Szénhidrát tényleg hizlal? Az elhízás energiaegyensúly modellje, a kalóriákon túl

Az elhízás kialakulásának folyamatáról alkotott elméletekre nagy szükség van, egyrészt azért hogy segítségükkel klinikai kísérletek hipotéziseit ki tudjuk alakítani, másrészt pedig azért, hogy a kísérletekből, kutatásokból szerzett információkat rendszerezve jobban megértsük az obezitás (elhízás) hátterében álló tényezőket.

Egy megfelelő modellnek két fő kérdésre kell választ adnia: Mi magyarázza a populáción belül megfigyelt nagy különbségeket az elhízásban? Miért történt ilyen nagy változás világszerte az elhízás előfordulásában az elmúlt évtizedekben?

Az első kérdést részben megválaszolhatjuk azzal, hogy a testtömegindex (BMI) nagyfokú öröklődést mutat, és a genetikai eltérésekkel a BMI-beli különbségek 75%-a megmagyarázható. A második kérdéshez hozzátartozik, hogy bár a mesterséges környezet miatt a fizikai aktivitás mennyiségében is hatalmas változások történtek, az élelmiszer „közeg” megváltozása az elsődleges oka az elhízottság növekedésének. Azonban az, hogy a táplálkozásbeli változások közül legjobban obezogén (elhízásra hajlamosító) tényezők hogyan hatnak a genetikailag hízásra hajlamos egyénekre erősen vitatott kérdés a szakirodalomban, és a jelenséget magyarázni hivatott különböző modellek eltérő mechanizmusokat feltételeznek.

A továbbiakban két, széles körben elterjedt modell, az úgynevezett szénhidrát-inzulin modell (CIM = Carbohydrate-Insulin Model) és az energiaegyensúly modell (EBM = Energy Balance Model) összehasonlítása következik Kevin Hall és mtsai publikációja alapján. (1)

Az energiaegyensúly modell

Az EBM alapfeltevése, hogy elsődlegesen az agy felelős a testsúly szabályozásáért komplex endokrin, metabolikus és idegrendszeri vezérlésen keresztül. Ezek az agy tudatalattihoz tartozó részeiből (hypothalamus, bazális ganglionok, agytörzs) érkező impulzusok regulálják a táplálékbevitelt, a környezeti hatásoknak és a szervezet energiaigényének megfelelően. Az energia-homeosztázis szabályozása rövid távon és hosszú távon ható rendszerekre is osztható. A hosszú távú szabályozás (pl.: leptinen keresztül) a rövid távon ható szignálokra (pl.: ghrelin, GLP-1) hatva befolyásolja ezek aktivitását. Ezzel hosszú távon kiegyenlítve a naponta változó energiabevitelt. Ezen modell szerint az elhízás előfordulásának növekedése főleg a könnyen, nagy választékban elérhető, agresszíven marketingelt, olcsó ultrafeldolgozott és energiagazdag élelmiszereknek köszönhető, melyek nagy adag zsiradékot és cukrot, ellenben kevés fehérjét és élelmi rostot tartalmaznak. Laborkísérletekben kimutatták, hogy a zsírokban és lipidekben gazdag étrend megváltoztatja az agy egyik étvágyszabályozó jelpályáját, ezáltal energiatöbblet beviteléhez, és elhízáshoz vezet, valamint a nem obezogén, kevés zsírt tartalmazó étrend leértékelődik a szervezet számára.

Az EBM szerint az étrend összetétele, és nem egyedül a kalóriatartalma fontos faktor a központi idegrendszer táplálékbevitelt szabályozó mechanizmusai szempontjából. A zsírszövetet pedig egy aktív endokrin szervnek tekinti, ami az energia hatékony tárolását vagy mobilizálást szolgálja, a szervezet pillanatnyi igényének megfelelően. Az EBM elismeri, hogy egyéni különbségek az energiaelosztásban eltérő mértékű zsírfelhalmozáshoz vezet a szövetekben, akkor is, ha az energiabevitelben nincs eltérés a két egyén között. Ennek részben az az oka, hogy a zsírmentes testtömeg megnövekedése nagyobb energiafelhasználást eredményez, mint a testzsírszázalék növekedése. A különbségek az energia elosztásában azt is megmagyarázzák, miért halmoznak fel a nők több zsírszövetet az egyedfejlődés során, annak ellenére, hogy összességében kevesebb kalóriát fogyasztanak a férfiaknál. Az EBM szerint a csökkent fizikai aktivitás leginkább úgy járul hozzá az elhízáshoz, hogy a kevés mozgás miatt a szervezet nem tudja elég „precízen” szabályozni az energiabevitelt.

A szénhidrát-inzulin modell

Az 1960-as évek közepére elterjedt az a felfogás, hogy egyedül a szénhidrátok váltanak ki inzulin elválasztást; egyedül az inzulin felelős a zsírraktározás beindításáért; valamint hogy a szénhidrátok minden esetben szükségesek a többletzsír felhalmozásához. Továbbá mind a 2-es típusú cukorbetegséggel élők, mind az elhízott embereknek magas a plazma inzulinszintjük. Egy 2007-ben megjelent cikkben a populációs szinten megfigyelt nagy növekedést az elhízás prevalenciájában is így magyarázták: A szénhidrátok mint első számú felelősei az inzulinszint krónikus megemelkedésének, alapvető kiváltói az elhízásnak.

A CIM alapvetései viszont nem helyesek több szempontból sem. Zsírraktározás történhet bevitt szénhidrát és inzulinszint emelkedés nélkül is. Továbbá az inzulinszekrécióra a bevitt szénhidráton kívül egyéb faktorok is hatnak, így potenciálisan több út vezethet a zsír szöveti felhalmozódásához. Ezek ellenére ez az elmélet széles körben elterjedt, kihangsúlyozva azt, hogy a zsírt raktározó sejtek állnak az elhízás etiológiájának központjában. A modellt kiterjesztve az összes elhízást okozó faktorra az ok-okozati irány megfordítható olyan módon, hogy nem a pozitív energiamérleg fokozza ez elhízás mértékét, hanem bevitt tápanyag elosztásában történő olyan változás, ami az energia zsír formájában történő raktározását szorgalmazza viszi bele a szervezetet a pozitív energiamérleg állapotába.

Rendelkezésünkre állnak mindkét modell egyes aspektusait igazoló adatok, kutatási eredmények. A következőkben különböző szempontok alapján megnézzük, melyik modellel hogyan magyarázható a kövérség heterogenitása és az elhízás mint pandémia.

Laborkísérletek során azt figyelték meg, hogy a szokásos egér eledel, ami 70%-ban szénhidrát, 10%-ban zsiradék és 20%-ban fehérje nem indukál elhízást a kísérleti állatokban. Ha viszont megváltoztatják a táp összetételét és növelik a zsírtartalmát a szénhidrát kárára egyre több lesz az elhízott egér. A legnagyobb mértékű elhízást 20% szénhidrát, 60% zsír és 20% fehérjetartalomnál figyelték meg. A tápok szénhidrátkomponensei pedig magas glikémiás indexű összetevők voltak (kukoricakeményítő, maltodextrin, szukróz). Ezek az eredmények megcáfolják a CIM azon állítását, hogy a szénhidrátok a zsírraktározás fő okozói.

Genetikai oldalról megvizsgálva a kérdést elmondható, hogy magasfokú öröklődést lehet megfigyelni az elhízás esetében. A leptin génjének nagyon ritka mutációjától eltekintve viszont nincs olyan genetikai eltérés, ami elsődlegesen a zsírsejtek működését egymagában befolyásolná. Olyan génvariációkat viszont leírtak már, amelyek a zsír eloszlására a szervezetben és a metabolikus szindróma egyes jellegzetességeire, például az inzulinrezisztenciára hatnak. Mivel az idegrendszerünk szabályozza az energiabevitelünket nem meglepő, hogy mindegyik monogénes öröklődésű betegség, ami elhízást okoz érint olyan gént, ami a hypothalamus energia-kontroll mechanizmusában részt vesz. Ami a gyakori génvariációkat illeti, olyan kis hatással rendelkeznek nehéz megállapítani minden egyes eltérés valódi befolyását a kalóriabevitelre, energiafelhasználásra. Egy variáció kivételt képez, az úgynevezett FTO, mely esetében a mutált allélt hordozóknak megnövekedett étvágyuk és kalóriabevitelük van.

Epidemiológiai szempontok

Kohorsz vizsgálatban több tízezer ember adatait és táplálkozási szokásait vizsgálva leírták, hogy amennyiben a szénhidrátokból származó bevitt kalória egy részét zsiradék váltotta fel, az állati eredetű zsírokra történő váltás sokkal nagyobb súlygyarapodást vont maga után, mint a telítetlen zsírok bevitelének növelése. Azt is kimutatták, hogy ha az emberek a feldolgozott burgonya, vörös hús és cukros italok fogyasztását növelték az hízáshoz vezetett, míg ha többet fogyasztottak teljes kiőrlésű gabonából, joghurtból, olajos magvakból az inkább testsúlycsökkenést eredményezett. Ezek az adatok az EBM szemléletét igazolják, és nem a szénhidrát-inzulin modellét, ami szerint elsősorban kizárólag a szénhidrátbevitel felelős a hízásért.

Étrendi intervenciós kísérletek

Klinikai kísérletek nem igazolták a CIM szemléletét, miszerint a fogyás kulcsa a szénhidrátbevitel csökkentése. Az EBM felvetését viszont, hogy az energiasűrűségnek fontos szerepe van a többletenergia-bevitelben több kísérlet is bizonyította. Azt is sok kutatási eredmény igazolja, hogy az étrend makronutriens összetételén és a glikémiás terhelésen kívül más tényezők is fontos szerepet játszanak.

Humán gyógyszeres intervenciós kísérletek

Gyógyszeres terápia terén az inzulinnal történő kezelést vizsgálták eddig a legtöbbet. A CIM feltevéseit igazolni látszik a tény, hogy az 1-es típusú cukorbetegek testsúlya inzulin kezelés hatására növekszik. Viszont ebben az esetben a kívülről adott inzulin a metabolizmusuk helyreállításához szükséges, és a súlygyarapodás valójában a zsírmentes testtömeg növekedéséből származik. Az inzulin hízlaló hatását cáfolja az is, hogy intranazálisan adva gátolja az agyban a táplálékfelvételt, ez pedig teljesen ellentmond a CIM alapfeltevéseinek. Továbbá annak ellenére, hogy akutan emeli az inzulinszekréciót, az úgynevezett GLP-1 receptor agonista vegyületek jelentik a krónikus elhízás jelenlegi leghatásosabb elfogadott kezelését.

Az energiaegyensúly fontossága megjelenik mindegyik elhízás mechanizmusát magyarázni kívánó modellben, így a CIM és az EBM koncepciójában is.

A két különböző szemlélet megegyezik abban, hogy az étrend megfelelő minősége és összetétele preventív szereppel rendelkezik az elhízást illetően.

A CIM a magas glikémiás indexű táplálékok bevitelének tulajdonítja a legnagyobb szerepet az elhízás folyamatában, annak ellenére, hogy elsöprő mennyiségű bizonyíték mutat arra, hogy emellett számos egyéb tényező vezet megnövekedett energiabevitelhez.

Az EBM elismeri a potenciális jótékony hatását az alacsony szénhidráttartalmú, alacsony glikémiás terhelést jelentő étrendeknek egyes emberek esetében, viszont nem ért egyet a szénhidrát-inzulin modell alapján megfogalmazott stratégiával, ami az elhízást populációs szinten alacsony glikémiás terhelést jelentő diéta felírásával kívánja kezelni. Számos kutatás bizonyítja, hogy az alacsony szénhidrátalapú diéták nem hatásosabbak a magasabb glikémiás indexű táplálékokból álló alternatíváknál.

Energiaegyensúly modell vagy szénhidrát-inzulin modell?

Összegezve nagy mennyiségű bizonyíték felsorakoztatható az EBM (energiaegyensúly modell) mögött, ami nem illik össze a CIM (szénhidrát-inzulin modell) által leírt folyamatokkal. További kutatások szükségesek annak érdekében, hogy az energiaegyensúly modellt fejlesztve fény derüljön a dinamikusan változó, élelmiszer adta környezet azon tényezőire, amelyek legnagyobb mértékben felelősek az elhízás „terjedéséért”. Valamint hogy ezek a faktorok pontosan milyen módon változtatják meg az idegrendszer jelpályáit, illetve miért fogékonyabbak ezekre egyes emberek a többiekhez képest. Ha ezeket a kérdéseket képesek leszünk pontosan megválaszolni sokkal hatékonyabb lesz az elhízás prevenciója és kezelése egyaránt.

Szénhidrát és az emberi egészség

A Lancet orvosi folyóiratban jelent meg egy összefoglaló publikáció a szénhidrát minősége és az emberi egészség kapcsolatáról, amelyben 185 prospektív tanulmány és 58 klinikai vizsgálat adatát elemezték a kutatók. (2)

A megfigyeléses vizsgálatok adatai azt sugallják, hogy az összhalálozás és a kardiovaszkuláris betegségekkel összefüggő halálozás, valamint a szívbetegség, a stroke, a 2-es típusú cukorbetegség és a vastagbélrák előfordulása 15-30%-kal csökken, amikor a legmagasabb rostfogyasztókat hasonlítjuk össze a legalacsonyabb rostfogyasztókkal.

A klinikai vizsgálatok azt mutatják, hogy a magasabb rostbevitelűeknél szignifikánsan alacsonyabb a testsúly, a szisztolés vérnyomás és a teljes koleszterinszint. A kritikus kimenetek szempontjából a kockázatcsökkenés a legnagyobb volt, amikor a napi rostbevitel 25 g és 29 g között volt. Az adag-válasz görbék azt sugallják, hogy a magasabb rostbevitel még nagyobb előnyt nyújthat a kardiovaszkuláris betegségek, a 2-es típusú cukorbetegség és a vastagbél- és mellrák elleni védelemben.

Az élelmi rostbevitel növelésére és a finomított gabonák teljes kiőrlésű gabonával való helyettesítésére vonatkozó ajánlások végrehajtása várhatóan javítja az emberi egészséget.

A tanulmány egyik fő erőssége az volt, hogy bemutatta a szénhidrátminőség kulcsfontosságú szerepét a krónikus betegségek szempontjából.

Cikket írta: Szeidl Sára

Hivatkozások

(1) Hall, K. D., Farooqi, I. S., Friedman, J. M., Klein, S., Loos, R., Mangelsdorf, D. J., O’Rahilly, S., Ravussin, E., Redman, L. M., Ryan, D. H., Speakman, J. R., & Tobias, D. K. (2022). The energy balance model of obesity: beyond calories in, calories out. The American journal of clinical nutrition, nqac031. Advance online publication. https://doi.org/10.1093/ajcn/nqac031
(2) Reynolds A, Mann J, Cummings J, Winter N, Mete E, Te Morenga L. Carbohydrate quality and human health: a series of systematic reviews and meta-analyses. Lancet. 2019 Feb 2;393(10170):434-445. doi: 10.1016/S0140-6736(18)31809-9. Epub 2019 Jan 10. Erratum in: Lancet. 2019 Feb 2;393(10170):406. PMID: 30638909.