הורמוני המעי ומזון מעובד

למעי יש תפקיד חשוב במטבוליזם שלנו אך לא מספיק נותנים לו חשיבות כשמדברים על בריאות מטבולית. כתגובה לאוכל המעי מפריש מספר הורמונים שיש להם השפעה חזקה על המטבוליזם בגוף. מידת התגובה ההורמונלית תלויה בסוג האוכל, המרכיבים שלו והעיבוד שהוא עבר. הבנת התגובה ההורמונלית לאוכל במעי ואכילה בצורה כזאת שנקבל תגובה רצויה מהווה מרכיב חשוב בדרך לבריאות מטבולית.

רמת הפוסט: מתקדם

הורמוני המעי

ישנם 2 הורמונים מרכזיים בהם נעסוק בפוסט הזה. GIP וGLP-1 הורמונים אלו מופרשים במקומות שונים במעי על ידי 2 סוגי תאים [1] GIP מופרש מתאי הK וGLP-1 מופרש מתאי הL.

התפקיד המרכזי של GIP הוא לגרום לעלייה בריכוז האינסולין כתגובה לאוכל ובמיוחד כתגובה לגלוקוז. בלבלב יש קולטנים מיוחדים לGIP שמגיבים בהפרשת אינסולין עם עלייה בריכוז הGIP. כשני שליש מהתגובה האינסולינית לאוכל היא בגלל GIP ולא בגלל העלייה בסוכר בדם. את הנתון הזה מצאו על ידי העלאת ריכוז הסוכר בדם אצל נבדקים בריאים פעם אחת בצורה אוראלית ופעם אחת בהזרקה ורידית. ניתן לראות כיצד אכילה של סוכר מעלה את האינסולין פי 3 לעומת העלאת הסוכר לרמה זהה דרך הוריד [2].

לא רק גלוקוז מעלה את ריכוז הGIP אלא גם שומן וחלבון. לחלבון יש קורלציה טובה לGIP ולתגובה האינסולינית דבר היכול להסביר מדוע לחלבונים מסויימים יש תגובה אינסולינית יותר גבוהה מלחלבונים אחרים [3].

“In regard to GIP, early (0–30 min) intact and total GIP responses were significantly higher after protein than after fat ingestion (P < 0.001 for both). In contrast, the late intact and total GIP responses were similar after protein and fat ingestion”

GIP מכין את הגוף למזון שעומד להכנס לדם. לא רק אינסולין מופרש כתגובה לGIP אלא גם גלוקגון במיוחד כאשר רמות הסוכר נמוכות זאת על מנת לתקן עבור פעילות האינסולין ולשמור על הסוכר יציב [2].

חוץ מהשפעה על הלבלב לGIP יש השפעה על איברים שונים כגוף כגון המוח, הלב, השרירים ועוד. למרות שאצל סוכרתיים יש רמות אינסולין גבוהות יותר בצום כאשר בודקים GIP כתגובה לאוכל עבור סוכרתיים מול אנשים בריאים לא נמצא הבדל בריכוז הGIP בדם דבר המראה שגם אצל אנשים בריאים יש פונטציאל לעלייה גדולה באינסולין כתגובה לאוכל [4].

GLP-1 מופרש בשלב מאוחר יותר במעי ויש לו השפעה אינסולינית גם כן אך פחותה משל GIP לכן כשאנו מדברים על תגובה אינסולינית GIP הוא בעיקר מה שמעניין אותנו [2].

“There is no doubt that in healthy human subjects the insulinotropic effects of GIP and GLP-1 are additive, that is, a combined administration of GIP and GLP-1 will lead to an insulin secretory response that is equivalent to the sum of the responses elicited by GIP or GLP-1 alone.”

לGLP-1 יש השפעה על קצב ריקון המעי ותחושת הרעב. רמות גבוהות של GLP-1 ייגרמו לתחושת שובע גבוהה יותר ולאכילה פחותה. ההשפעה העיקרית שלו במטבוליזם של הסוכר היא מניעת היפו על ידי הפרשת גלוקגון. כאשר רמות הסוכר יורדות מתחת לריכוז מסויים GLP-1 אינו גורם לעלייה באינסולין אלא לעלייה בגלוקגון [2].

“The absolute glycaemic threshold below which GLP-1 cannot stimulate insulin secretion, even at supra-physiological concentrations, was identified as approximately 66 mg dL−1 Conversely, the higher the glucose concentrations, the greater the degree of augmentation”

לGIP יש השפעה משמעותית על הפרשת האינסולין כתגובה לאוכל. מה שמעניין הוא שלא רק הרכב המאקרו של האוכל משפיע על מידת הפרשת הGIP אלא גם ההרכב הכימי המרחבי שלו או במילים אחרות מידת העיבוד שלו.

סיכום ההשפעות של GIP וGLP-1  בגוף:

מזון מעובד ואינסולין

כאשר רוצים להגדיר מזון מעובד נתקלים בבעיה, איך נגדיר מזון מעובד? נוכל להשתמש בהגדרה שלנו שתתאים למטרת הפוסט. מזון מעובד הוא מזון שעבר שינוי במבנה הכימי המרחבי שלו. שינוי זה יכול לקרות על ידי טחינה, בישול או תהליך פיזיקלי או כימי אחר. לא כל התהליכים גורמים לשינוי כזה אבל לאלה שכן יש השפעה על האפקט האינסוליני של אותו מזון.

לדוגמא כשמסתכלים על עמילן שהוא פולימר של סוכרים המבנה המרחבי שלו משפיע על התגובה האינסולינית. ככל שהעמילן מתפרק יותר בקלות כך התגובה האינסולינית גדולה יותר [5].

לא רק עמילן מציג תופעה כזאת אלא גם אורז ודגנים. כאשר דגנים עוברים טחינה לfine flour התגובה האינסולינית גדולה בהרבה [6].

עבור אורז רואים תופעה מעניינת שאדגים אותה בעזרת מספר מחקרים. לסיבים אין השפעה על התגובה האינסולינית מה שמשפיע זה מידת העיבוד של המזון [7].

איך אפשר להסביר שפסטה גורמת לתגובה אינסולינית נמוכה יותר מלחם מלא? ההבדל הוא בGIP. מידת האינטרקציה עם תאי הK במעי והפרשת הGIP בהתאם ייקבעו את התגובה האינסולינית לאוכל [8]. שימו לב שתכולת הסיבים של הפסטה המלאה אינה גבוהה כלל.

שימו לב להבדלים של קמחים שונים על הורמוני המעי [9]:

הנקודה החשובה כאן היא שלא כמות הסיבים או כמות הפחמימות (ביחס לכמות פחמימות זהה עם מבנה מרחבי אחר) אלא המבנה המרחבי הוא זה שבעיקר ייקבע את התגובה האינסולינית לפחמימות. עבור חלבונים ישנו אפקט דומה כאשר החלבון עובר עיבוד [10]. חלבון מי גבינה מציג תגובה אינסולינית מוגברת לעומת חלבונים אחרים. בשומן אין כמעט השפעה על העיבוד שלו בהפרשת GIP.

מה ההבדיל בין סוגי הקמחים השונים? קמח מעובד מודרני שלפעמים נקרא fine או refined הוא קמח שעבר תהליך עיבוד כך שהחלקיקים שלו קטנים, קטנים פי 15 מחלקיקים של קמח מלא. במצב זה ההשפעה על הורמוני המעי והאינסולין משתנים כפי שהודגם. ניתן לראות בגרף הבאה את התפלגות גודל החלקיקים בסוגים שונים של קמח [21]:

חלבון מי גבינה ואינסולין

חלבון מי גבינה נחשב כמקור בריא ואיכותי להשלמת חלבון אך התגובה שלו עם המעי שונה ממקורות חלבונים שמגיעים בצורה טבעית בטבע. האפקט של חלבון מי גבינה על אינסולין דרך GIP יותר גבוה משל לחם לבן! פי 2 יותר. במחקר [15] הנבדקים צרכו כמות שווה של פחמימות דרך לחם לבן או חלבון מי גבינה (לקטוז בחלבון מי גבינה ועמילן בלחם) כאשר כמות החלבון הייתה שונה.

פרוקטוז

לפרוקטוז מיוחס השפעות שליליות הקשורות לכבד שומני ולתסמונת המטבולית [17] עקב כך שצריכה עודפת שלו מגיעה לכבד שם הוא מומר לשומן. פירוק הפרוקטוז מתבצע באופן חלקי גם במעי הדק בעזרת אנזים KHK-C המצוי בכבד אך גם במעי הדק. כאשר הפרוקטוז מתפרק בצורה מספקת במעי הדק במקום הכבד נמנע הכבד השומני והמחלות המטבוליות, למינון יש חשיבות כך שהכמות המתפרקת במעי תיהיה מספקת [18].

הדגמה של מינון גבוה לעומת נמוך:

במחקר [19] נוסף נבדקה החשיבות של המעי על ידי יצירת זנים של עכברים בהם יש הגברה והשתקה של הגנים האחראיים על KHK-C במעי כך שהשתקה של הגן הוביל לכבד שומני והגברה שלו מנעה אותו. כמו כן נבדק ההשפעה של קצת הספיגה של הפרוקטוז. ככל שהפרוקטוז שוהה יותר זמן במעי אחוז הפירוק שלו שם גדל כך שמזון מוצק שנספג לאט יותר גורם לאחוז גדול יותר של פרוקטוז ממנו להתפרק מאשר בפרוקטוז בשתייה. מידת הפירוק של הפרוקטוז באיברים השונים נמדדה על ידי סימון הפרוקטוז עם איזוטופ יציב של פחמן כך שניתן לדעת את ריכוזי הפרוקטוז בגוף.

בגרפים הבאים ניתן לראות את ריכוז הפרוקטוז בכבד ובportal vein אצל עכברי בקרה wild type ועכברים שעברו השתקה גנטית של הגן שאחראי על הביטוי של KHK-C. ניתן לראות שהשתקה של KHK-C מובילה לריכוז גבוה יותר של פרוקטוז בכבד ובportal vein.

ממצאים אלה יכולים להסביר את הבעיתיות של משקאות ממתוקים להם מוסיפים סירופ פרוקטוז מתירס שבשונה מסוכרוז הפרוקטוז שבו אינו קשור לגלוקוז ובכך נספג מהר יותר. בנוסף ההוספה שלו למשקאות גורמת לספיגה עוד יותר מהירה מה שמקשר בין שתייה מתוקה לכבד שומני ובעיות מטבוליות. כמו כן ניתן לראות מדוע הפרוקטוז בפירות שונה מפירות במזון מעובד משום שהספיגה שללו איטית בהרבה.

מתוך [19]:

״Consistent with this notion, a recent mouse study showed that sucrose water, but not equivalent levels of sucrose chow, led to increased adipose mass and glucose intolerance. Indeed, despite containing fructose, fruit seems to be healthful, probably because its fibre content slows fructose absorption39–43. In contrast, the rapid consumption of sugary beverages (soda, juice) appears to be especially problematic due to enhanced fructose spillover both to the liver, which elevates hepatic F1P and thereby lipogenic signalling, and to the colonic microbiota, which convert fructose into acetate, a preferred hepatic lipogenic carbon substrate״

שילוב של שומן ופחמימה

כפי שהסברתי בפוסטים פחמיתוזיס ועל המיטוכונדריה שילוב של שומן ופחמימה הוא בעייתי מבחינה מטבולית וגורם לאינסולין גבוה, דלקתיות ברקמת השומן ובהמשך לכל התסמינים של התסמונת המטבולית.

התגובה האינסולינית של שומן ופחמימה והורמוני המעי על ידי שילוב ביניהם גדולה מאכילה של כל אחד בנפרד. במחקר הבא נבחן שילוב של תפוח אדמה, חמאה ובשר בקר רזה בשילובים שונים. השילוב הגרוע ביותר היה תפוח אדמה וחמאה [11].

דוגמא נוספת על סנדוויץ לעומת מרכיביו בנפרד [12]:

מנקודת מבט אבולוציונית מאכלים המכילים יחס של פחמימות ושומן כפי שמוצג כאן אינו קיים בטבע וזה אינו המזון עליו התבססנו לאורך ההתפתחות שלנו לכן אחד ההסברים מדוע אנו מגיבים כך לשומן ופחמימה הוא שמעולם לא נדרשנו להתמודד עם מאכלים מסוג זה. אכילה מסוג מאופיינת אצל חיות ש”אוכלות בשביל החורף“, משמינות בכוונה כדי להתמודד עם הצום של החורף.

סדר האכילה של פחמימות, שומן וחלבון

סיכום ומסקנות

להרכב המאקרו של האוכל יש חשיבות על התגובה ההורמונלית שלו אך לא פחות חשוב המבנה הכימי והמבנה המרחבי שלו. כתבתי בעבר על תזונה קטוגנית כתזונה קרניבורית ועל החשיבות של איכות המזון לא פחות מהרכב המאקרו. לנסות להחליף אוכל אמיתי במזון מעובד (כמו שייק חלבון למשל) אינו מהווה תחליף שווה לאוכל אמיתי אפילו שהרכב המאקרו שלהם זהה. בספר Nutrition and Physical Degeneration כותב Weston Price על המאכלים המסורתיים שאוכלים בכל אוכלוסיה ואיך הם עוברים עיבוד. כמו שהזכרתי לא כל צורת העיבוד שוות, יש צורך בלהגדיר עיבוד. ככל הנראה הם מעבדים את האוכל שלהם בצורה כזאתי שאינה משפיעה לרעה כל כך על המבנה הכימי של המזון.

בניתוח מעקף קיבה עיקר ההשפעה על האינסולין מגיע מעקיפת תאי הK ומגע ממושך יותר עם תאי הL מה שגורם לירידה בGIP (פחות אינסולין) ועלייה בGLP-1 (תחושת שובע מוגברת) [13]. השיפור במצב המטבולי מתחיל משיפור התגובה ההורמונלית במעי. אפקט דומה ניתן להשיג על ידי תרופות החוסמות את יציאת GIP מתאי הK במעי [14].

התזונה הקטוגנית שאני מקדם בבלוג הזה היא לא רק על פי הרכב המאקרו אלא גם איכות המזון. אכילה בהרכב המאקרו הנכון ממקורות לא מעובדים בצורה רעה של אוכל יביאו ליציבות מטבולית ובריאות. ניסיונית להחליף אוכל אמיתי בכל מיני תחליפי אוכל למיניהם כמו שייקים קטוגנים, פיצות מיוחדות או כל מיני טריקים אחרים שמכילים הרכב מאקרו זהה לאוכל אמיתי אך בהרכב כימי ומבני שונה עלולים לפספס את המטרה של בריאות מטבולית.

פחמימה לא שווה פחמימה וחלבון לא שווה חלבון

בעזרת הנתונים שהבאתי בפוסט אני מקווה שהצלחתי להעביר את הנקודה הזאתי. אוכל אמיתי, בהרכב מאקרו נכון וכמויות מתאימות, זאת השאיפה. הפרקטיקה לתזונה קטוגנית כמו שאני מתאר היא באמת פשוטה ואפשר לסכם אותה דרך תמונה אחת המציגה מה לאכול:

הרצאה טובה על הורמוני המעי, אוכל מעובד וההשפעה של הכל:

הפוסט הבא שמומלץ לקרוא: אינסולין נמוך

מקורות

[1] – Mechanisms underlying glucose‐dependent insulinotropic polypeptide and glucagon‐like peptide‐1 secretion. Timothy J. Kieffer and Yutaka Seino. 2016. link.

[2] – MIncretin hormones: Their role in health and disease. TMichael A. Nauck MD. 2018. link.

[3] – Incretin and islet hormonal responses to fat and protein ingestion in healthy men. Richard D. Carr. 2008. link.

[4] – ISecretion of glucagon-like peptide-1 (GLP-1) in type 2 diabetes: what is up, what is down? Nauck MA. 2011. link.

[5] – Insulin and glycemic responses in healthy humans to native starches processed in different ways: correlation with in vitro alpha-amylase hydrolysis. F R Bornet. 1989. link.

[6] – Particle size of wheat, maize, and oat test meals: effects on plasma glucose and insulin responses and on the rate of starch digestion in vitro. F Heaton KW. 1988. link.

[7] – Physical factors Influencing postprandial glucose and insulin responses to starch. K O’Dea. 1980. link.

[8] – Postprandial glucose, insulin, and incretin responses to grain products in healthy subjects. Katri S Juntunen. 2002. link.

[9] – Structural differences between rye and wheat breads but not total fiber content may explain the lower postprandial insulin response to rye bread. Juntunen KS. 2003. link.

[10] – Comparison of different sources and degrees of hydrolysis of dietary protein: effect on plasma amino acids, dipeptides, and insulin responses in human subjects. Morifuji M. 2010. link.

[11] – The effect of coingestion of fat on the glucose, insulin, and gastric inhibitory polypeptide responses to carbohydrate and protein. Collier G. 1983. link.

[12] – Contributions of fat and protein to the incretin effect of a mixed meal. Guillaume Carrel. 2011. link.

[13] – Effect of Modified Roux-en-Y Gastric Bypass Surgery on GLP-1, GIP in Patients with Type 2 Diabetes Mellitus. Shao-Wei Xiong. 2015. link.

[14] – Selective sodium-dependent glucose transporter 1 inhibitors block glucose absorption and impair glucose-dependent insulinotropic peptide release. Dobbins RL. 2015. link.

[15] – The insulinogenic effect of whey protein is partially mediated by a direct effect of amino acids and GIP on β-cells. Patrik Rorsman. 2012. link.

[16] – Dynamic Changes in Post-Ingestive Sensations after Consumption of a Breakfast Meal High in Protein or Carbohydrate. Derek Victor Byrne. link.

[17] – Fructose Intake, Serum Uric Acid, and Cardiometabolic Disorders: A Critical Review, Cristiana Caliceti, 2017. link.

[18] – The Small Intestine Converts Dietary Fructose into Glucose and Organic Acids, Cholsoon Jang, 2018. link.

[19] – The small intestine shields the liver from fructose-induced steatosis, Cholsoon Jang, 2020. link.

[20] – Postprandial glucose, insulin and incretin responses differ by test meal macronutrient ingestion sequence (PATTERN study), Lijuan Sun, 2020. link.

[21] – Influence of milling whole wheat grains and particle size on thermo-mechanical properties of flour using Mixolab, Joseane Bressiani, 2019. link.