Insulin

Vi begynner med oppbygningen av hormonet på molekylnivå. Et insulinmolekyl består av to polypeptidkjeder, kalt A-kjeden og B-kjeden. Disse består av henholdsvis 21 og 30 aminosyrer. Grunnstoffene som inngår i dette hormonet er oksygen, karbon, svovel, nitrogen og hydrogen. Strukturen i insulin er svært likt for mange forskjellige arter, og det ble identifisert på 1920-tallet da en lege ved navn Banting sammen med en av sine studenter studerte bukspyttkjertelen hos hunder. Insulin brukes som jeg senere skal komme tilbake til i stor utstrekning som behandling mot diabetes. Fra oppdagelsen skjedde og mange tiår fremover, var det faktisk vanlig å bruke hormoner utskilt fra dyr som ku og gris som behandling for syke mennesker. Sjansen var tilstede for at menneskekroppen reagerte på hormonet som et slags fremmedlegeme, men i de aller fleste tilfeller gikk det bra. På 1980-tallet gjorde man fremskritt innenfor forskning på rekombinant DNA, som gjorde det mulig å produsere store mengder menneskelig insulin, ved hjelp av bakterier.

Dette gjøres i korte trekk ved at man kutter opp og kopierer deler av menneskets DNA-tråder som «koder» for produksjon av insulin, og integrerer dette i såkalte plasmider (ringer av DNA som finnes i bakterier). Enzymene som utfører prosessen med å «åpne» og kopiere deler av arvestoffet vårt kalles restirksjonsenzymer. Fra denne metoden får man effektive produsenter, som man senere kan skille ut den menneskelige versjonen av hormonet fra.

Insulin produserer som nevnt i bukspyttkjertelen, i en type celler som kalles betaceller. Disse cellene frigjør konstant en liten mende insulin til blodbanen, men denne varierer veldig, og styres primært av blodsukkernivået i blodet. Cellene har evnen til å frigi lagret insulin, samtidig som de produserer nytt. Dette gjør at virkningen av hormonet kommer til sin rett relativt raskt. Skader på disse cellene, eller mangler i funksjonalitet, kan føre til én form for diabetes. Alt dette kommer jeg tilbake til om litt.

Alfaceller er et slags motstykke til betacellene, og utskiller et konkurrerende hormon som kalles glukagon. Oppbygningen av dette har veldig mange likehetstrekk med insulin, men egenskapene er i korte trekk stikk motsatt. Alfacellene er også en del av bukspyttkjertelen, men dekker et mindre område enn betacellene. To viktig begreper jeg kommer til å benytte videre er hyper- og hypoglykemi. Hyperglykemi betyr at blodsukkeret er for høyt, mens hypoglykemi betyr det motsatte, at det er for lavt.

Hvordan fungerer så insulin, hvorfor er det så viktig for oss? Hormonet er først og fremst et lagringshormon, som påvirker de aller fleste cellene i kroppen, da det finnes respetorer som reagerer på insulinnivået i blodet i majoriteten av cellene. Glukose, og kontrollen med blodsukkernivå er insulinets mest kjente oppgave. Kroppen etterstreber av flere grunner å holde kroppens tilstand mest mulig stabil (homøostase), noe som også gjelder andelen sukker i blodbanen. Blodsukkeret hos et menneske ligger vanligvis mellom 70 og 110 milligram per desiliter blod, med unntak like etter måltider med mye karbohydrater, da det vil være høyere. Når nivået kommer opp i rundt 200 milligram per desiliter, karakteriseres tilstanden vanligvis som hyperglykemi, selv om dette skjer like etter et måltid.

Hadde det ikke vært for hormonene som er med på å styre det som skjer i kroppen vår, ville en slik kontroll og stabilitet vært umulig. Etter et måltid med mye sukker, om man f.eks spiste noen stykker kake, ville blodsukkeret blitt skyhøyt. Dette forhindres ved at betacellene reagerer på et økt nivå av glukose i blodet, og utskiller insulin som ligger lagret i cytoplasmaet i cellen. Dette skjer ved eksocytose, en prosess der cellen «presser» ut en slags boble med insulin fra seg selv og ut i blodbanen. Parallelt med dette, begynner betacellene å syntetisere/bygge opp nytt insulin, som igjen kan lagres i cellen frem til neste gang det er nødvendig. Når så insulinet flyter fritt i blodet, finner de veien til reseptorer i muskelceller, fettceller og leverceller. Når insulinnivåene er høye, blir reseptorene i de respektive cellene rundt om i kroppen stimulert i stor grad, og mange anabole funksjoner blir satt i gang. Anabol refererer forøvrig kun til oppbygning, det har i prinsippet ingenting annet med AAS å gjøre, slik mange virker å tro.

I fettcellene medfører et høyt insulinnivå at syntesen av fettsyrer øker, og glukose kan omdannes til triglyserider (lagringsform av fett som består av tre fettsyrer, og glyserol). I tillegg bidrar insulinet til at frie fettsyrer lettere binder seg sammen med glyserol, og lagres som triglyserider. Insulin er med andre ord et svært viktig hormon å ha kontroll over, om man ønsker å oppnå en mest mulig optimal fettforbrenning. En interessant teori går på at større mengder insulin også kan øke antallet fettceller kroppen har. Et viktig holdepunkt for forskerne bak disse teoriene finner man i diabetespasienter som har brukt samme sted på kroppen for å injisere insulinet over lengre tid. Hos mange av disse, observerer man en kul av fettceller under huden akkurat ved dette stedet. Ved å studere sliker kuler i mikroskop har man funnet ut at hver enkelt fettcelle ikke har økt nevneverdig i størrelse, noe som støtter teorien om at de må ha blitt flere.

I muskelcellene står insulinet for lagring av aminosyrer, såvel som glukose. Man kan se for seg at insulinet hjeper næringen inn i musklene, slik at kroppen kan utnytte energien som er lagret. Pasienter med diabetes mellitus/type 1 har som nevnt nedsatt eller manglende evne til å produsere insulin, og uten kunstig tilførsel ville ikke kroppen kunnet utnytte maten. Før hensiktsmessig behandling ble oppdaget, og tilgjengelig, kunne denne formen for diabetes ofte være dødelig. Insulinet har i tillegg til dette en guntig effekt på proteinsyntesen, samtidig som det hemmer nedbrytningen av lagret energi, både i form av glykogen, proteiner og fett. Disse er de primære årsakene til at de fleste som trener styrke inntar litt raske karbohydrater (hvorfor man inntar såkalte raske karbohydrater, kommer det mer om under delen om glykemisk indeks) både før og etter trening. Rundt dette tidspunktet er det særs viktig (for treningen sin del) få kroppen ut av en katabol- og inn i en anabol tilstand, for raskest mulig å kunne starte restitusjonen etter tung trening. Lavt insulinnivå vil medføre mye av de motsatte effektene, dårligere opptak av aminosyrer og mer nedbrytning av lagrede ressurser, både i form av fett, karbohydrater og protein. Lite insulin i blodet, veies gjerne opp av mer glukagon, og omvent. Disse to opptrer ikke i store mengder i blodbanen samtidig.

Glukoneogenese er en prosess der det skjer nydanningav glukose fra andre næringsstoffer som er lagret i leveren. Også her spiller ratioen insulin/glukagon en vesentlig rolle. Når insulinnivået er høyt etter et måltid, og kroppen er i en oppbyggende tilstand, er nivået av glukagon svært lavt, i likhet med aktiviteten i glukoneogenesen. Når blodsukkeret begynner å bli lavt, skjer det motsatte, insulinmengden er liten, glukagon dominerer, og glukoneogenesen stimuleres for å skaffe tilstrekkelig glukose.

En mindre allment kjent effekt insulin har, er regulering av mange av kroppens enzymer. Et enzym består blant annet av et «aktivt sete» og et «allosterisk sete». Det førstnevnte er enkelt forklart stedet på enzymet der substrater (stoffer som f.eks spaltes eller sammenslås) fester seg. Enzymaktivitet blir regulert av konkurrerende og ikke-konkurrerende hemmere, som i forskjellig grad hindrer blant annet hastighet på reaksjonene enzymene er involvert i. De konkurrerende hemmerne opptar plassen til substratet i det aktive setet, slik at stoffene som er ment å sitte fast der (formen på setet er spesifikk/karakteristisk for et bestemt substrat) ikke kan gjøre det. Insulin fungerer som en ikke-konkurrerende hemmer for en del enzymer, noe som innebærer at hormonet fester seg i det allosteriske setet hos enzymet. Som følge av dette, endres også formen på det aktive setet, slik at enzymet ikke lenger «gjenkjenner» substratet, eller kan bearbeide det.

Insulinfølsomhet er et ord mange har hørt, men som det også eksisterer mange rare oppfatninger av rundt omkring. Svært mange av kroppens celler har reseptorer for insulin, fordi hovedoppgaven hormonet har, er å regulere blodsukkeret. Dette gjøres mest effektivt om man har mulighet for å lagre glukosen mange steder. Personer som er på vei mot å utvikle diabetes type to, eller insulin-uavhengig diabetes, får gradvis dårligere insulinfølsomhet. Over tid ender man opp med å være mer eller mindre resistent mot insulin, da reseptorene ikke lenger reagerer skikkelig på hormonets tilstedeværelse i blodbanen. Etter et måltid, vil man oppleve at store mengder insulin skilles ut, og om vi tenker tilbake på virkningen hormonet har med tanke på fettlagring, er det opplagt at nedsatt insulinfølsomhet er et dårlig utgangspunkt om man ønsker å forbli slank og frisk. Er man ute etter en best mulig fettforbrenning, og en lavest mulig unødvendig lagring av fett, gjelder det å prøve å optimalisere insulinfølsomheten. I så måte er fysisk aktivitet svært viktig, da både utholdenhets- og styrketrening holder insulinfølsomheten forbedret i et par døgn etter endt økt. Mer moderat aktivitet vil også påvirke positivt. Videre er kostholdet en viktig faktor når man skal bedre insulinfølsomheten, eller unngå at den svekkes. Mye raske karbohydrater over tid kan virke hemmende. Det samme kan mye mettet fett, men her gjør virkningen seg gjeldende allerede etter kort tid. Følsomheten kan bedres ved inntak av kanel og krom, av et høyt fiberinntak, og av en- og flerumettede fettsyrer. Insulinfølsomheten kan svekkes både av mindre følsomme- og av færre reseptorer.

Diabetes mellitus/diabetes type 1/insulinavhengig diabetes er tre uttrykk som er mye brukt, der alle betegner den samme lidelsen. Jeg har nevnt en del underveis, men samler her litt mer direkte rundt sykdommen. Denne typen diabetes er mindre vanlig en den andre varianten, og forekommer i første rekke blant unge mennesker. Mange er såpass unge som 13-14 år når de får diagnosen. Som nevnt dreier lidelsen seg om en nedsatt eller opphørt produksjon av insulin. Årsakene til at kroppen slutter å produsere tilstrekkelige mengder til å utføre blodsukkerkontroll, er uvisse. Når kroppen produserer for lite lagringshormon, mister man «nøkkelen» til mange av kroppens celler, og vekttap og underernæring vil forekomme som bivirkninger av sykdommen. Høyt blodsukker er en naturlig virkning, noe som i verste fall kan gjøre skade på nerver og blodkar. Vanlige symptomer omfatter det nevnte vekttapet, stor apetitt, man tisser mye (alt sukkeret i blodet drar med seg mye vann fra nyrene) og er ofte tørst. Hypoglykemi forekommer først og fremst hos pasienter med denne lidelsen, hvis man setter for mye insulin i forbindelse med et måltid, og blodsukkeret dermed blir for lavt. Føling er et ord mange kanskje kjenner til i forbindelse med diabetes, og begrepet er synonymt med hypoglykemi.

Diabetes type 2/insulinuavhengig diabetes/aldersdiabetes, er den mer vanlige versjonen av sykdommen. Av navnet forstår vi at denne typen ofte utvikler seg senere i livet. Med noen unntak, ser man at mange pasienter med denne lidelsen er overvektige. Dette kommer som en følge av at sykdommen kommer av insulinresistens, en tilstand som jeg tidligere har nevnt gjerne utvikler seg over tid, og som kan påvirkes av blant annet kosthold og trening. Tar man en blodprøve av en slik pasient, ser man gjerne høye nivåer av både insulin og blodsukker på samme tid. Årsakene til at man utvikler diabetes type 2 er mange, der genetisk disposisjon ser ut til å være den viktigste. Likevel er det liten tvil om at de fleste vil kunne påvirke sine sjanser for å oppleve denne lidelsen, ved å være nøye med kalori- og næringsinntaket, samtidig som man holder seg i fysisk aktivitet.

Til slutt vil jeg ta med et avsnitt om glykemisk indeks. Dette begrepet har vært mye brukt i media de siste årene, og mange søker forståelse av hvor mye vekt man bør legge på denne parameteren, samt hva det egentlig innebærer at matvarer har høy eller lav glykemisk indeks. Glykemisk belasting er et annet begrep jeg skal kommentere, i sammenheng med bruk av GI som et virkemiddel i et best mulig kosthold.

GI er et mål på hvordan sukkerinnholdet i blodet forandres i timene etter et måltid. Høy glykemisk indeks betyr at blodsukkeret stiger raskt etter inntak av matvaren. Lav glykemisk indeks betyr det motsatte, at det stiger tregere, og dermed holder seg mer stabilt. Fordelene ved et stabilt blodsukker burde nå være klart for de fleste. Ikke bare forebygger et slikt kosthold diabetes, hjerte- og karsykdommer samt overvekt og betennelser, det vil også medvirke til et mer stabilt humør, og gi bedre fysisk og mental yteevne. GI-verdien forskjellige matvarer har, er gjerne gitt ut ifra en annen vare som er referanseverdien. En vanlig slik matvare er loff/hvitt brød, der verdien blir satt til 100. En annen vanlig målestokk, er druesukker. I og med at verdiene er gitt ut fra forskjellige skalaer på denne måten, bør man være obs på at en matvare kan ha flere forskjellige verdier, og at man bør være klar over hva man ser verdien i forhold til.

Matvarer som består nesten utelukkende av protein og/eller fett, er ikke rangert med GI, da disse påvirker blodsukkeret i forsvinnende liten grad. Eksempler på raske karbohydrater, altså matvarer som gir rask blodsukkerstigning og som har høy GI-verdi, er hvitt brød, druesukker, brus, godterier, hurtigris osv. Tregere karbohydrater finner man i for eksempel frukt, grønnsaker, bønner, linser og mange fullkornsprodukter. Ser man et måltid under ett, så kan de forskjellige næringsstoffene påvirke hverandre. Spiser man f.eks en andel druesukker alene, så vil blodsukkeret stige fortere enn om man inntar det sammen med fett. Man kan si at fettet bremser frigjøringen av glukosen i blodet. Det motsatte kan også være tilfelle, at to matvarer "samarbeider", slik at de sammen før en enda høyere GI. Et godt eksempel på dette er raske karbohydrater som etter trening tas sammen med wheyproteiner. Disse to har en synergisk effekt, som gjør at kroppen utsonderer enda mer insulin.

Den glykemiske belastningen er en annen, mindre kjent måleenhet, som er en vel så god indikator på hvor «bra» matvaren er. Har tar man hensyn både til GI-verdi og innholdet av karbohydrater i varen. En matvare med høy GI får f.eks mindre betydning for mengden insulin som utskilles, hvis innholdet av karbohydrater er lite. Vannmelon er et godt eksempel på en «snack» som har relativt høy GI, men som omtrent kun består av vann, og som dermed ikke har høy GB. Tar man kun hensyn til GI, vil man dermed på litt feilaktig grunnlag velge bort vannmelon som en del av kostholdet.

Referanser:
"Alt om fettforbrenning" - Fredrik Paulun
http://www.endocrineweb.com/
http://diabetes.niddk.nih.gov/dm/pubs/insulinresistance/
http://www.eurekah.com/abstract.php?chapid=2768&bookid=207&catid=23
http://www.aafp.org/afp/990515ap/2835.html
http://www.rxlist.com/cgi/generic4/novologmix.htm
http://www.vivo.colostate.edu/hbooks/pathphys/digestion/pancreas/index.html