Elintasosairaudet ja evoluutio

Tämä kirjoitus taustoittaa edellisen 3-osaisen, Kitkerä totuus sokerista, kirjoitussarjan syntyä. Sitä hahmotellessa alkoi muodostua kuva siinä esitettyjen sairauksien yhteisistä tekijöistä. Nimesin ne Pahaksi kolmiyhteydeksi ja itse asiassa tämä allaoleva kuva oli syntynyt jo ennen kirjoittamista. Nyt kiinnostaa lähinnä se, miten ja miksi ihmisten metabolia ajautuu sivuraiteille ja johtaa sairauksiin näiden tekijöiden vaikutuksesta?

Aikaisemmassa kirjoitussarjassani, Insuliiniresistenssi – kaikkien elintasosairauksien äiti, keskiössä oli insuliiniresistenssi. Nyt näyttää kuitenkin siltä, että se ei olekaan elintasosairauksien perimmäinen syy. Oikea syy löytyy nykyajan elämäntavoista (3S), joiden seurausta insuliiniresistenssi ja muut nykyajan sairauksien aiheuttajat ovat. Insuliiniresistenssin rinnalle ja jopa sen ohi nousevat nyt fruktoosi, hypoksia (happivajaus) ja linolihapon (yleisin omega-6 siemenöljy) hajoamistuotteet (mm. 4-HNE, OXLAM). Warburgin efektin ajateltiin aikaisemmin johtuvan siitä, että solun mitokondriot olisivat vaurioituneet eivätkä sen vuoksi pystyisi tuottamaan riittävästi energiaa ja siksi solu ottaa käyttöön glukoosiin perustuvan, hapettoman soluhengityksen. Tätä pidettiin syövän tunnusmerkkinä. Näin itsekin uskoin vielä muutama vuosi sitten. Nykytiedon mukaan tämä kuitenkin tapahtuu, vaikka mitokondrioiden käytettävissä on aivan tarpeeksi happea – solu siirtyy käyttämään sokeria (glukoosi) muiden tekijöiden vaikutuksesta. Kenties Pahan kolmiyhteyden tekijöiden laukaisemana? Ja näyttäisi siltä, että Warburgin efekti on mukana myös muiden sairauksien kuin vain syövän synnyssä (1, 2).

Solutasolla muutokset näyttävät tältä (ao. kuva). Ja Warburgin efektin käynnistävänä tekijänä toimii fruktoosi (3), kenties pahin Pahan kolmiyhteyden jäsenistä.

Evoluutio ja talviuni

Mikä onkaan eläimelle kovempi koettelemus kuin talviuni? Tämän yhdistämiseksi 3S-kuvaan riitti sanan hibernation (talviuni) esittäminen Google Geminille yhdessä Pahan kolmiyhteyden tekijöiden kanssa. Näyttää nimittäin siltä, että ylläolevalla 3S kalvolla esitetyt tekijät ovat sellaisia, joita horrostamiseen kykenevät eläimet käynnistävät tarkoituksella nukahtaakseen talviuneen: ne ahmivat fruktoosipitoisia marjoja lihottaakseen itsensä ja ne vähentävät hapen kulutusta, minkä seurauksena solut ryhtyvät tuottamaan energian sokerista (glukoosi) ilman happea. Näin ne pääsevät happea ja ravinteita säästävään tilaan, jossa lihottavat itseään ja josta sitten vaihtavat takaisin rasvan polttoon pysyäkseen hengissä vararavintonsa turvin pitkän talven ajan.

Meillä on solutasolla samoja ominaisuuksia perintönä n. 400 000 vuoden takaa kuin horrostavilla eläimilläkin (4), mutta meidän elimistömme on jo niin paljon kehittynyt eri suuntaan, että meidän käy kehnosti jos edes yritämme sitä. Kuitenkin nykyinen elämäntyyli vie meitä talviunen kaltaisia muutoksia kohden. Nämä metaboliset muutokset ovat meille mahdottomia ilman, että sairastumme vakavasti.

Miten eläimet sen tekevät?

”Yksinkertainen sokeri, fruktoosi, oli todennäköisesti merkittävässä roolissa evoluutiossa ainutlaatuisen aineenvaihduntansa ansiosta. Se aktivoi prosesseja, jotka valmistavat eläintä odottamaan ruoan, veden tai hapen pulaa. Tarkemmin sanottuna fruktoosi siirtää ravinteiden tarjoaman energian polttoaineen varastointiin (rasva, glykogeeni) ja pois energian (ATP) tuotannosta vähentämällä mitokondrioiden aineenvaihduntaa ja suosimalla glykolyysiä (sokerin polttoa). Rasva ja glykogeeni tarjoavat energian ja aineenvaihduntaveden lähteen, kun ruokaa ja vettä on niukasti. Siirtyminen glykolyysiin liittyy energiankulutuksen vähenemiseen ja suojaa hypoksialta ja iskeemisiltä tiloilta. Glukoneogeneesi ja insuliiniresistenssi nostavat seerumin glukoositasoja, jotka tarjoavat polttoainetta aivoille. Natriumia säästetään ja verisuonten supistusta stimuloidaan verenpaineen nostamiseksi, ja myös synnynnäinen immuniteetti stimuloituu. Ruoan hamstraaminen lisääntyy ja jano ja nälkä ilmenevät mekanismina painonnousuun, pääasiassa leptiiniresistenssin ja hyperosmolaalisuuden aiheuttaman janon kehittymisen ansiosta. Näitä prosesseja välittävät fruktoosin aineenvaihdunnan lopputuotteet, kuten vasopressiini, laktaatti ja virtsahappo. Vaikka liiallinen fruktoosi tarjoaa keskeisen selviytymisedun niukkojen resurssien olosuhteissa, se voi stimuloida aineenvaihduntasairauksia, dementiaa ja syöpää.”

Ylläoleva oli lainaus tutkimusartikkelista Fruktoosin aineenvaihdunta yleisenä evolutiivisena selviytymisreittinä, joka liittyy ilmastonmuutokseen, ruokapulaan ja kuivuuteen (5). Allaoleva kuva kertoo samasta asiasta.

”Fruktoosiaineenvaihdunta lisää keskushermoston leptiiniresistenssin kehittymistä, mikä johtaa jatkuvaan nälkään (ja/tai heikentyneeseen kylläisyyden tunteeseen), mikä puolestaan lisää ruoan nauttimista. Mekanismeja ei täysin ymmärretä, mutta virtsahapon muodostumisella ja solunsisäisen oksidatiivisen stressin kehittymisellä voi olla merkitystä.”

Tutkimusartikkelissa hypoksiaa eli hapenpuutetta käsittelee allaoleva kappale. Se kertoo fruktoosin olevan keskeinen tekijä ihmisenkin solujen saamiseksi hapettomaan ja sokeria käyttävään tilaan ja pois mitokondrioihin ja happeen perustuvasta energian tuotannosta. Tätä vielä tehostavat sekä siemenöljyjen hapetustuotteet että seisahtuneen elämäntavan aikaansaama hapen väheneminen ja glukoosin lisääntyminen elimistössä.

”Fruktoosi mekanismina selviytymisen parantamiseksi hypoksisissa olosuhteissa

Yksi fruktoosin keskeisistä vaikutuksista on glykolyysin tehostaminen ja mitokondrioiden aineenvaihdunnan vähentäminen. Tätä vaikutusta saattaa voimistaa fruktoosin aiheuttama korkea laktaatin muodostuminen, joka voi edelleen vähentää mitokondrioiden toimintaa. Glykolyysin lisääntyminen ja heikentynyt mitokondrioiden toiminta mahdollistavat pienemmän hapenkäytön ja sen on osoitettu olevan hyödyllistä hypoksian olosuhteissa. Hypoksia on itse asiassa ärsyke endogeeniselle fruktoosin tuotannolle, koska hypoksia aktivoi aldoosireduktaasin HIF-1alfasta riippuvan reitin kautta. Jotkut eläimet, kuten maamyyrärotta, alkavat tuottaa fruktoosia ollessaan hypoksisissa koloissa ja käyttävät fruktoosia selviytymisen ylläpitämiseen.”

Talviuneen vaipuvat eläimet osaavat myös hyödyntää rikkivetyä (H2S) horroksensa säätelyyn (6), toisin kuin me ihmiset. Lisäksi valtaosa niistä osaa itse valmistaa sisäisesti C-vitamiinia – eläin säästää ja kerryttää C-vitamiinia horroksessa jopa 3-5 kertaisesti, erityisesti käyttääkseen sitä mitokondriaalisena antioksidanttina heräämisen aikana. Sitä myös tarvitaan entsyymeihin, joilla HIF-1:n toiminta pysäytetään. Me emme pysty tähänkään.

Miten estää talviuneen tähtäävät muutokset?

Sen lisäksi, että poistamme elämästämme 3S-tekijät, voimme yrittää vähentää riskiä hypoksiaan ajautumisesta ravinteilla:

C-vitamiini on jo tuossa aikaisemmin tullut esille. Se ei ole enää pelkästään keripukin torjuntaan tarvittava vitamiini. Pari lainausta tutkimusartikkelista C-vitamiini: Ravinnosta hapen aistimiseen ja epigenetiikkaan (7) selventävät asiaa:
”..viime vuosien uudet löydökset hapen aistimisen ja epigeneettisen säätelyn mekanismeista tukevat C-vitamiinin monitahoista roolia biologisessa kontekstissa ja ovat siksi herättäneet uudelleen kiinnostuksen sitä kohtaan.”
ja
”Vastaavasti syöpäsolujen askorbaatilla (= C-vitamiini) hoitaminen vähensi HIF-1α-tasoja HIF-hydroksylaasien kautta. Lisäksi havaittiin, että matala-asteisissa endometriumin kasvaimissa oli korkeammat askorbaattitasot ja matalat HIF-1α-tasot, kun taas aggressiivisilla, korkea-asteisilla kasvaimilla oli alhaisemmat askorbaattitasot, mutta korkeat HIF-1α-tasot.”
Omega-3 (kalasta) rasvahapoilla on myös merkitystä hypoksiaan siten, että se (DHA) estää entsyymejä, joita soluissa tarvitaan siirtymiseen hapettomaan, glukoosia käyttävään energian tuotantoon (Warburgin efekti). Tästä kertoo artikkeli Ravinnon α-3-monityydyttymättömän rasvahapon DHA:n vaikutus glykolyyttisiin entsyymeihin ja Warburgin fenotyyppeihin syövässä (8).
Rikki on osa sekä rikkivetyä, että itse HIF-1:tä. Yhdessä nämä muodostavat monimutkaisen biologisen molekyyliverkoston, joka osallistuu solujen hapen säätelyyn (9). MSM sisältää orgaanista rikkiä ja sillä on havaittu vaikutuksia HIF-1:een liittyviin metaboliareitteihin (10).

Hypoksia kuuluu myös terveyteen. Sillä on tärkeä rooli osana toimivaa elimistöä. Hyvä esimerkki on nivelten rustokudos. Siellä hypoksia on vallitseva olotila ja HIF-1 tekee tehtäviään, vaikka plasmaan verrattuna 960 kertainen C-vitamiini toimii samoissa soluissa (suurin pitoisuus koko kehossa). Muissa soluissa tuollainen C-vitamiinin määrä lopettaisi HIF-1:n välittömästi, mutta rustossa hypoksia on niin suuri (vain 2 – 5% happea), että tasapaino säilyy. Jos happipitoisuus nousisi, HIF-1 hajoaisi C-vitamiinin vaikutuksesta ja siitä seuraisi ruston tuhoutuminen. Sama olisi seuraus, jos HIF-1 saisi yliotteen ja happipitoisuus putoaisi lähelle nollaa. Tasapaino on tärkeä.

Todennäköisemmin polven nivelruston tuhoutuminen, joka on lisääntyvä ongelma, johtuu kuitenkin tasapainon kallistumisesta HIF:n yliotteen suuntaan. C-vitamiinin tason pitämiseksi noin korkealla tarvitaan SVCT2 kuljettimia, joiden teho laskee iän myötä jopa puoleen nuoruusiän lukemista. Lisäksi suolan (natrium) optimitaso nivelnesteessä on 140mmol/l, mikä helposti vanhemmilla henkilöillä alittuu (SVCT tarvitsee suolaa).

Nämä pohdinnat ovat toistaiseksi hypoteettisia, mutta näyttää siltä, että HIF-1 on mekanismi, jota hillitsemällä voidaan saavuttaa lisää terveitä vuosia – solutasolta lähtien.

Tässä vielä pari tutkimusta aiheeseen liittyen: Hypoksian signaloinnin vuorovaikutus mitokondrioiden toimintahäiriöissä ja tulehduksessa sydän- ja verisuonisairauksissa ja syövässä: molekyylimekanismeista terapeuttisiin lähestymistapoihin (11) ja Hypoksian välittämän mitokondrioiden toimintahäiriön ja solukuoleman molekyylimekanismit: Katsaus (12, julkaistu tämän vuoden tammikuussa), joita lukiessa ainakin itselle heräsi suuri kunnioitus evoluutiota se synnyttämää monimutkaista elämää kohtaan. Meissä itsessämme!