Forskning i fedtstoffers virkning giver håb om, at man kan styre det menneskelige stofskifte over mod mere fedtforbrænding – og dermed undgå livsstilssygdomme.
Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 4, 2007 og kan læses uden illustrationer, strukturer og ligninger herunder. Se relaterede artikler nederst på siden.
Af Lars I. Hellgren, Center for Biologisk Sekvensanalyse, BioCentrum-DTU, DTU
Fedtstoffers virkning på vores cellers funktion har i lang tid stået i skyggen af gen- og proteinforskning. Baggrunden er, at man har set på fedtstoffer (lipider) primært som en energikilde og en klasse af molekyler, der skaber et gunstigt miljø for proteinerne, men ikke som molekyler, der selv kan påvirke cellernes funktion. Billedet af lipider, som passive energibærere og matrix for de aktive proteiner, er nu i hurtig forandring. Nyere forskning viser nemlig, at forskellige typer af fedtstoffer kan regulere proteiners funktion, og at sammensætningen af fedt i kosten direkte kan styre aktiveringen af specifikke gener. Det betyder, at sammensætningen af det fedtstof, vi spiser, kan påvirke, i hvor høj grad vores celler »vælger« at forbrænde fedtstoffer i stedet for kulhydrater. Det giver meget spændende perspektiver, især i vores stræben efter at finde kostsammensætninger som kan nedsætte risikoen for, at man udvikler de store livsstilssygdomme. Det er en forskning i sin vorden, og vi mangler stadig beviser på, at det også virker på mennesker og ikke kun på dyr.
Hvad er fedt?
Når vi taler om fedtstoffer, mener vi for det meste molekyler, som er baserede på glycerol, hvortil der er esterbundet to eller tre fedtsyrer. Fedtsyrer danner acylkæder (figur 1). I vores kost udgøres omkring 95% af det samlede fedt af triacylglycerol, dvs. en glycerol med tre acylkæder. Resten af fedtet i kosten er hovedsageligt phosphoglycerider med to acylkæder, og så cholesterol.
Forskellen mellem de forskellige fedtstoffer består i, at fedtsyrerne har forskellig længde og forskellige antal dobbeltbindinger (figur 2 og faktaboks 1). Som det fremgår af faktaboks 1, inddeles fedtstofferne i de mættede, monoumættede og de flerumættede fedtstoffer. Dobbeltbindingerne har stor betydning for fedtstoffets tekniske og biologiske egenskaber. Den mest åbenlyse er indvirkningen på smeltepunktet. Smeltepunktet er meget vigtigt for den tekniske kvalitet, da det har stor betydning, både for smagsoplevelsen og strukturen i det færdige produkt. Dobbeltbindingernes indvirkning på smeltepunktet kan vi let illustrere ved at stille olivenolie og majsolie i køleskabet. Olivenolien bliver uklar og grumset, hvorimod majsolien ikke påvirkes af den lave temperatur. Begge olier domineres af triacylglycerol med 18 C fedtsyrer, men i olivenolien dominerer fedtsyren med en dobbeltbinding (oliesyre), hvorimod fedtsyren med to dobbeltbindinger (linolsyre) dominerer i majsolie. Den ekstra dobbeltbinding sænker smeltepunktet så meget, at majsolien er upåvirket ved +4ºC, hvorimod olivenolien er begyndt at størkne.
Forvirring om omega-3 eller omega–6 fedtsyrer
Den biologiske forskel er ikke lige så åbenlys, men lige så markant. Vi har alle hørt kostrådene om at undgå mættet fedt og forøge indtaget af monoumættet og flerumættet fedt for at forbedre vores cholesteroltal. Men placering af dobbeltbindingerne i de flerumættede fedtsyrer spiller også en vigtig rolle. Således ved vi i dag, at et øget indtag af de såkaldt langkædede w-3 fedtsyrer, som vi typisk finder i fede fisk eller i fiskeolie, har en gunstig virkning på blodtrykket og mængden af fedt i blodbanen, ligesom det nedsætter risikoen for visse former for hjertelidelser. Det er desuden bevist, at en del lidelser, som skyldes uhensigtsmæssige reaktioner i immunforsvaret, f.eks. en del gigtlidelser, også lindres ved et øget indtag af denne type af fedtsyrer.
Opdelingen af de flerumættede fedtsyrer i w-3 og w-6 fedtsyrer er baseret på dobbeltbindingernes placering i molekylet. Denne nomenklatur kan virke forvirrende, da den går helt i mod IUPACs anbefalinger om tilfælde ikke udgangspunkt i karboxylgruppen, men, som beskrevet i faktaboks 1, ift. methylenden af molekylet. Når vi taler om w-3, betyder det således, at den sidste dobbeltbinding er placeret 3 C-atomer fra methylenden, og w-6 at den er placeret 6 C fra methylenden.
Hvorfor opdele i omega-3 og omega-6?
Som beskrevet i faktaboks 2 kan vi mennesker ikke indsætte eller lave om på dobbeltbindingernes position længere væk fra karboxylgruppen end 9 C-atomer. Da vi mangler evnen til at syntetisere fedtsyrer med dobbeltbindinger længere ned i molekylet, og de er nødvendige for vores overlevelse og sundhed, skal vi indtage disse med kosten. De udgør derfor de essentielle fedtsyrer.Den største kilde til w-6 fedtsyrerne er vegetabilske spiseolier (majsolie, sojaolie, solsikkeolie), der indeholder store mængder af linolsyre (Dcis9,12 octadekadiensyre).
Den vigtigste kilde til de langkædede w-3 fedtsyrer er fede fisk og/eller fiskeolier. Selvom der findes en 18 C-atomer lang w-3 fedtsyre (Dcis9,12,15 octadekatriensyre, a-linolensyre) i en del vegetabilske olier, er det de 20 og 22 C lange fedtsyrer (som kaldes EPA og DHA), vi har brug for. Vi kan omdanne a-linolensyre til EPA og DHA i stofskiftet, men dette er normalt en meget ineffektiv proces. Årsagen er, at vi bruger samme enzymsystem til at forlænge og desaturere både a-linolensyre og linolsyre. En normal dansk kost indeholder store mængder linolsyre, men relativt lidt a-linolensyre. Linolsyren kommer derfor til at virke som en inhbitor af a-linolensyrens forlængelse og desaturering. Under disse forhold vil et forøget indtag af a-linolensyre ikke hjælpe nævneværdigt på koncentrationen af DHA og EPA i vores celler. For virkelig at forøge indholdet af langkædede w-3 fedtsyrer er vi nødt til at spise produkter, der indeholder disse fedtsyrer. Det er en vigtig pointe, da der findes eksempler på fødevarevirksomheder, som forøger indholdet af a-linolensyre, og markedsfører produktet som w-3 rigt.
Det er rigtigt, ud fra kemisk synspunkt, men man vil ikke opnå de gunstige virkninger ved at spise dette produkt, som man opnår ved at spise produkter, der er rige på de langkædede w-3 fedtsyrer.
Hvorfor påvirker omega-3 eller omega–6 fedtsyrer sundheden forskelligt?
Der er ikke et enkelt svar på, hvorfor det har så stor betydning, hvor den sidste dobbeltbinding sidder i kæden. Den nyere forskning viser, at de to fedtsyrefamilier adskiller sig i effekt på en hel række forskellige biologiske funktioner.
Effekten på betændelsestilstand
Flerumættede 20 C fedtsyrer, som arakidonsyre og EPA, omdannes til en gruppe hormonlignende stoffer, som kaldes eikosanoider. De virker som signalmolekyler med stor betydning, bl.a. ved blodstørkning og ved udvikling af betændelsestilstand. De eikosanoider, som dannes fra w-6 fedtsyren arakidonsyre, har en meget stærk stimulerende virkning på blodstørkningen, hvorimod de, som dannes fra w-3 fedtsyren, har en meget svagere virkning. Da et hjertetilfælde forårsages af, at blodstørkningen aktiveres i et af de kar, som forsyner hjertet med oxygen, betyder det, at risikoen for at der dannes en blodprop nedsættes, når man erstatter en del w-6 fedtsyrer med w-3. Eikosanoider som dannes fra w-6 fedtsyrerne stimulerer også udvikling af betændelse (inflammation). Inflammation er en livsvigtig proces, som immunforsvaret sætter i gang, når det opdager invaderende sygdomsdannende mikroorganismer, og w-6 eikosanoiderne agerer som vigtige signalmolekyler i denne proces. De sidste par år har man opdaget, at fedme forårsager aktivering af en betændelsestilstand på lavt blus, selv når der ikke er behov for det. Denne uhensigtsmæssige kroniske betændelsestilstand får meget alvorlige konsekvenser i form af udvikling af hjerte- og karsygdomme og andre livsstilssygdomme. Da udviklingen af betændelsestilstanden stimuleres af w-6 eikosanoider, og w-3 eikosanoiderne ikke har denne effekt, kan man nedsætte risikoen for dette ved at udskifte en del af w-6 fedtsyrerne i kosten med w-3 fedtsyrer. Ved at modvirke en kronisk betændelsestilstand vil man nedsætte risikoen for at udvikle hjerte- og karsygdomme.
Indvirkning på genaktivering.
Fedtsyrerne kan også påvirke på vores sundhed ved direkte at indvirke på, hvilke gener som er aktive i cellerne. Aktivering af gener sker typisk ved at særskilte proteiner binder til et stykke DNA, som ligger uden for selve genet. Denne del kaldes promotorsekvens, og de proteiner, som binder her, afgør om generne skal aflæses og derefter producere det protein, som genet koder for. Proteiner som regulerer aktiviteten af gener kaldes for transskriptionsfaktorer. Nogle aktiveres af de flerumættede fedtsyrer, så det er de flerumættede fedtsyrer, der bestemmer om specifikke gener aktiveres. Det mest interessante i denne sammenhæng er, at de transskriptionsfaktorer, som styres af flerumættede fedtsyrer, på forskellig vis er involveret i regulering af fedtforbrændingen/stofskiftet eller indgår i dannelsen af fedtsyrer i organismen.
Studier i mus har vist, at øget indtag af w-3 fedtsyre øger produktionen af enzymer, som er involveret i fedtsyreforbrænding, og nedsætter produktionen af dem, der er involveret i syntese af fedtsyrer. w-6 fedtsyrerne kan også aktivere fedtforbrændingen, men ikke lige så effektivt som w-3 fedtsyrerne. Denne virkning er en del af forklaringen på, at fiskeolie i dag bruges som et supplement til lægemidler ved behandling af patienter med for høj koncentration af blodfedt. Da fiskeolien fører til øget forbrænding og nedsat syntese af fedtsyrer i leveren, falder fedtkoncentrationen i blodbanen.
Kan omega-3 fedt påvirke akkumulering af fedt i organer
Ophobning af fedt i lever og muskler er en vigtig risikofaktor for udvikling af type-2 diabetes, og det er vist, at overvægt ofte fører til fedtakkumulering i hjertet, hvilket forøger risikoen for hjertesvigt. Muligheden for at man ved sit valg af kostfedt kan styre aktiveringen af generne, så stofskiftet styres over til øget fedtforbrug, er derfor meget interessant. Selvom det er blevet vist, at det kan gøres i gnavere, mangler der stadigt evidens for, at dette også sker i mennesket.
Måske vil vi inden for den nærmeste fremtid få flere beviser for, at vi ved hjælp af kosten kan styre stofskiftet mod et større forbrug af fedt. Det vil i så fald danne grundlag for et nyt paradigme for, hvordan kosten systematisk kan bruges til at styre vores grundlæggende fysiologi.
Hvordan fedt i kosten påvirker immunsystemets funktion og regulering af stofskiftet, er vigtige forskningsområder for Ernæringsimmunologi-gruppen i Center for Biologisk Sekvensanalyse på BioCentrum-DTU. DTUs bachelorprogram i Sundhed og Produktion tilbyder også en bacheloruddannelse, der er rettet mod at kunne udnytte den forøgede viden omkring kostens fysiologiske virkninger til udvikling af nye sundhedsfremmende fødevarer.
Kilder
Om fedtsyrers betydning for genregulering:
Sampath H, Ntambi JM. Polyunsaturated fatty acid regulation of genes of lipid metabolism. Annual Review in Nutrition. 2005;25:317-40.
Om w-3 og w-6 fedtsyrers betydning for sygdomsudvikling:
Calder PC. n-3 polyunsaturated fatty acids, inflammation, and inflammatory diseases. Am J Clin Nutr. 2006 Jun;83:1505S-19S.
Faktaboks 1. Forskellige fedtsyrer
I højere planter og i dyr dominerer fedtsyrer med en længde mellem 14 og 22 C-atomer. Disse indeholder mellem 0 og 6 dobbeltbindinger, som kan være placeret i forskellige positioner i fedtsyrekæden. Fedtsyrer uden dobbeltbindinger kaldes for mættede fedtsyrer, og fedtsyrer som indeholder dobbeltbindinger kaldes for umættede. Dobbeltbindingerne er normalt i cis-konfiguration, hvilket betyder, at hver dobbeltbinding forårsager et »knæk« i den alifatiske kæde, som sænker smeltepunktet for fedtsyren. Hvis dobbeltbindingerne i stedet sidder i trans-konfiguration, opstår ikke et lige så stort »knæk« i kæden, hvilket betyder, at disse fedtsyrer har et højere smeltepunkt. Tidligere blev denne egenskab udnyttet ved, at man partielt hærdede umættede vegetabilske olier for at kunne udnytte dem til produktion af faste spisefedtstoffer. Da der i dag er stærk evidens for, at partielt hærdede vegetabilske olier har en meget ugunstig indvirkning på sundheden, er denne type af fedtstoffer nu udfasede fra det danske marked. Figur 2 viser eksempler på nogle af de mest almindelige fedtsyrer.
Faktaboks 2. Omega-3 og omega-6 fedtsyrer
Inddelingen af de polyumættede fedtsyrer i w-3 eller w-6 fedtsyrer tager udgangspunkt i afstanden fra den sidste dobbeltbinding til molekylets methylende. Baggrunden for denne inddeling er, at pattedyr ikke kan indsætte nye dobbeltbindinger længere ned end position 9 fra karboxylsyregruppen. Vi kan dog metabolisere de vegetabilske 18 C fedtsyrer fra føden til de mere langkædede polyumættede fedtsyrer ved at elongere og desaturere dem. Elongeringen sker ved, at der påsættes 2 C-atomer i karboxylenden, og desaturering sker ved, at vi kan indsætte nye dobbeltbindinger i position 9, 6 og 5 fra karboxylenden. Det betyder, at når vi spiser den vegetabilske w-6 fedtsyre linolsyre, som har 18 C-atomer og dobbeltbindinger i position 9 og 12, kan vi omsætte den til den vigtigste langkædede polyumættede w-6 fedtsyre, arakidonsyre (20 C, 4 dobbeltbindinger i position 5, 8, 11, 14), men vi kan aldrig lave den om til andre fedtsyrer end w-6 typen. På samme måde kan de w-3 fedtsyrer, vi får sammen med maden, kun bruges som substrat til syntese af andre w-3 fedtsyrer (se figur). Derfor hører w-6 og w-3 fedtsyrerne til forskellige fedtsyrefamilier, og det er livsnødvendigt, at vi spiser begge typer.
Figur 1. De dominerende typer af lipider i føden. Fra venstre til højre: en triacylglycerol (eller triglycerid), en phosphoglycerid samt cholesterol.
Figur 2. Forskellige fedtsyrer. Fra venstre til højre: Palmitinsyre (hexadekansyre)- en fedtsyre som er almindelig i både dyrisk og vegetabilsk væv. Linolsyre (Dcis9,12 octadekansyre) – dominerer i mange vegetabilske olier, men er også almindelig i dyrisk væv. Arakidonsyre (Dcis5,8,11,14 eikosatetraensyre) – den dominerende langkædede polyumættede w-6 fedtsyre i dyrisk væv, findes ikke i højere planter. DHA (Dcis5,8,11,14 docosahexaensyre) – en af de dominerende langkædede w-3 fedtsyrer, findes ikke i planter.
