. A növényi keményítőben az elágazások 25-30 molekulánként találhatók, az állati és emberi szervezetben tárolt amilopektin (glikogén) nagyjából kétszer annyi elágazási pontot tartalmaz (8-12 molekulánként), emiatt egészen gyorsan szabadítható fel belőle a szükséges energia.
Amíg a cellulózt a növények első sorban szerkezeti okokból gyártják, a keményítő kifejezetten tápanyag-raktárként szolgál az élőlényekben. Nem mellesleg ezen tulajdonsága miatt fogyasztjuk mi is. Speciális változata a rezisztens keményítő (RS), amely az emberi emésztőrendszer számára nem hozzáférhető, gyakorlatilag diétás rostként viselkedik – a vastagbél baktériumai pedig előszeretettel alakítják át rövid láncú zsírsavakká (ecetsav, propionsav, vajsav). A rezisztens keményítőnek több típusa van. Az RS1 egyszerűen fizikailag nem hozzáférhető az emésztés számára (pl. magvak héjazatához kötődik), más változata (RS2) az enzimek számára jelentenek kihívást (magas amilóz-tartalmú keményítők), emiatt kisebb arányban tud hasznosulni. A rezisztens keményítők a zöld banán lisztjét leszámítva (amiben 10-15% RS található) kb. 3-5% arányban fordulnak elő a zabban és egyéb teljes kiőrlésű gabonafélékben, hüvelyesekben. A keményítő tartalmú élelmiszerek hevítése és hűtése eredményezheti, hogy a keményítő egy része rezisztens keményítővé (RS3) alakul, a legtöbb esetben ez is mindösszesen 1-5% arányban van jelen. Lehet még kémiai behatásokkal is némi rezisztens keményítőt előállítani (RS4), ez ma még nem igazán játszik szerepet az élelmezésben. A rezisztens keményítőknek nagy kultusza van manapság, de jó tudatosítani, hogy nem csodaszerekről van szó (ismét).
Általában az ételkészítési eljárások (főzés, sütés, feldarabolás, stb.) hozzáférhetőbbé, könnyebben felszívódóbbá teszik a keményítőt, ez a magasabb glikémiás indexben nyilvánul meg, de ezt az értéket befolyásolja az étel összetétele is (pl. a burgonyapüré és a zsírban kisütött burgonya glikémiás indexe azért erősen eltérő). A szénhidrátokkal kapcsolatos táplálkozási ajánlásokkal is fogunk a későbbiekben foglalkozni.
GLÜKÓZ A SZERVEZETBEN
Az emberi szervezetben a glükóz egy része szabadon is megtalálható, leginkább a vérben. Ez egy egészséges embernél 4-6 g mennyiséget jelent, testtömegtől, vércukorszinttől és egyéb tényezőktől függően. A szervezetünk nem csak a táplálékból származó glükózt használja, képes előállítani bizonyos aminosavak, egyes szénhidrátok (pl. galaktóz, fruktóz), néhány szerves sav (pl. tejsav), a zsírsavak glicerin részének felhasználásával is – ez a képesség jól jön akkor, ha nincs éppen kéznél szénhidrát-forrás. Ha pedig túl sok szénhidrát áll rendelkezésre, akkor szorgalmasan zsírrá alakítja és eltárolja – ami egyébként egy teljesen logikus lépés, ugyanis a zsír biológiailag könnyebben és gyakorlatilag korlátlan mennyiségben tárolható, amíg a glikogénről ez nem mondható el.
A fő glükóz raktáraink a májban és az izmokban találhatók. A tárolt glikogén a keményítő rokonságába tartozik, de annál jóval gyorsabban hozzáférhető. A máj testtömegtől függően kb. 60-100 g glikogént tárol, ez leginkább az akut energia-igény fedezetére szolgál: ha valami miatt hirtelen nagy kereslet lenne a glükózra akkor a máj a vérbe dobja a készleteinek egy részét (glikogenolízis), megakadályozva ezzel a vércukorszint kívánatos szint alá csökkenését. Egészséges anyagcsere mellett ez pontosan olyan mértékben történik, ami a vércukorszint normál tartományon belül tartásához elegendő, károsodott anyagcsere mellett viszont ez már nem működik, így az alacsony vércukorszintet rövid időn belül egy (akár extrém, 30-40 mmol/l) magas vércukorszint is válthatja. Bizonyos gyógyszerek szintén befolyásolhatják a glikogén kezelését. Az izmok glikogén-készlete csak saját használatra van, a többi szerv számára ez a készlet nem hozzáférhető (‘mer az izom egy önző dög).
A napi szénhidrát igény lényegében glükóz-szükségletet takar, ez nyugalmi állapotban nagyjából 100-150 g, ami testmozgás hatására jelentősen nőhet. Az anyagcserénk ugyanakkor igen rugalmas: ha a szükségesnél kevesebbet eszünk, akkor a szervezet a hiányzó mennyiséget kipótolja, ha meg többet, akkor azt zsírrá alakítva tárolja. A glükóz néhány szövettípus esetén (idegszövet, vörösvértestek) kizárólagos energiaforrásként működik (az agy képes ketontesteket is használni, de csak erős noszogatásra). A szervezet többi szerve és szövete alapjáraton döntően (kb. 60%-os arányban) zsírt használ az energia-igény fedezetére, komolyabb glükóz-felhasználás csak testmozgás alatt következik be. A mozgás esetén természetesen nem mindegy a forma és intenzitás, a kis fizikai terhelés esetén a zsír és szénhidrát a nyugalmi állapottól alig eltérő arányban vesz részt az energiaszükséglet fedezetére. Magasabb intenzitású sportoknál az intenzitástól, a mozgás időtartamától és az edzettségi állapottól függ a zsír/glikogén felhasználás aránya.
GLÜKÓZ ÉS MINDENFÉLE NYAVALYÁK
Mivel a szőlőcukor a szervezetünk energia-háztartásának az alapja és ezen túl mindenféle biokémiai folyamatban fel-felbukkan, komoly jelentősége van a vele kapcsolatos anyagcsere-problémáknak. A legismertebb vele kapcsolatos megbetegedés a cukorbetegség, ami igazából nem egyetlen betegség és nem is kifejezetten a glükóz problémája. A cukorbetegség alapvetően a vizeletben megjelenő cukorról kapta a nevét: a diabetes mellitus bőséges édes vizelet ürítését jelentette (ez nagyjából 10 mmol/l vércukorszint felett alakul ki). Azt hiszem hálásak lehetünk annak, hogy fejlődött az orvosi diagnosztika és nem kell kóstolgatni a páciensek vizeletét.
A cukorbetegségek közül egy az kifejezetten endokrinológiai eredetű – ez az 1-es típusú, más néven inzulin dependens verzió (IDDM vagy 1TDM néven láthatjuk), amikor a szervezet egy autoimmun folyamat következtében nem termel inzulint. Mivel az inzulin az anyagcsere egyik kritikus irányítója és a cukor anyagcserén kívül elég sok mindenre hat, a teljes inzulinhiány lényegében élettel össze nem egyeztethető állapot. Ennek jelenleg ismert egyetlen megoldása az inzulin pótlása. Itt említsük meg Frederick Banting, Charles Herbert Best, James Collip és John James Rickard Macleod nevét, akik 1922-ben sikeresen elvégezték az első kísérletet az inzulinpótlás alkalmazására, ez akkora eredmény volt, hogy már 1923-ban Nobel-díjat ért. A felfedezés pillanatok alatt elterjedt, Magyarországon 1923-ban kapta meg az első beteg az inzulint, 1924-től pedig elindult a gyártás is.
A gyakoribb változata nem inzulinfüggő cukorbetegség (NIDDM) vagy 2-es típusú cukorbetegség (2TDM), de ez az elnevezés elég megtévesztő, mondhatni piszok elavult. Az emelkedett vércukorszint csak egyetlen tünete és indikátora a sok közül annak az összetett anyagcsere-problémának. Az orvosok próbálkoztak a metabolikus szindróma, metabolikus X-szindróma kifejezéssel, de valahogy nem volt elég menő, így nem honosodott meg. Ma erről annyit tudunk, hogy nagy részben (de nem kizárólag) életmóddal összefüggő, igen összetett hormonális és anyagcsere-elváltozások együtteséről van szó, igen kiterjed, minden szervet és funkciót érintő következményekkel. Ez az állapot egyfajta spektrum szemléletben vizsgálható, a legenyhébb fokozatban az inzulin-rezisztencia (IR) állapot található, a csúcsán pedig az inzulintermelés összeomlásával járó állapot.
Az IR jelen pillanatban még nem önálló diagnosztikai kategória, az új BNO-11 sem nevesíti, bár vannak olyan tételek, amibe bele lehet préselni. A másik véglethez pedig: a közhiedelemmel ellentétben pedig a 2TDM NEM alakul át 1TDM formába, bár a külső inzulin-pótlás mindkettőnél szükséges, az inzulinhiányos 2TDM és a 1TDM igen jól elhatárolható egymástól (már csak az alkalmazott inzulin-mennyiségek révén). De erről még a későbbiekben lesz szó külön cikkekben, nem kicsit bonyolult a téma.
Van még néhány egyéb olyan betegség, ami a fentiekhez kapcsolható, a terhességi (gesztációs) cukorbetegség (GDM) leginkább a 2TDM mellé sorolgató, emellett vannak még egyéb, inzulintermeléshez, receptorokhoz és egyéb hatásbeli tényezőkhöz kapcsolódó állapotok. Egyszer majd erről is bővebben…
Ha tetszett az írás, oszd meg másokkal is. Véleményedet, hozzászólásodat a Facebook oldalunkon várjuk! A honlapon található anyagok, információk egyike sem irányul betegség vagy betegségek diagnosztizálására, és nem helyettesítik az egészségügyi szakemberrel történő konzultációt.
További cikkek szénhidrátok témában
FORRÁSOK
- Glucose. Wikipédia szócikk. LINK
- Langerhans-szigetek. Wikipédia szócikk. LINK
- Wang S, Li C, Copeland L, Niu Q, Wang S: Starch Retrogradation: A Comprehensive Review. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. 2015. 14/5. pp568–585. LINK
- Resistant Starch. Wikipédia szócikk. LINK
- Sajilata MG, Singhal RS,Kulkarni PR: Resistant Starch — A Review. A Comprehensive Review. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. 2016. 5/1. pp1-17. LINK
- Foster-Powell K, Holt SHA, Brand-Mille JC: International table of glycemic index and glycemic load values: Am J Clin Nutr. 2002;76:5–56. LINK
- Mawer R: 9 Foods That Are High in Resistant Starch. Authority Nutrition. 2016. LINK
- Wasserman DH: Four grams of glucose. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2009 Jan; 296(1):E11–E21. LINK
- Standards of Medical Care in Diabetes – 2021. American Diabetes Association. LINK