Mat og metabolisme

       Dyr må få tilført vann, og mat i form av karbohydrater, fett, protein, mineraler og vann- og fettløselige vitaminer. Vann er løsningsmiddelet for alle de biokjemiske reaksjonene i kroppen. Metabolismen (stoffskiftet) bryter ned maten til mindre bestanddeler som blir tatt opp i kroppen, frigir kjemisk energi som er bundet i maten, bygger opp protein og andre livsnødvendige bestanddeler og avgir nitrogenavfallsstoffer og CO2 som blir utskilt via ekskresjonsorganer. Jo større mengder mat som omsettes desto høyere oksygenopptak.

Kondisjon er angitt som maksimalt oksygenopptak per minutt per kilo kroppsvekt. Metabolismehastigheten pvirkes av kroppsaktivitet, kroppsstørrelse, alder og kjønn. Utfører man kroppsarbeid så øker stoffskiftet. Omsetning av mat og opplagsnæring i kroppen og produksjon av energi er direkte relatert til oksygenopptaket. Ca. 0.05 ml oksygen brukes for å frigi 1 joule (J) energi.

 

Mat gir energi via cellulær respirasjon (glykolyse, trikarboksylsyresyklus (Krebs syklus), og oksidativ pentosefosfatvei), og tilfører nødvendige (essensielle) næringsstoffer (vitaminer, mineraler og byggesteiner for kroppsmolekyler) som dyret ikke kan lage selv. Metabolsk rate er mengden energi dyret bruker per tidsenhet, og kan måles som oksygenopptak, utskillelse av karbondioksid eller varmetap. Det er sammenheng mellom kroppsstørrelse og metabolsk rate. Herbivore dyr (grasetere) spiser plantekost, mens karnivore dyr spiser kjøtt. Omnivore dyr spiser både plantekost og kjøtt. Mange dyr er opportunister og spiser det som er tilgjengelig selv om det ikke inngår i den vanlige dietten.

  Stoffer som dyr trenger, men ikke kan lage selv kalles essensielle eller nødvendige. Mangel på essensielle næringsstoffer (essensielle aminosyrer og fettsyrer, vitaminer og mineraler) gir feilernæring. Proteiner er nødvendige for å kunne lage andre typer proteiner og nitrogenforbindelser. Mineraler tilføres bl.a. som anioner og kationer. Mineralene omfatter større mengder kalsium (Ca), fosfor (P), svovel (S), kalium (K), natrium (Na), klorid (Cl), magnesium (Mg), og mindre mengder sporstoffer  jern (Fe), zink (Zn), kobber (Cu), fluorid (F), mangan (Mn), jodid (I), kobolt (Co), molybden (Mo), selen (Se) og krom (Cr).

   Metabolismen består av anabolisme (oppbygning) og katabolisme (nedbrytning) , med henholdsvis biosynteseveier og nedbrytningsveier, hvor hvert trinn er katalysert av enzymer.  Nedbrytningsveiene gir mellomprodukter som kan brukes i anabolismen. Karbohydrater og fett gir energi, men brukes også som "halvfabrikata" hvor karbonskjeletter brukes til å lage andre organiske stoffer via stoffskiftet (metabolismen).   Vi spiser karbohydrater, fett og protein som omsettes i metabolismen.

    Energiinnholdet (forbrenningsvarmen)  i maten kan man bestemme med et bombekalorimeter, hvor maten er lukket inne i et rom (bombe) med oksygen som blir antent elektrisk og alt materiale brenner opp. Ut fra spesifikk varmekapasitet kan varmemengden beregnes.

Cellulær respirasjon er kontrollert trinnvis oksidasjon av organiske stoff. Respirasjonen og den tilhørende karbonmetabolismen frigjør energien som er lagret i karbonforbindelsene. Metabolismen lager energi som kan bli lagret i kroppen eller energien kan sendes ut i form av varme.

 

Ved fullstendig oksidasjon gir 1 gram fett 39.3 kJ, oksidasjon av 1 g stivelse gir 15.9 kJ og oksidasjon av protein gir 22.2 kJ. Protein blir ikke fullstendig oksidert i pattedyrkroppen siden nitrogen blir utskilt som urea, og 1 g protein gir derfor ca. 18 kJ,

og 1 g karbohydrat gir ca. 17.6 kJ.

Karbon som er lagret i fett er mer redusert enn karbon i karbohydrater. Størrelsen på respirasjonskvotienten RQ (RQ= (mol CO2 utskilt)/(mol O2 tatt opp) angir hvilket stoff (fett, karbohydrat, protein, organiske syrer) som respireres. Ved å se på de kjemiske strukturformlene for disse stoffene og se på forholdet mellom karbon (C), hydrogen (H) og oksygen (O) så kan vi beregne de teoretiske RQ-verdiene. RQ=CO2/O2. Ved respirasjon av fett blir RQ=0.7, for karbohydrat blir RQ=1 og for protein blir RQ=0.8.

 

Hastigheten på metabolismen kan måles ved å måle opptaket av oksygen. Ca. 1 joule energi blir frigitt ved opptak av 0.05 ml oksygen. Det er også mulig å måle metabolismehastigheten ved å måle mengden CO2 som blir utskilt, men som RQ viser blir denne verdien avhengig av hvilket stoff som blir respirert. Det blir en sammenheng mellom antall hjerteslag og metabolismehastighet. Hormonet thyroksin fra skjoldbruskkjertelen og adrenalin fra binyrebarken deltar i regulering av metabolismen.

 

Kroppen forsøker å opprettholde en konstant konsentrasjon av glukose i blodet, siden hjernen er avhengig av kontinuerlig tilgang på glukose. Høy konsentrasjon av glukose i blodet gir økt sekresjon av insulin og redusert sekresjon av glukagon. Insulin (anabolsk)  og glukagon (katabolsk)  har motsatte effekter. Glukagon som lages fra alfaceller i de Langerhanske øyer i pankreas stimulerer nedbrytning av makromolekyler og hemmer anabolismen. Adrenalin fra kromaffine celler i binyrebarken og noradrenalin fra pankreas har samme effekt som glukagon og gjør at kroppen får glukose til kamp eller flukt.  Glukose blir lagret som glykogen i muskler og lever, en glykogenese som stimuleres av insulin. 

På veien til glykogen omdannes glukose først til glukose-6-fosfat katalysert av glukokinase, som videre omdannes til glukose-1-fosfat (katalysert av fosfoglukokinase) og videre til UDP-glukose som ved hjelp av glykogen syntase kobler sammen glukose-enheter i α-1,4-bindinger og α-1,6-bindinger (greiningsenzym), som minner om syntese av stivelse hos planter.

Etter 4-24 timer etter et måltid synker konsentrasjonen av glukose i blodet, konsentrasjonen av insulin synker og konsentrasjonen av glukagon øker. Derved aktiveres glukoneogenesen og glykogensyntesen hemmes. Aminosyrene fra protein i maten brukes av leveren til å lage nytt protein eller aminosyrene blir fraktet med blodet til andre organer hvor de blir metabolisert. Ved mangel på glukose brytes glykogen ned (glykogenolyse) katalysert av glykogen fosforylase.

 

Omsetningen av karbohydrater starter i munnen hvor spyttet inneholder α-amylase som bryter ned stivelse og fortsetter i tolvfingertarmen med   α-amylase fra pankreas som bryter stivelsen ned til mono-, di- og oligosakkarider. Sukrase omsetter sukrose til glukose og fruktose, og laktase omsetter laktose (melkesukker) til glukose og galaktose. Transport og opptak skjer i form av mono- og disakkarider.

 

Karbohydratene omdannes til heksosefosfat om blir delvis nedbrutt og oksidert i  glykolysen til 2-karbonforbindelsen acetyl-koenzym A i cellenes cytoplasma, og gir samtidig reduksjonskraft i form av NADH og kjemisk energi i form av adenosin trifosfat (ATP) som cellene trenger. Uten oksygen virker ikke sitronsyresyklus og oksidativ fosforylering. Er det mangel på oksygen (anoksis eller hypoksis) skjer det anaerob glykolyse eller fermentering. Pyrodruesyre (pyruvat) blir redusert for å kunne resirkulere NADH og endeproduktet blir melkesyre (laktat) ved melkesyregjæring, eller etanol ved etanolgjæring. På denne måten blir NAD+ regenerert via metabolisme av pyruvat. Akkumulering av melkesyre senker pH i muskelcellene og gir tretthet og smertefølelse. Sjokk og ukontrollerte blødninger kan også gi melkesyreacidose. Røde blodceller mangler mitokondrier og kan derved ikke frakte elektroner til oksygen og blir derved avhengig av anaerob glykolyse.  Fermentering har lav energiutnyttelse og frigir ikke all energien som finnes i sukkermolekylene som omsettes i glykolysen.

 

 Acetyl-koenzym A oksideres/respireres videre i trikarboksylsyresyklus (sitratsyresyklus/Krebs-syklus oppkalt etter Hans Krebs) i mitokondriene til karbondioksid, samtidig med at det lages reduksjonskraft (NADH) og guanosintrifosfat (GTP). Oksidasjon av NADH ved hjelp av oksidasjon frigir 220 kJ per mol. Reduksjonskraften NADH brukes i elektrontransporten i  respirasjonskjeden til å lage mer ATP katalysert av enzymet ATP syntase drevet av en protongradient over mitokondriemembranen, hvor elektronene blir overført til oksygen og det dannes vann.

 

Grunnen til at karbonmonoksid (CO, kullos) fra ulmebrann er dødelig giftig er at CO binder seg til og blokkerer det siste enzymatiske trinnet i respirasjonskjeden, cytokrom oksidase i kompleks IV. Dette er også grunnen til at blåsyre (cyanid) og azid er giftig. Rotenon som brukes til å drepe fisk, i bekjempelse av lakseparasitten Gyrodactylus, blokkerer kompleks I i elektrontransportkjeden. Avkoblere ødelegger protongradienten over mitokondriemembranen, derved stopper ATP-syntesen, mens frakt av elektroner i elektrontransportkjeden fortsetter. Eksempel på en avkobler er 2,4-dinitrofenol som er meget giftig, og har vært brukt meget uvettig som et slankemiddel. Antimycin A hemmer kompleks III i respirasjonskjeden. Oligomycin hemmer ATP syntase.

 

Sukker kan også bli omsatt i oksidativ pentosefosfatvei (heksosemonofosfatvei) som er alternativ måte å bryte ned glukose, men som lager NADPH som brukes i syntese av aminosyrer, nukleotider, fett, og til avgifting av reaktive oksygenforbindelser.

 

    I malariaområder i Sentral-Afrika kan det finnes økt frekvens av menn som mangler glukose-6-fosfatdehydrogenase, det første enzymet i pentosefosfatvei, og genet for dette finnes på X-kromosomet. Dette gir økte oksidative skader i røde blodceller og oksidert denaturert hemoglobin (Heinz-legemer), noe som også gjør at malariaparasitten blir utsatt for oksidative skader.

 

  I magesekken er maten lite fordøyd, men flere stoffer blir absorbert i magen bl.a. alkohol hvis man har drukket øl, vin eller brennevin. Mesteparten av absorbsjonen av næringsstoffer skjer i tynntarmen. Karbohydrater tas opp av tarmen som monosakkarider, og protein tas vesentlig opp i form av aminosyrer.

   Leveren har en viktig funksjon i omdanningen av organiske molekyler bl.a. karbohydrater, fett og aminosyrer. Leveren lager galle, lagrer glykogen, produserer protein bl.a. plasmaprotein, avgifter toksiske forbindelser, og nedbryter røde blodceller. Etter et fettrikt måltid finnes det fettdråper i blodplasma. Det er flere hormoner som regulerer sultfølelse og apetitt.  Ved sult og kraftig slanking skiller hypothalamus ut neurotransmittoren neuropeptid Y som øker apetitten og senker metabolismen. Når magen er tom skiller mageveggen ut hormonet ghrelin som gir sultfølelse og øker apetitten, og når magen er full skiller fordøyelsessystemet ut hormonet cholecytokinin. Tynntarmen skiller ut hormonpeptidet PPY etter at man har spist og apetitten minker. Hormonet leptin lages i fettceller i fettvevet. Når mengden kroppsfett minker synker konsentrasjonen av leptin og følelsen av sult øker. Mus som har en mutasjon som gir mangel på leptin blir tykke. De fleste tykke mennesker har imidlertid høy konsentrasjon av leptin. Blodsukkerkonsentrasjonen øker etter et måltid og dette får bukspyttkjertelen til å skille ut insulin. Insulin har mange effekter, og en av dem er å redusere apetitten.

 

   Energiinnholdet i maten angis i enheten kilojoule (kJ), eller i den gamle enheten kilokalorier (en kostkalori = 1000 kalorier).  En kalori er den varmemengden som trengs for å varme opp 1 gram vann 1oC fra 14.5 til 15.5oC, men i ernæringsfysiologi tilsvarer 1 kalori (kostkalori) 1000 kalorier.  En stillesittende person trenger tilførsel av ca. 10 megajoule (MJ)=2400 kilokalorier per dag.  Jo større de fysiske anstrengelsene er desto mer energi forbrukes. Matoverskudd går i depot og lagres som glykogen i muskler og lever. Glykogen er bygget opp av glukose og gjør at kroppen kan lagre en større mengde sukker uten at det virker osmotisk aktivt.  Glykogen brytes ned av enzymet glykogen fosforylase som kutter av enheter med glukose-1-fosfat, og bryter α-1,4-bindinger. Enzymet glykogen syntase bruker UDP-glukose til å lage glykogen.  Et større matoverskudd lagres som fett i fettvev. Lipider omfatter fett og oljer. Fett (triacylglycerider) lagres i hvitfargete store runde fettceller bestående av fettdråper omgitt med tynt cytoplasma. Esterbindingen mellom fettsyrer og glycerol spaltes av enzymet lipase. Frie fettsyrer bindes til koenzym A og spaltes til acetyl-koenzym A  i β-oksidasjonen. Alle celler trenger fett for å kunne lage membraner. Hjernen består for en stor del av fett. Protein brytes ned til frie aminosyrer vha. proteaser og peptidaser. Frie aminosyrer brukes til å bygge opp nytt protein eller går til katabolisme. Aminogrupper i aminosyrer fjernes ved transaminering katalysert av transaminaser. I ureasyklus i leveren omdannes ammonium til karbamylfosfat som i reaksjon med ornithin gir citrullin. Fra arginin avspaltes urea som skilles ut i urinen. Konsentrasjonen av ammonium (NH4+) i blodet er lav (<40 μM). Ammonium er neurotoksisk og kan også fjernes ved omdanning av glutamat til glutamin katalysert av glutamin syntetase. Benzosyre omdannes i reaksjon med aminosyren glycin til hippursyre som utskilles via urinen.

Den arvelige sykdommen fenylketonuria skyldes mangel på enzymet fenylalanin hydroksylase.

   Dyr kan ikke, i motsetning til planter, lage sukker fra fett, men omdanner istedet f.eks. oksaloacetat (oksaleddiksyre) til sukker i glukoneogenesen.  Oksaleddiksyre dannes fra pyruvat katalysert av pyruvat karboksylase. Oksaleddiksyre kan videre omdannes til malat. Glukoneogenesen brukes for å opprettholde konsentrasjonen av glukose i blodet.

 

    Tykktarmens funksjon er basert på et høyt innhold av kostfiber. Fiber er cellulose, hemicellulose og andre ufordøybare karbohydrater, samt lignin  fra plantenes cellevegger.

 

God kondisjon betyr at oksygen fra lungene blir effektivt transportert til kroppens muskler. Oksygenopptaket i kroppen og utskillelsen av karbondioksid kan måles med avansert måleapparatur mens man løper på en tredemølle.

En enklere empirisk metode er kondisjonstesten Harvard step test: Man går opp på en 50 cm høy skammel (må ikke velte) hvert annet sekund, dvs. 30 step per minutt og dette holder man på med i 5 minutter (eller kortere tid hvis man ikke orker 5 minutter, det må man vurdere selv). Deretter setter man seg ned på en stol og måler pulsen og teller antall hjerteslag i 30sekundersintervaller  i perioden 1-1.5 minutter etter avsluttet stepping, deretter i perioden 2-2.5 minutt og deretter i perioden 3.3.5 minutter.

F.eks. hvis pulstallene i de tre 30-sekundersintervallene var 90, 80 og 70 og man holdt ut i 5 minutter (300 sekunder) så blir kondisjonsindeksen:

\(kondisjonsindeks=\frac{Telletid(sekunder)\cdot100}{2\cdot(summen\: av \:pulstall )}\)

Kondisjonsindeks=300x100/((90+80+70)x2)=30000/480=62.5, det vil si nedre gjennomsnitt.

Nødvendige næringsstoffer

Kroppen er avhengig av tilførsel av nødvendige (essensielle) næringsstoffer for å få normal vekst og utvikling-

Vitaminer, mineraler, aminosyrer, fettsyrer

1) Vitaminer: Mange vitaminer virker som koenzymer.  Fettløselige vitaminer (A, D, E og K) kan lagres i kroppen. Overskudd av vannløselige vitaminer skilles ut med urinen. Vitaminmangel gir mangelsykdommer avhengighet av hvilket vitamin som mangler (skjørbuk (vitamin C), rakitt (vitamin D), beri-beri (vitamin B1), pellagra (vitamin B2), bina spifida hos nyfødte (folinsyre)). Overskudd av vitaminer kan være sykdomsfremkallende !! Helsemyndighetene angir anbefalt daglig inntak (ADI). Noen matvarer er  vitaminisert ved tilsetning av fettløselig A- og D-vitamin.

Vitamin A (retinol, provitamin A, β-karoten): Fettløselig vitamin. Inngår i synspigmentet retinal.

Vitamin B: Omfatter de vannløselige vitaminene:

vitamin B1 (thiamin) i dekarboksyleringsreaksjoner. Transketolase, pyruvat dehydrogenase og 2-ketoglutarat dehydrogenase er eksempler på enzymer som trenger thiamin.

vitamin B2 (riboflavin) i FAD (flavin adenin dinukleotid) og FMN (flavin mononukleotid),

vitamin B3 (niacin/nikotinsyre) i nikotinamid adenin dinukleotid (fosfat) (NAD(P) i redoksreaksjoner bl.a. dehydrogenaser.

vitamin B5 (pantotensyre) i koenzym A

vitamin B6 (pyridoksin/pyridoksal, pyridoksamin) som Schiff-baser i aminosyremetabolismen bl.a. transaminaser.

vitamin B12 (cyanocobalamin) i nukleinsyremetabolismen og modning av røde blodlegemer.  Oksidering av oddetalls fettsyrer er avhengig av et B12-enzym og utskillelse av propionsyre og metylmalonat kan være en indikasjon på B12-mangel.

Biotin koenzym i syntese av aminosyrer, glykogen og fett.

Vitamin C (askorbinsyre): Mennesker, aper og marsvin kan ikke lage vitamin C og må ha det tilført i kosten. Vitamin C opprettholder jern i redusert form, og deltar i bl.a. i biosyntesen av kollagen ved at enzymet prolyl hydroksylase som danner hydroksyprolin i kollagen trenger askorbinsyre. Mangel gir skjørbuk. Mangel på kollagen gir svake årevegger i kapillarene og mangelen på askorbinsyre gir blødninger fra kjevene. Mennesker og andre primater, marsvin, og enkelte fugler og slanger kan ikke lage vitamin selv og må få det tilført via kosten.

Vitamin D (kalsiferol): Fettløselig vitamin. Nødvendig for beinvekst og opptak av kalsium og fosfat. Lages når huden utsettes for sollys.

Vitamin E (tokoferol): Fettløselig vitamin. Antioksidant og deltar i beskyttelse av cellemembranene.

Vitamin K (fyllokinon): Fettløselig vitamin. Nødvendig for blodkoagulering. I planter deltar fyllokinon som transportør av elektroner og protoner i fotosyntesen. Vitamin K1 (fyllokinon). Vitamin K2 (menakinon fra bakterier). Vitamin K3 (menadion er syntetisk).

Folinsyre: Vannløselig vitamin. Folater er en samlebetegnelse på tetrahydrofolinsyre og avledete forbindelser.  Folat er et komplekst molekyl satt sammen av pterin, p-aminobenzosyre og aminosyren glutamat. Trengs i nukleinsyre- (DNA) og aminosyremetabolismen (e.g. omdanning av homocystein til methionin), og deltar i  C1-overføring e.g. metyl (-CH3), metylen (-CH2-), formyl (-CH=O), metenyl (-CH=) eller formimino (-CH=NH). For lite folinsyre under graviditeten kan gjøre at neuralrøret ikke lukker seg eller kan gi megaloblastisk anemi pga. feil i celledelingen.

 

2) Essensielle aminosyrer: Av de 20 proteinaminosyrene kan mennesker lage 12 selv og 8 essensielle/nødvendige aminosyrer (lysin, threonin, methionin, leucin, isoleucin, valin og de aromatiske aminosyrene tyrosin og tryptofan) må tilføres via ernæringen. Barn kan i tillegg trenge histidin. Et kosthold basert bare på kornprodukter gir for lite av aminosyren lysin, noe som kan kompenseres ved å spise belgfrukter. Proteiner fra dyr som kjøtt, egg og melkeprodukter inneholder alle aminosyrene.

3) Essensielle fettsyrer: Umettede fettsyrer bl.a. alfalinolensyre (C18:3) som er en omega-3-fettsyre og  linolsyre (C18:2) en omega-6-fettsyre. Brukes bl.a. i syntese av prostaglandiner. Linolsyre kan bli omdannet til arakidonsyre. Linolensyre kan omdannes til andre omega-3-fettsyrer.

4) Mineraler: Mineraler er uorganiske grunnstoffer. Mineraler og sporelementer Hovedmineralene/grunnstoffene som dyr og mennesker er avhengig av (makromineralnæring) er  kalsium, magnesium, kalium, natrium, fosfor, svovel, klorid; og sporstoffer (mikromineralnæring): jern, kobber, jodid, kobolt, molybden, mangan, zink, krom, vanadium, fluorid, og selen. Høy konsentrasjon, spesielt av sporstoffene, kan gi alvorlig forgiftning. Planter inneholder generelt lite natrium og beitende dyr oppsøker derfor ofte saltslikkestein som er utsatt. Herbivore dyr kan også spise beinrester (oestofagi) for å få i seg nok mineraler (grunnstoffer). Karbon kommer fra karbonskjeletter, og nitrogen fra aminosyrer. Jernmangel kan gi bleksott og blodmangel, men for mye jern kan bidra til dannelse av fri radikaler og sykdomsfremkallende organismer kan lettere skaffe seg jern.

 

Korn og andre frø inneholder et lager av fosfor og mineraler i form av fytin. Havregryn kan være tilsatt kalsium slik at ikke fytin skal binde kalsium og andre kationer i kroppen.

Oksidativt stress

Alle organismer som lever i en oksygenatmosfære utsettes for oksidativt stress. I kroppen skjer det kontinuerlig elektrontransport via transisjonsmetallene, og ved en-elektrontransport kan oksygen motta et elektron og dannet et superoksidanionradikal i pH-likevekt med et hydroperoksidradikal. Superoksidanionradikalene fjernes av en rekke forskjellige superoksid dismutaser, som er noen av de mest effektive enzymene man kjenner til, og som avgifter superoksidanionradikalene videre til hydrogenperoksid. Hydrogenperoksid er også skadelig, men blir videre omsatt til uskadelig vann og oksygen, ved hjelp av enzymene katalase og glutathion peroksidase. Glutathion peroksidase inneholder selen som kofaktor, og derfor trenger vi små mengder selen tilført i kosten. Selen og svovel ligner mye på hverandre, og planter som vokser på selenholdig jordsmonn lager selenaminosyrer istedet for svovelaminosyrer. Høye konsentrasjoner selenaminosyrer er giftig, og dyr som beiter på planter som vokser på jordsmonn med høyt innhold av selen kan bli selenforgiftet. Sammen med jern og kobber er det mulighet for at hydrogenperoksid skal gi opphav til meget reaktive hydroksylradikaler. Oksygen i grunntilstanden er triplett oksygen, med parallelle spin på elektronene i 2pπ* antibindende orbital. Ved hjelp av et fargestoff og lys kan lysenergi bli overført til oksygen i en fotokjemisk reaksjon, det skjer spin-reversering i

2pπ* antibindende orbital og det blir dannet et meget reaktivt singlett oksygen.  De skadelige effektene av fargestoffer (pigmenter), lys og oksygen og produksjonen av singlett oksygen kalles fotodynamiske effekter. Plantene inneholder mange fotosensitiserende stoffer som sammen med sollys kan gi singlett oksygen.  Husdyr som slippes ut på beite om våren kan få sår i huden fra fotosensitiserende antibeitestoffer som gir opphav til singlett oksygen. Sykdommen alveld på sau kan bl.a. skyldes slike stoffer.  Klorofyll blir nedbrutt i tarmen til fylloerythrin, og ved opphopning av nedbrytningsprodukter fra klorofyll f.eks. fylloerythrin  pga. leverskader fra muggsoppgifter eller soppendofytter i plantene, samt  plantetoksiner kan dette gi opphav til fotoynamisk produksjon av singlett oksygen.  Hypericin fra prikkperikum kan gi opphav til singlett oksygen. Ved bruk av urter bør man være oppmerksom på slike forhold. Bl.a. planter i skjermplantefamilien inneholder furanokoumariner som binder seg til DNA, men som også kan gi fotodynamiske effekter i kombinasjon med sollys.

Superoksidanionradikal, hydroksylradikal, hydrogenperoksid, singlett oksygen og ozon (fotokjemisk dannet i troposfæren) er eksempler på reaktive oksygenforbindelser som kan gi oksidative skader på nukleinsyrer (DNA), proteiner og fett.  Vannløselig askorbinsyre (vitamin C), fettløselig α-tokoferol (vitamin E), karotenoider, flavonoider (bl.a. anthocyaniner), og noen garvestoffer, sammen med enzymene nevnt ovenfor, virker som antioksidanter, og fjerner de skadelige effektene av reaktive oksygenforbindelser. På de lange sjøreisene  fra seilskutetiden fikk mannskapet i starten en kost med lite plantemateriale, som endte med skjørbuk. Man oppdaget at sitronsaft kunne hindre sykdommen.  Oksidativt stress oppstår når det er et misforhold mellom oksidanter og antioksidanter.

 

Det er også positive effekter av oksygenradikaler. Makrofagene i kroppen som dreper bakterier ved fagocytose benytter seg av produksjon av superoksidanionradikaler laget av enzymet NAD(P)H oksidase, samt hydrogenperoksid, for å drepe bakteriene. Plantene lager oksygen i fotosyntesen og inneholder en rekke antioksidanter. Det er disse fytokjemikalene vi benytter oss av i vårt eget antioksidantforsvar. Fra plantene får vi karbohydrater, essensielle aminosyrer og fettsyrer, mineraler, vitaminer og antioksidanter. Betakaroten (provitamin A) finnes i alt grønt plantemateriale, samt gulerøtter. Lykopen er et karotenoid som gir den røde fargen på modne tomater. Lykopen gir positive helseeffekter, spiser du lykopen blir du lykkelig og pen.

Feilernæring og spiseforstyrrelser

   Underernæring og feilernæring hos mennesker er utbredt over hele verden. Overernæring gir fedme og kan føre til diabetes 2. Hvis kroppen får tilført for lite energi forbrukes først glykogen i muskler og lever, og deretter fett. Basalmetabolismen krever ca. 1600-2000 kilokalorier (6.7 -8.4 MJ)  per person per dag.

 

Ved omsetning av fett brytes fettsyrene ned i β-oksidasjonen til acetyl-koenzym A (acetyl-CoA), og det et dannes ketonlegemer. Ketonlegemer er acetoacetat som kan reduseres videre til 3-hydroksysmørsyre (3-OH-butyrat i  mitokondrier i leveren når fett er eneste energikilde ved sult. Ketonlegemer er løselig i blodet og kan omdannes tilbake til acetyl-CoA som brukes som energikilde i organer som trenger det.  Ketoner inneholder ett karbon med enkeltbinding til 2 karbonatomer og en dobbeltbinding til oksygen f.eks. aceton (CH3COCH3) eller acetoacetat (CH3COCH2COO-).  Acetoacetat kan avgi karbondioksid og omdannes til aceton som man kan kjenne lukten av i utåndingsluften ved slanking og sult. Hjernen kan under sulten bruke ketonlegemer som energikilde. Ketose er overproduksjon av ketonlegemer ved sult eller sukkersyke.   Kuer kan få ketose etter fødsel av kalven, en tilstand som kan bedres ved tilførsel av sukker (karbohydrat). I tillegg til dannelse av ketonlegemer ved sult vil kortisol gi økt nedbrytning av protein i muskler. Aminosyrene fra proteinnedbrytningen fraktes til lever hvor de blir omsatt i trikarboksylsyresyklus eller omdannet til ketonlegemer. Kortisol gir også økt lipolyse.

 

Hvis underernæringen fortsetter starter nedbrytning av kroppens eget protein. Nedbrytning av muskelprotein gir muskelatrofi, og nedbrytning av blodprotein påvirker osmotiske forhold i blodet og gir oppsvulmet mage på en syltynn kropp. Marasmus (gr. marasmos - kaste vekk) er en sykdom som skyldes for lite karbohydrater og protein. Proteinmangel kan gi sultsykdommen kwashiorkor. Kwashiorkor som skyldes ensidig stivelsesdiett med for lite protein i forhold til kalorier, og er utbredt spesielt i Afrika. Kwashiorkor er et vestafrikansk ord og betyr første-andre og henspiller på at når det første barnet tas vekk fra brystet når det andre kommer, får det første barnet mat bestående av kassava og kornprodukter med for lite protein. Resultatet er ødem, stor mage, hudskader, tap av hårpigment, apati og anemi.  Ved kwashiorkor nedbrytes plasmaprotein. De osmotiske forhold i blodet endres og gir oppblåste mager på en beinmager kropp idet væske hoper seg opp i cellevevet. Får barnet brystmelk lengst mulig, utsettes neste graviditet, og barnet får samtidig styrket immunforsvaret. Mesteparten av hjernen er bygget opp av fett, slik at fettfattig kost kan gi redusert utvikling av sentralnervesystemet.

   En mediestyrt overfiksering på mat og kropp har gitt mange former for spiseforstyrrelser. Ofte rammer det sjenerte og pliktoppfyllende jenter som er flaue over kroppen sin. Jentene påvirkes av et mannsdominert glansbilde av jentekroppen, bl.a. presentert gjennom reklame i massemedia, noe som kan gi skyldfølelse, depresjoner, og hjelpeløshet. Mange type toppindretter setter krav til spesielle vektforhold, noe som må tas alvorlig av idrettstrenere.  Motto må være:  "Vær glad i den kroppen du har !!!" Gutter kan få tilsvarende spiseforstyrrelser og vanskeligheter i forhold til et mediestyrt  mannsideal for hvordan kroppen skal se ut.  Innen mange idrettsgrener som turn, skihopp og hvor det opereres med vektklasser kan ungdom pådra seg spiseforstyrrelser. Farlige spisevaner er sulting/anoreksi (anorexia nervosa) og bulimi (bulimia). Det går også an å bli sykelig opptatt av Asunn mat@ eller mat generelt. 

   I den vestlige verden skaper overvekt bl.a. høyt inntak av karbohydrater (sukker og stivelse) i kombinasjon med liten fysisk aktivitet nye livsstilssykdommer f.eks. sukkersyke (diabetes) og hertekarsykdommer. Tidligere i menneskets evolusjonshistorie var det generelt dårlig tilgang på karbohydrater og salt, men hvor kosten inneholdt forholdsvis mer protein og fett sammenlignet med i dag. Frukt og bær var viktig for tilførsel av sukker og vitaminer. Sukker tas opp fra tarmen og direkte over i blodet, mens fett må gå via lymfe.

   Det kryr av matoppskriftbøker, ethvert talk-show på TV  har gjerne en matdel, det snakkes om ren mat, eksotisk mat og etisk mat, noe som bidrar til et ukunstig forhold til mat.  Vemmelse mot avføring og bedervet mat kan være et beskyttelsesinstinkt for å unngå infeksjoner og parasitter.

 

   Melk er mat for nyfødte pattedyr og noen fugler. Melken inneholder fett (triglycerider), fettløselige vitaminer, melkesukker. Nyfødte skifter fra en ernæring med glukose til laktose. Lipase (fosfolipase A2) finnes både i bukspyttkjertelen og i melken. Selv om melk er mat for nyfødte pattedyr er det mange voksne som ikke kan fordøye melk siden de mangler enzymet laktase som hydrolyserer melkesukker (laktose), en tilstand kalt laktoseintoleranse og som er arvelig.  I Afrika er laktoseintoleranse utbredt. 

 

Belgvekster inneholder proteiner hvor det dannes oligopeptider som kommer ut i tykktarmen, hvor det brytes ned av bakteriene. Resultatet er flatulens med metan og hydrogensulfid. Rå bønner inneholder giftige tungtfordøyelige forbindelser. Noen tåler ikke å spise favabønner (Vicia faba). Kassavamel inneholder giftige cyanogene glykosider som må fjernes før melet spises. Lathyrus-arter inneholder giftige aminosyrer som avhengig av art kan gi osteolathyrisme eller neurolathyrisme.

 

Kolesterol og fettsyrer emulgeres i gallesalter fra galleblæren. I vomma hos drøvtyggere inneholder mikroorganismene lipase. Fettsyrene fermenteres til eddiksyre og propionsyre. Fett er uløselig i vann og kobles til proteiner for å kunne transporteres i blod. Plasmalipoproteiner lager en emulsjon. Triacylglycerider, cholesterylestere, uforestret kolesterol, fosfolipider og protein danner lipoproteinpartikler (miceller). Finnes også hos fugl, fisk og amfibier. Proteinene finnes i flere utgaver apolipoprotein A-E. Kylomikroner er de største og mest tette lipoproteiner (VLDL- "very large density lipoproteins"). VLDL frakter fettsyrer fra lever rundt i kroppen via blodstrømmen og har høy konsentrasjon av triacylglycerol.  LDL (Alarge density lipoproteins@) frakter plasmakolesterol rundt i kroppen hos mennesker, men hvor triacylglycerol er fjernet. LDL bidrar med nødvendig fett til struktur og funksjon i cellene. Mye LDL-kolesterol tas opp av lever og brukes til å lage gallesalter eller kan brukes til å lage steroidhormoner. HDL frakter overskudd av kolesterol fra cellemembranen tilbake til lever og antas derved å beskytte mot kardiovaskulære sykdommer. HDL kalles godt kolesterol, mens LDL og VLDL kalles dårlig kolesterol.

    Kolesterol er et livsnødvendig stoff som inngår i syntesen av steroidhormoner, gallesyrer, vitamin D, og er en naturlig del av alle cellemembraner og lipoprotein. Kolesterol innleiret i membranen opprettholder flytegenskapene i membranen. Kolesterol er et flatt stivt molekyl bestående av fire ringer og minsker flyten (fluiditeten) i membraner.   Syntesen av kolesterol starter med acetyl-koenzym A (acetyl-CoA) som omdannes til acetoacetyl-CoA og videre til hydroksymetylglutaryl-CoA (HMGCoA) i et hastighetsbegrensende trinn.

 

Statiner (lovastatin, atortvastatin, mevastatin) er legemidler som hemmer enzymet HMGCoA reduktase i mevalonsyreveien i biosyntesen av kolesterol, og brukes til å senke konsentrasjonen av kolesterol. Kolesterol kan også felles ut i galleblæren og gi kolesterolgallestein. Familiær hyperkolesterolemia skyldes feil i LDL-reseptoren som gir økt konsentrasjon av LDL-kolesterol i blodet. Allelet er dominant og heterozygotene har også økt risiko for sykdom som skyldes forhøyet konsentrasjon av kolesterol i blodet.

 

 Glykogen lagres i muskler og lever, og  leveren har et lager med raskt tilgjengelig energi som holder til ca. 24 timers forbruk. Protein gir et lite energilager, men ved sult kan aminosyrer i protein omdannes til karbohydrater. Kroppen har stor evne til å lagre fett. Fettsyrer kan ikke omdannes til karbohydrater. Insulin i blodet kontrollerer konsentrasjonen av sukker i blodet og bestemmer om sukker skal lagres eller glykogen nedbrytes.

 

   Flere hormoner regulerer fordøyelsen og utskillelsen av fordøyelsesvæsker, bl.a. neuropeptider fra hjernen e.g. sekretin, gastrin, kolecytokinin, gastrisk hemmende peptid, substans P og enkefaliner. Veggene i fordøyelsessystemet har neuroner som danner det enteriske nervesystemet. Lukt, syn, smak og tanke på mat får hjernen til å sende signaler til fordøyelsessystemet. Strekkreseptorer i magetarmsystemet påvirker av mengde mat i fordøyelsessystemet og sender signaler til den forlengede marg. Gastrisk hemmende peptid gir saktere tømming av magen. Sekretin gir økt utskillelse av bikarbonat fra bukspyttkjertelen og mer galle fra lever. Gastrin får magen til å skille ut mer pepsinogen.    Adipocytene i fettvev skiller ut hormoner bl.a. leptin som er et proteinhormon som gir signal om hvor mye fettvev som finnes i kroppen. Et sultsenter i hypothalamus kontrollerer apetitten. Synker konsentrasjonen av glukose i blodet aktiveres sultfølelsen. Sultsenteret har leptinreseptorer som gir beskjed om at fettlagrene fylles og apetitten minker. Mengden leptin synker ved faste.  

 

    Overvekt er et problem for mange mennesker i den industrialiserte verden. Tykke mennesker spiser nødvendigvis ikke mer enn tynne, men de er arvelig disponert for å øke i vekt, og har reduserte muligheter for å forbrenne overskudd av kalorier. En nyttig egenskap for mennesker som levde i tidligere tider, hvor det var lange perioder med sult og dårlig mattilgang og det var gunstig at energi kunne lagres i kroppen som fett til de dårlige tidene kom. Overvekt kan imidlertid også skyldes for stort matinntak,  for lite mosjon og usunn livsstil. Er man tykk i ungdommen er det et stort antall fettceller som kan fylles med opplagsnæring, og det er lettere å bli tykk også som voksen. Det er mange stoffer fra planteriket, fytokjemikalier, som har vist seg å ha gunstig effekt i vår kropp. "Middelhavskost" med mye frukt og grønnsaker, olivenolje og litt vin synes å være gunstig. Det samme gjelder kostholdet hos japanere med mye sjømat, lite fett, mye soyaprodukter og grønn te. Et voksent menneske med gjennomsnittsvekt har nok energi lagret i kroppen til å overleve i 2 måneder uten mat, forutsatt at det får nok vann.  Vann går tapt via fordampning fra huden, ved utånding og urin. De første menneskene som var jegere og samlere hadde lite forutsigbar tilgang på mat og kunne tåle perioder med lite mat. Vi har fremdeles disse fastemekanismene intakt. Mat i tarmen gir energi i ca. et kvart døgn, men deretter begynner omsetningen av glykogenlagre i lever og muskler. Når disse er oppbrukt begynner kroppen å bryte ned fett som først spaltes til frie fettsyrer og glycerol. Glycerol omdannes til sukker via glukoneogenese og fettsyrene blir omsatt i lever til ketonlegemer (acetoacetat og β-hydroksysmørsyre). Ved ytterligere sult starter nedbrytning av protein i muskler og blodplasma. Proteinet spaltes til aminosyrer som fraktes til lever hvor de omsettes videre via transamineringsreaksjoner, danner organiske syrer som kan gi sukker i glukoneogenesen.  

   Fett rundt innvollene (viskeralt fett) virker endokrint og skiller ut leptin, resistin og adiponektin. Fett rundt hofter og lår har ikke samme endokrine effekt og er således en sunnere form for fettlagring.

    Brunt fettvev, i motsetning til hvitt fettvev, har høyt innhold av mitokondrier gjør at energien i maten omdannes til varme istedet for ATP (termogenese).  Den brune fargen skyldes at mitokondriene inneholder rødfarget cytokrom og det er store mengder mitokondrier i brunt fettvev. Hibernerende dyr har mye brunt fettvev.  Nyfødte pattedyr har mer brunt fettvev enn voksne, men innholdet av brunt fettvev varierer hos voksne. Mennesker som er tynne uansett hvor mye de spiser kan skyldes høyt innhold av brunt fettvev i kroppen.  Det brune fettvevet finnes rundt nyrer og under huden. En H+-selektiv kanal kalt termogenin finnes i den indre mitokondriemembranen og gjør at energien som ligger i protongradienten ikke blir brukt til å lage ATP i respirasjonskjeden, men lager varme i stedet.

 

   Feil ved fettmetabolismen kan gi for høy eller lav konsentrasjon av lipoprotein i blodet, noe som kan føres til diabetes eller arterosklerose. Ved aterosklerose kan fettvev i arterieveggen gi tromber som kan blokkere blodårer. Av kardiovaskulære sykdommer er det to hovedtyper: ischaemisk hjertesykdom (koronar hjertesykdom) hvor koronararteriene som gir blod og oksygen til hjertemuskelen (myokardium) blir tettet igjen, myokardial infarkt. Ved ischaemisk slag hindres blodtilførselen til et område av hjernen. Fett i årene hvor monocytter på endothelium som går til subendothelium og danner makrofager som tar opp fett fra LDL-partikler med kolesterol. Denne reaksjonen er ikke feedback-regulert av kolesterol slik at de  fortsetter å ta opp fett som kan gi plakk. Høy konsentrasjon av LDL-kolesterol ("dårlig kolesterol") kan gi koronar hjertesykdom. Serum-HDL ("godt kolesterol") er i mindre grad koblet til koronar hjertesykdom. Svovelaminosyren homocystein thiolakton kan gi aggregering av LDL. Aggregater med LDL tas hånd om av makrofager, men kan gi plakk i blodåreveggen. Monoumettet fett øker konsentrasjonen av sunt fett, HDL. Oliven-, peanøtt- og rapsolje inneholder mye monoumettet fett. Rapsolje kan imidlertid noen ganger inneholde skadelig erukasyre. Stearinfett som er mettet fett bl.a. i sjokolade kan også øke konsentrasjonen av HDL. Omega-3-fett fra fisk og planteoljer minsker innholdet av LDL. Inuitter spiser mye fett med høyt innhold av omega-3-fettsyrer og er lite utsatt for hjertekarsykdommer.

 

Umettede fettsyrer kan deles i omega-3-fettsyrer (ω3) og omega-6-fettsyrer (ω-6). Omega er betegnelsen på det siste karbonet i metylenden av fettsyren. I omega-3-fettsyrer er det 3 karbonatomer fra metylenden inntil man kommer til første karbon-karbon dobbeltbinding. Hos omega-6-fettsyrer er det 6 karbonatomer til første dobbeltbinding fra metylenden. Karbonatomet ved siden av syregruppen (-COOH) i fettsyren kalles alfa-karbonet (α), mens enden med syregruppen kalles deltaenden (Δ). I biologiske systemer er cis-fettsyrer mest vanlig. cis vil si at en karbonkjede finnes på begge sider av karbondobbeltbindingen, og fettet blir ikke pakket så tett, sammenlignet med  trans hvor det er en karbonkjede på motsatt side av dobbeltbindingen.

 

   De essielle fettsyrene linolsyre (C18:2 og ω6), en omega-6 fettsyre med to karbon=karbon dobbeltbindinger, og alfalinolensyre (C18:3,ω3) brukes  i kroppen som utgangsmateriale for å lage prostaglandiner, thromboksaner (først funnet i thrombocyter), leukotriener (først funnet i leukocyter) og lipoksiner.  Prostaglandiner (først funnet i prostatakjertelen) deltar i betennelser og smertereaksjoner, samt gir feber er er med å bekjempe og stoppe spredning av infeksjoner.  Thromboksaner deltar i blodkoagulering og sammentrekning av blodårer. Leukotriener tilkaller leukocytter og gir sammentrekninger i luftveiene. Lipoksiner regulerer blodkar og prostasykliner deltar ved smerte og betennelser.

 

   Fosfolipider består av glycerofosfolipider og fosforylerte sphingolipider. Glyderofosfolipider har to fettsyrer bundet til posisjon en og to i glycerol og fosfat bundet i posisjon tre, f.eks. som kolin. Cardiolipin finnes i den indre mitokondriemembranen og inneholder to molekyler fosfatidinsyre. Sphingolipider er lange fettsyrer bundet til aminoalkoholen sphingosin. Cerebrosider er en gruppe sphingolipider som inneholder sukker, glukose eller galaktose. Gangliosider er glycerosphingolipider med en oligosakkarid med sialinsyre (surt sukker med en eller flere N-acetylneuraminsyre), og finnes ofte i cellemembran i nerveceller. Schindlers sykdom skyldes mangel på N-acetylgalatosaminidase i lysosomene og gir akkumulering av glykosphingolipider. Ved Krabbe sykdom mangler hydrolasen glaktocerebrosidase i lysosomene som deltar i nedbrytning av galatosylceramid, en del av myelinskjeden, og andre galaktosphingosider

 

   I fet fisk (laks, makrell og sild) og i leveren til torsk finnes mye av de umettede fettsyrene EPA (eikosapentaensyre) som er en C20:5 omega-3-fettsyre og DHA (dokosaheksaensyre), en C22:6 omega-3-fettsyre. Dessverre har mennesket produsert en lang rekke fettløselige giftstoffer (dioksiner, PCB osv.) som akkumuleres i fettet hos marine organismer. I torsk finnes fettet i leveren, sammenlignet med sjøørret hvor fettet finnes i kjøttet, og torsk (hvis den allerede ikke er oppfisket og utryddet) kan være et godt valg i forurensede områder.

    Polyumettede fettsyrer kan peroksideres og gi opphav til skadelige oksygenradikaler.   I produksjonen av margarin vil metting av noen av karbon-karbon dobbeltbindingene i fettsyrene med hjelp av hydrogen gi cis-trans-isomerisering og opphav til transfettsyrer.  Kunstig hydrogenering gir redusert antall dobbeltbindinger. Hard margarin med mye transfettsyrer gir økt konsentrasjon av usunt fett, LDL, og lavere konsentrasjon av HDL med tilhørende økt risiko for arterosklerose. Transfettsyrer finnes bl.a. i kjeks, og det har blitt stilt spørsmål om helseskadelige effekter av transfettsyrer.

    I jeger- og samlersamfunnet inneholdt maten fett med  omtrent likt forhold mellom omega-3 og omega-6-fettsyrer, og bestod ofte i et kosthold med mye marin mat.  Etter jordbruket ble innført med økt bruk av korn til mat og dyrefor som ga økt innhold av ω6-fettsyrer, samt bruk av margarin og polyumettede fettsyrer har fettet i kostholdet fått en økende mengde omega-6-fettsyrer i forhold til omega-3-fettsyrer. Dette kan være en av faktorene som kan være årsak til nye livsstilsykdommer i den vestlige verden. Noen planter inneholder også gammalinolensyre.

 

   Polyumettede fettsyrer kan ha uheldige virkninger i reaksjon med oksygen hvor det kan dannes fettsyreperoksider (-OOH) som er ustabile og kan bidra til dannelse av fri radikaler.

 

   Det finnes høyde-vekttabeller, bl.a. KMI-indeks (Kroppsmasseindeks, BMI-body mass index) hvor man deler kvadratet av vekten (kg2) på høyden.  Er KMI>30 har man  et begynnende vektproblem. Slike tabeller bør imidlertid brukes med skjønn og ikke følges slavisk. Som vedkommende sa som ikke trodde på slike: fordi i følge indeksen skulle han være 2.3 meter høy og det var han jo ikke. Det er sannsynligvis ikke så skadelig å ha noen kilo ekstra masse på en veltrent kropp i god kondisjon.

 

Naturlige cis-polyumettede fettsyrer f.eks. linolsyre (C18:2) med cis-9 og cis-12. Isomere som cis-9 og trans-11 kalles konjugert linolsyre. Hyper lipoproteinaemia kan gi koronar hjertesykdom. Det samme kan diabetes og fedme. Den franske legen Jean Vague (1947) fant at fett på lavere deler av  (pærefasong) hos kvinner var mer gunstig plassering av fett enn på midten av kroppen med visceralt fett i bukhulen som hos menn (eplefasong).

 

Hvis fettsyrer brukes i muskler i stedet for glukose vil konsentrasjonen av glukose stige i plasma, noe som resulterer i økt utskillelse av insulin fra bukspyttkjertelen (pankreas). Insulinresistens skyldes økt konsentrasjon av insulin noe som kan føres til sukkersyke (diabetes mellitus). Type 1 diabetes mellitus (insulinavhengig diabetes) ble tidligere kalt ungdomsdiabetes (juvenil diabetes), og skyldes manglende insulinproduksjon fordi autoimmunødelagte β-celler i de Langerhanske øyer i pankreas ikke lenger lager nok insulin. Personer som lider av dette må ha tilførsel av insulin.  Type 1 diabetes gir forhøyet konsentrasjon av glukose i blodet og redusert opptak av glukose i muskler og redusert syntese av fett. Innholdet av glukagon minker og degradering av fettsyrer i lever øker og gir syntese av sure ketonlegemer. Medfølgende symptomer er økt urinering (polyuri), tørste og økt apetitt (polyfagi). Økt konsentrasjon av glukose (druesukker) i blodet gir hyperglykemi, ketoacidose pga. ketonlegemer, nyrelidelse (nefropati), synet svekkes med skader på netthinne (retinopati), samt nerveskader (nevropati) gir redusert følighet i fingrene. Behandling med insulininjeksjon og nøye kontroll med konsentrasjonen av blodsukker reduserer langtidskomplikasjoner. Best er flere doser insulin per dag gitt i tilknytning til måltider, og som etterligner kroppens naturlige responser etter et måltid.

 Type 2 diabetes mellitus (insulinuavhengig diabetes) skyldes insulinresistens og økt sekresjon av insulin fra betacellene. Insulinresistens er en feil i opptaket av glukose i muskelceller og fettceller. Betacellene i pankreas minsker etter hvert sin funksjon og cellene i kroppen responderer ikke lenger på insulin. Type 2 diabetes har en genetisk komponent sammen med høyt fettinnhold i buken og et stillesittende liv, og opptrer  hos eldre mennesker. Et av symptomene er hyperglykemi uten ketose. Type 2 diabetes kan behandles med redusert kaloriinntak spesielt via redusert inntak av karbohydrater, økt trening, samt vektreduksjon. Hvis dette ikke virker kan det være nødvendig med hypoglykemiske stoffer som senker glukosekonsentrasjonen i blodet. Hypoglykemiske stoffer kan gi økt sekresjon av insulin fra betacellene (sulfonylurea (glipzid,glyburid) eller meglitinider (repaglinid og nateglinid)); redusert glukoneogenese i lever og økt insulinvirkning i muskler (gibuanid (metformin)) eller økt forbruk av glukose i fettvev og muskler kombinert med redusert glukonegogenese (thiazolidindioner (pioglitazon, rosiglitazon). Det er også forsøkt brukt alfa-glukosidase hemmere (acarbose og miglitol) som reduserer hydrolyse av stivelse, men det beste er å redusere inntaket av stivelsesholdige næringsmidler.

 

Mennesker har velutviklete smaksreseptorer for søte stoffer, noe som tidlig under evolusjonen var nyttig for å skaffe seg tilgang til karbohydrater. I dag med god tilgang på søtsaker kan denne egenskapen bidra til fedme. Karbohydrater virker som energikilde, samtidig som det gir karbonskjeletter til anabolismen. De vanligste sukkerartene fra planteriket er (relativ søthet i forhold til sukrose i parentes):  disakkaridet sukrose  (100), glukose/druesukker (75), og fruktose/fruktsukker (140).

Disakkaridet maltose (40) finnes i maltekstrakt. Disakkaridet laktose/melkesukker (20) finnes i pattedyrmelk. For å kunne redusere energiinntaket som sukkerartene medfører har den kjemiske industrien laget ikke-karbohydratsøtstoffer som sakkarin (300), aspartam (aspartyl-fenylalanin metylester) (180), cyclamat (nå forbudt i flere land)(30) og sukralose (sukrose hvor 3 hydroksylgrupper er erstattet med klor, Splenda7)(600).  

Kaffein i kaffe og te, teobromin i sjokolade og te, samt teofyllin i te er metylxanthiner som hemmer enzymet syklisk AMP  fosfodiesterase og gir økt konsentrasjon av syklisk AMP (cAMP). Dette medfører økt hjerterytme og avslapning av glatt muskelatur. Teofyllin gir avslapning av glatt muskelatur i bronkiene.

 

Grapefrukt, en krysning mellom pummelo og søtappelsin inneholder furanokoumariner og naringenin som hemmer syntesen av cytokrom P450 CYP3AY isoenzymer som deltar i nedbrytning av fremmedstoffer, og vil således kunne påvirke nedbrytning av legemidler i kroppen.

 

Stekes karbohydrater og protein dannes det brunfargete produkter i såkalte Maillard-reaksjoner, noe man kan observere når man smører egg eller melk på boller eller brød før det stekes, gir ekstra brunfarge på stekeoverflaten. Det har vist seg at protein med mye av aminosyren asparagin stekt sammen med karbohydrater (glukose eller fruktose) kan gi opphav til akrylamid i Maillard-reaksjoner.  Polymerisert akrylamid er et velkjent stoff brukt til elektroforesemedium (akrylamidgel)  i laboratorier, men upolymerisert akrylamid er også kjent for å kunne binde seg til myelinskjeden rundt nervefibre som kan gi nerveskader. Det skapte litt furore da noen svenske forskere fant at flere stekte produkter inneholdt akrylamid, og man lurte på hva skjer med akrylamid i fordøyelsessystemet ? I 1997 ble noen kuer i Sverige forgiftet av akrylamid. Akrylamid ble nemlig brukt til å tette sprekker ved tunnelarbeider, og ble også brukt når Romerikstunnelen for flytoget til Gardermoen ble laget.

Uansett, mat stekt ved høy temperatur har aldri vært betraktet som noen helsekost, og ordet stekemutagener kan ennå brukes.

Grasetere (herbivore) 

Det er få organismer som kan omsette cellulose, selv om cellulose er svært utbredt på jorda og finnes i alle planter. Det er enzymet cellulase som bryter ned cellulose, og dette enzymet finnes bare mikroorganismer (bakterier og protozooer). Herbivore vertebrater har inngått samarbeid med slike organismer for å kunne omsette cellulose. Termitter bruker protozooer og herbivore dyr bruker en heterogen blanding med cellelosenedbrytende mikroorganismer som i en anaerob fermentor omdanner cellulose til fettsyrer og sukker. Hester, gnagere og lagomorfer har bakterier som bryter ned cellulose i en blindtarm (caecum/coecum/cecum). Hos drøvtyggere kommer maten først inn i vomma (rumen) som har et høyt innhold av mikroorganismer som bryter ned cellulosen i plantecelleveggene. Deretter går maten over i nettmagen (reticulum) med nettformet epitelvev, hvorfra den blir gulpet opp og tygget på nytt. Den flytende opptyggete blandingen går over i bladmagen (omasum) med epitelvev i bladformete folder, og som suger opp mye vann. Deretter går maten til løpen (abamasum). Hos nyfødte drøvtyggere går det ei renne (bollerenna) som fører råmelka direkte til løpen hvor enzymet løype koagulerer melka. Når dyret vokser snevres renna inn.   Hare har blindtarm etter magen, og gjør at de ikke kan tygge drøv. Hare har lang cecum, og spiser en spesiell flytende del av avføringen på nytt, og er såkalt koprofag.   Ved andre passering tas aminosyrer og stoffer produsert av bakteriene. Fugl som er spesialisert til å spise bivoks (bietere) har bakterier som bryter ned bivoks. Drøvtygging kan betraktes som en evolusjonær tilpasning for å unngå predatorer, rask spising av mat på grassletta, og deretter kan dyrene trekke seg tilbake for å fordøye maten.  

Sykdommer i mage-tarmsystemet

   Sykdom i spiserør, magesekk, tolvfingertarm, tynntarm, tykktarm, lever, galleblære eller bukspyttkjertel. Spiserøret går fra svelg til magesekk og passerer det muskelfylte mellomgulvet. Viruset som gir kusma kan forårsake opphovning av ørespyttkjertelen (epidemisk parotitt). Glossitt er betennelse på tungen. Infeksjon med den syretolerante bakterien Helicobacter pylori som lever i slimproduserende celler, og  skiller ut stoffer som gir betennelse i termveggen og kan gi opphav til magesår (ulcus ventriculi). Irritasjon av ventrikkelen kan gi brekning (vomitus). Blindtarmbetennelse (appendicitt) er betennelse i appendiks i blindtarmen. Bukhinnebetennelse (peritonitt) er betennelse i bukhinnen.Cholecystitt er betennelse i galleblæren. Cholelithiasis er steiner i gallegangene. Diaré kan skyldes matforgiftning, sykdom eller kraftig redsel. Ved diaré er det viktig å opprettholde vann- og saltbalansen i kroppen.  Saltsyre fra magesekken kan komme opp i spiserøret og gi ubehag og smerte i brystet (kardialgi). Cøliaki er allergisk reaksjon mot proteinet gluten i mel fra flere kornslag. Gluten gir bakeegenskapene til melet. Ulcerøs colitt er betennelse og sår i tykktarmen. Crohns sykdom i tynntarmen ved overgang til tykktarmen gir blodig diaré. Divertikulose er utposning på tykktarmen. Gallestein består av kalsium, kolesterol og bilirubin (gallefargestoff). Magesekken kan komme opp i brysthulen (hiatus hernie). Virusangrep (hepatitt) i lever elller galleblære kan gi gulsott, økt mengde bilirubin fra unormal nedbrytning. Skrumplever (cirrhose) ved stort alkoholforbruk. Brokk (bukhinnen ut gjennom bukveggen. Lyskebrokk. Betennelser og parasitter (amøbedysenteri, salmonella, campylobacter, rundorm, bendelorm, Giardia, cryptosporidium etc.)

Tekst hentet fra dyrefysiologi

Tilbake til hovedside

 

Publisert 14. jan. 2019 11:30 - Sist endret 14. jan. 2019 11:33