Rasvahapot

Rasvahapot
Rasvahapot kuuluvat lipidien suurperheeseen. Yleisesti luonnossa esiintyviä rasvoja ja niiden kaltaisia aineita kutsutaan lipideiksi. Ne määritellään yhdisteinä, jotka ovat orgaanisen materiaalin aineita, veteen liukenemattomia, mutta hyvin poolittomiin ja vähän poolisiin liukenevia. Lipidit ovat luonnonaineita, solujen varastoaineita, solujen primaarimetaboliitteja ja energialähteitä, vahoja ja solukalvojen rakennekomponentteja. Lipidit ovat rasvahappoja sekä rasvahappojen ja alkoholien tai polyolien estereitä. Tässä artikkelissa keskitytään kuitenkin tarkemmin rasvahappoihin. Rasvahapot voivat olla tyydyttyneitä, monotyydyttymättömiä (yksinkertaisesti tyydyttymättömiä) tai monityydyttymättömiä. Hieman rasvahappojen nimistöstä Usein rasvahapot kuvataan lyhenteillä, joilla ilmoitetaan rasvahappojen hiiliketjun hiilten lukumäärä ja niiden asema hiiliketjussa. Rasvahappojen perusrakenteesta voisi kertoa sen verran, että ne ovat pitkiä hiiliketjuja, joiden päähän on liittynyt ns. karboksyyliryhmä, mikä tarkoittaa sitä, että ketjun päässä viimeisessä hiilessä on kiinni yksi happiatomi kasoissidoksella sekä yksi OH-ryhmä yksinkertaisella sidoksella. Monet ihmiset ovat varmasti törmänneet rasvahappoihin käsitteenä joko kirjallisuudessa tai esimerkiksi ruoka-aineissa. Yleensä rasvahappoja kuvataan yleisnimellä, esimerkiksi linolihappo. Mutta tämä tunnetaan myös nimellä cis-9,12-oktadekadieenihappo. Jotta lukijat ymmärtäisivät hieman paremmin rasvahappoja, katson tarpeelliseksi selvittää mistä kyseisen rasvahapon nimi tulee. Luvut 9 ja 12 tarkoittavat kaksoissidosten paikkaa rasvahapossa, kun hiiliketjun laskenta aloitetaan ketjun päästä, jossa ei ole karboksyyliryhmää. Okta taas tarkoittaa kahdeksaatoista (hiiliketjun pituus), dieeni tarkoittaa kahta kaksoissidosta ja happo viittaa karboksyyliryhmään. Tämä ei ole kuitenkaan kovin olennaista urheilijan kannalta ja siksi keskitynkin tarkemmin rasvahappojen ominaisuuksiin ja funktiohin. Rasvahappojen kemialliset ja fysikaaliset ominaisuudet Rasvahapot ovat siinä mielessä mielenkiintoinen yhdisteryhmä, että ne ovat sekä lipo- että hydrofiilisiä (tarkoittaa sitä, että toinen rasvahappoketjun pää "vetää puoleensa" rasvaliukoisia yhdisteitä toinen vettä). Tämä ominaisuus on rasvahappojen toimintojen edellytys biologisissa lipideissä. Eräs kaikkein tärkeimmistä rasvahappojen fysikaalisista ominaisuuksista biologian kannalta on rasvahappojen sulamispiste. On välttämätöntä, että rasvahapot eivät kiteydy soluissa. Vararavintorasvojen tulee tarpeen mukaan olla helposti kuljetettavassa muodossa. Muutama sana rasvahappojen biosynteesistä sekä hajoamisesta Rasvahappojen biosynteesi tapahtuu sytosoolissa (yleisimmin tunnettu solulimana, jossa solujen organellit ovat). Mielenkiintoista on se, että rasvahapposynteesissä on hiililähteenä fotosynteesissä muodostunut glukoosi. Sen tarkemmin synteesiin syventymättä, voidaan todeta, että glukoosista muodostetaan asetyyli-Co- entsyymi-A:ta. Tästä muokataan todella monen eri välivaiheen kautta entsyymien katalysoimana (kiihdyttämänä) valmiita rasvahappoja. Näitä rasvahappoja vielä mahdollisesti desaturoidaan eli tehdään tyydyttymättömiksi rasvahapoiksi, joita käsitellään edempänä. Rasvahappojen muuttaminen tyydyttymättömiksi on kuitenkin todella tärkeä prosessi elimistössä nimenomaan sen funktioiden takia. Rasvahappojen hajoaminen eli katabolia tapahtuu pääasiassa mitokondriossa (soluorganelli, joka toimii solun "energiatehtaana"). Tätä tapahtumaa kutsutaan ß- oksidaatioksi, jossa rasvahappoja pilkotaan monen välivaiheen kautta kahden hiilen pituisiksi asteyyli-Co-entsyymi-A:ksi. Elimistö voi energiatarpeensa mukaan käyttää asetyyli-CoA:ta energiantuottamiseen hapettamalla se sitruunahappokierrossa hiilidioksidiksi samalla vapauttaen runsaasti energiaa, joka sitten sitoutuu ATP:iin. ATP (adenosiinitrifosfaatti) on elimistön suurienerginen fosfaatti, joka on keskeisimmässä asemassa energiantuotossa. Tyydyttymättömät rasvahapot Tyydyttymättömissä rasvahapoissa on yksi (monoeenirasvahappo) tai useampia kaksoissidoksia (polyeenirasvahapot, PUFA). Tyydyttymättömissä rasvahapoissa voi olla normaalin kaksoissidoksen sijaan myös kolmoissidoksia.Tyydyttymättömät rasvahapot hapettuvat helposti ilman, valon, hapen tai lämmön vaikutuksesta ja tuottavat peroksideja, alkoholeja, aldehydejä, ketoneja, karboni- ja dikarbonihappoja. Tämän takia esimerkiksi erilaiset öljyt, kuten oliiviöljy, rypsiöljy, pellavasiemenöljy ja kalaöljy tulisi säilyttää viileässä valolta suojattuna. Lisäksi runsaasti tyydyttymättömiä rasvahappoja sisältäviä öljyjä ei tulisi käyttää paistamiseen. (Tästä lisää kohdassa essentiaalit rasvahapot). Essentiaalit rasvahapot Essentiaalit rasvahapot ovat yhdisteitä, jotka esiintyvät luonnostaan biologisessa materiaalissa ja joilla on tärkeä funktio eläinten ja ihmisten terveyden ylläpitämisessä. Niitä voi hyvin verrata merkitykseltään vitamiineihin ja essentiaaleihin aminohappoihin, joiden puuttuminen ravinnosta johtaa vaikeisiin puutostiloihin. Vaikka eläinorganismeilla on valtava kyky tuottaa sekä tyydyttyneitä että tyydyttymättömiä rasvahappoja, eivät eläinten solut kuitenkaan kykene syntetisoimaan (de novo) mm. linoli- ja alfa-linoleenihappoa. Näitä kahta rasvahappoa kutsutaan essentiaaleiksi eli elämälle välttämättömiksi rasvahapoiksi (essential fatty acids, EFA), jotka ihmisten täytyy saada ravinnon kautta. Energiareservinä EFA-yhdisteiden osuus ihmisillä toimivissa triglyserideissä ei ole kovinkaan suuri. Aina viime vuosisadaan lopulle essentiaaleja rasvahappoja, linoli- (LA) ja alfa- linoleenihappoa (ALA), ja itse rasvoja pidettiin ei-essentiaaleina, koska katsottiin, että ihmisen elimistö, lähinnä maksa, kykenee valmistamaan rasvahappoja ja rasvoja hiilihydraateista. Vasta viime vuosikymmeninä on selvinnyt essentiaalien rasvahappojen merkitys ihmisen normaalille kehittymiselle ja terveydelle. Ihminen tarvitsee rasvahappoja kaikkien solukalvojen rakenteissa sekä esiasteina elintoimintojen säätelijöiden, prostaglandiinien ja muiden eikosanoidien (ks. viimeinen kappale ravintorasvoista ja eikosanoideista) biosynteesissä. LA:n on todettu olevan välttämätön rasvahappo, joka pitää yllä ihon toimintaa ja kuntoa. Sillä on todettu myös tehoja hyperkolesterolemiassa (veren liian suuri kolesterolipitoisuus, erityisesti LDL:n), vaikkakin kolesterolin laskua todetaan vasta suurilla LA-annoksilla. LA:sta soluissa muodostuu mm. gamma- linoleenihappoa (GLA), joka alentaa seerumin kolesterolitaseita, vähentää akuuttia ja kroonista tulehdusta ja auttaa atooppisessa ekseemassa. GLA:sta ketjun pidentymisellä muodostunut dihomo-gamma-linoleenihapon (DGLA) on todettu mm.alentavan kohonnutta verenpainetta. Toisaalta on ollut myös väittelyä tutkijoiden keskuudessa siitä, että ovatko LA ja ALA todellisia essentiaaleja rasvahappoja vai ovatko ne näistä muodostuvat GLA (gammalinoleenihappo), EPA (eikosapentaeenihappo) ja DHA (dokosaheksaeenihappo). Jos asiaa tarkastellaan funktionaalisuuden kannalta, essentiaaleja rasvahappoja ovatkin itseasiassa nämä, eivätkä LA ja ALA, sillä varsinaisia funktioita solussa on vasta GLA:lla, EPA:lla ja DHA:lla. Siksi onkin syytä tarkastella tätä rasvahappojen konversiota eli muuttumista monityydyttymättömiksi. Tämä desaturoituminen tapahtuu solussa olevien entsyymien, desaturaasien, avulla. Ihmisellä on delta-9-, delta-6-, delta-5-, ja delta- 4-desaturaasi-entsyymit. Näistä delta-6-desaturaasi on ihmisellä reaktiota määräävä. Sen avulla ravinnosta saatu alfa-linoleenihappo (ALA) muuttuu eikosatetraeenihapoksi ja tuottaa välivaiheiden jälkeen EPA:n, DHA:n ja DPA:n (dokosapentaeenihappo). Vastaavasti delta-6-desaturaasi muuttaa linolihapon (LA) ensin GLA:ksi, josta edelleen pidentymällä homo-gamma-linoleenihapoksi ja desaturaatiolla arakidonihapoksi. Nämä reaktiot eivät ole kuitenkaan lähes aina varmoja, sillä monet tekijät haittaavat desaturoitumista. Mainittua keskeistä delta-6- desaturaasia estävät mm. ravinnosta saadut tyydyttyneet rasvahapot, trans- rasvahapot (löytyy runsaasti ?kovista rasvoista?), liika hiilihydraattien saanti, sokeritauti, runsas proteiinin määrä samaan aikaan nautittuna, alkoholi ja adrenaliini. Tästä voidaankin havaita, että ruokavaliolla pystytään hyvin paljon vaikuttamaan näiden funktionaalisten rasvahappojen toimintaan. Yleisesti essentiaalien rasvahappojen puutostilojen oireita ovat mm. ihosairaudet, ihon suomuisuus,, harva tukankasvu, huono haavojen paraneminen sekä muutokset plasman ja punasolujen rasvahappokoostumuksessa, verihiutaleniukkuus, immuunipuolustusjärjestelmän heikkeneminen, keskushermoston ja aivojen kehityshäiriöt ja alttius sydän- ja verisuonisairauksille. *Tarve ja saanti Länsimaissa on yleensä omega-6-sarjan rasvahappojen (LA ja siitä syntetisoituvat GLA, DGLA, arakidonihappo kts. edellä) saanti riittävä ja turvattu, eikä niiden puutostiloja sanottavammin esiinny. Ihimisen pienimmästä essentiaalien rasvahappojen päivittäistarveesta vaihtelevat arviot yhdestä grammasta päivässä 5%:iin päivittäisestä kokonaisenergiatarpeesta. On tärkeää huomata, etä omega-6-sarjan rasvahapoilla ei korvata omega-3-sarjan PUFA- yhdisteitä. Tämä siksi, että aikaisemmin on väitetty, että mikä tahansa omega-6- sarjan rasvahappo, jota saadaan 4% päivittäisestä kokonaisenergiamäärästä, voisi estää ihmisellä essentiaalien rasvahappojen puutostilan. Tämä ei kuitenkaan pidä paikkansa. Optimaalinen omega-3:omega-6-suhde EFA:n saannissa on noin 1:5. Nykyaikana on kuitenkin ruokavalio muuttunut hyvin "viljavoittoiseksi" eli kasvikset ja marjat ovat jääneet vähemmälle. Tämä on huolestuttavaa siksi, että vaikka omega-3:omega-6 saannin optimisuhde onkin 1:5 eli omega-6 rasvahappoja tarvitaan suhteessa paljon enemmän, saadaan sitä kuitekin nykyravinnosta liikaa. Esimerkiksi sadassa grammassa vehnäjauhoa on 0.96g linolihappoa (eli omega-6) ja vastaavasti vain 0,07g alfa-linoleenihappoa (omega3). Tämän takia viljatuotteita tulisikin syödä vain kohtuudella ja mieluiten täysjyväviljaa ja kauraa. Essentiaalien rasvahappojen pääasiallisin päivittäinen lähde ihmisellä ovat rasvasolut, kuitenkin edellytyksellä, että henkilö on nauttinut essentiaaleja rasvahappoja sisältävää ravintoa. Toissijaisena EFA-lähteenä toimii välitön ravinto: rasvahappojen mobilisoitumista (käyttöönottoa energiaksi) rasvasoluista kiihdytää katekoliamiinit (adrenaliini, noradrenaliini). Insuliini taas estää rasvahappojen tehokasta vapautumista. On tärkeää huomata, että jatkuva ja korkea hiilihydraattien saanti vähentää tai kokonaan estää ravinnon että rasvasolujen EFA:n hyväksikäyttöä. Ihmisille hyviä EFA-lähteitä ovat kasvisten ja merieläinten rasvat ja öljyt. Pellavaöljyn ohella merien kalat ja nisäkkäät sisältävät runsaasti omega-3 sarjan rasvahappoja ja erityisen huomattavia pitoisuuksia eikosanoideja ja dokosanoideja. Ehkä paras omega-3-lähde on kuitenkin omega-3 kalaöljy. Näistä tarkemmin seuraavassa kappaleessa. Merien kalojen ja nisäkkäiden omega-3 sarjan rasvahappojen merkitys ihmisen terveydelle ja saanti Länsimaissa on todettu omega-3 sarjan rasvahappojen (ALA ja siitä soluissa muodostuvat, eikosapentaeenihappo, EPA; dokosapentaeenihappo, DPA ja dokosaheksaeenihappo, DHA) saannin olevan alle optimin. Solutasolla omega-3 PUFA-yhdisteiden puutos aaiheuttaa häiriöitä hermoston kehittymisessä ja näköelinten, rodopsiinin (näköpurppuran) kehittymisessä ja toiminnassa. Myös iskeemiseen sydänsairauteen ja sydämen rytmihäiriöihin, verenpainetautiin, sydän- ja verisuonitukoksiin sekä akuuttiin tulehdukseen voi omega-3 rasvahappojen puutos olla syynä. Näiden rasvahappojen riittävän saannin turvaamisella on useiden epidemologisten tutkimusten tuloksena osoitettu olevan lukuisia terveydelle edullisia vaikutuksia, kuten alhainen sairastavuus sydäninfarktiin, sokeritautiin ja keuhkotulehdukseen. Säännöllisen kalaravinnon ja sydänkuolleisuuden välillä on merkitsevä käänteinen riippuvuus (epidemologisten tutkimusten tukema väite). Seitsemällä terveellä koehenkilöllä tehdyssä tutkimuksessa on todettu kuusi päivää kestävällä makrilliruokavaliolla (500-800g/pv) saadaan aikaan huomattavia muutoksia koehenkilöiden plasman ja verihiutaleiden rasvahappokoostumukseen (Siess, W., Scherer, B., Böhling, B., Roth, P., Kurzmann, L. & Weber, P.C.: Lancet, 441-444 (1980)). Kuuden päivän jälkeen ruokavalion aloittamisesta verihiutaleiden aggregaatiota (kokkaroitumista) edistävän arakidonihapon (AA) määrä oli vähentynyt ja eikosapentaeenihapon (EPA) määrä lisääntynyt. Runsaan alfa-linoleenihapon saannin ravinnosta on todettu alentavan linolihapon muuntumista arakidonihapoksi. Ja vastaavasti suuri linolihapon määrä vähentää alfa-linoleenihapon muuntumista omega-3-sarjan pitkäketjuisiksi monityydyttymättömiksi rasvahapoiksi (EPA, DPA, DHA). EPA:n ja DHA:n on osoitettu olevan tärkeitä PUFA-yhdisteitä eri immuunisolujen normaalille toiminnalle. Ja näistä erityisesti DHA:n on todettu olevan elintärkeä aivotoiminnoille ja silmän verkkokalvon toiminnoille. Toisaalta liian suurilla PUFA-saanneilla saattaa olla myös haitallisia vaikutuksia. PUFA-yhdisteet lisäävät helposti hapettuvien monityydyttymättömien rasvahappojen määrää elimistössä. Jos yksilön antioksidanttipuolustus ei ole riittävässä valmiudessa, voi lisääntynyt PUFA-saanti lisätä solujen rappeutumisriskiä (solukalvojen rasvojen hapettumista). Tämänkin takia rasvahappojen nauttimisessa ruokavalion lisänä pitää pysyä annetuissa annosrajoissa Maaeläinten rasvat ovat huonoja EFA-lähteitä. Lehmän maidon rasvat koostuvat pääasiassa tyydyttyneistä rasvahapoista. EFA-yhdisteitä näissä samoin kuin voissa on yhteensä vain 4%. Äidinmaidossa on vastaavasti linolihappoa noin 10- 11%. Sian lihassa on rasvojen kokonaismäärästä 9% linolihappoa. Lampaan ja naudan rasvoissa linolihappoa on vain 1-2%. Eläinrasvoja kannattaa yleisesti välttää tai ainakin syödä niin vähän kuin mahdollista ja korvata rasvan saanti merieläinten rasvoilla ja erilaisillä öljyillä (kuten kylmäpuristettu oliiviöljy ja omega- 3 kalaöljy). Lopuksi vielä ravintorasvoista ja eikosanoideista Ravinnosta saaduilla rasvoilla on vielä näihin päiviin asti ollut todella huono maine. Tämä on johtunut mm. ylimääräisten rasvojen aiheuttamasta liikalihavuudesta, niiden haitallisista ja ei- toivotuista riippuvuuksista lisääntyneeseen kolesterolin tai sen prekursoreiden (esiasteiden) saantiin. Vielä 1950-luvulla uskottiin kehon rasvavarastojen eli rasvakudosten olevan sisäisiä energiavarastoja, joiden päätehtävänä oli mm. suojella sisäelimiä ja säädellä kehon lämpötilaa. Nykyään tiedetään rasvojen olevan huomattavasti tärkeämpiä ja niiden keskeinen merkitys ihmisen hyvinvoinnille on alkanut kokonaisuutena selvitä, mm. keskeisten ravintorasvoista saatujen essentiaalien rasvahappojen tärkeä asema sekä varastorasvoissa, solukalvojen rakennelipideissä että eikosanoidien esiasteina. Eikosanoidit ovat tyydyttymättömiä 20 hiilen pituisia rasvahappoja, joita syntyy elimistössä endogeenisten (sisäsyntyisten) ja monien ulkoisten tekijöiden vaikutuksesta. Ne ovat usein paikallisesti syntyviä ja metaboloituvia elintoimintojen säätelijöitä. Eikosanoidien esiasteina toimivat omega-6- ja omega- 3-sarjan rasvahapot saadaan joko sellaisenaan ravinnosta tai eräistä ravinnon kautta saaduista rasvahapoista elimistössä syntetisoituvista esiasteista. Normaali länsimainen ravinnosta saatava rasva koostuu monityydyttymättömien rasvahappojen ostalta pääasiassa omega-6-rasvahapoista. Elimistön suuri homo- gamma-linoleenihapon, linoleenihapon ja arakidonihapon osuus verrattuna eikosapentaeenihapon (EPA) määrään selittyy ravinnon runsaalla linolihappomäärällä. On havaittu, että jos ravninnon kautta saaduissa rasvahapoissa lisätään omega-3-rasvahappojen osuutta, vähenee mm. verihiutaleiden aggregaatio (takertuminen toisiinsa aiheuttaen tukkeita) ja samalla vähenee riski sairastua sydän-verisuonisairauksiin. Näin tapahtuu mm. jos päivittäiseen ravintoon lisätään riittävästi esim. kalaöljyä, kalaa tai kalanmaksaöljyä. Olisikin hyvä syödä päivittäin edellä mainittuja raaka-aineita. Rasvatutkijat ovat toistuvasti painottaneet viime vuosikymmenellä ravintorasvojen essentiaalien rasvahappojen saannin tärkeyttä. Jos ravinnosta saadaan suhteellisesti enemmän tyydytettyjä kuin monityydyttymättömiä rasvahappoja, ovat sydänsairaudet yleisempiä. On todettu (mm. edellä), että jos PUFA:n osuutta lisätään ravitsemuksessa, myös kuolleisuus sydäntauteihin vähenee.