RUSKEA RASVA LÄMMITTÄÄ JA LAIHDUTTAA

Ruskean rasvan toiminta lämmönsäätelyssä selvisi jyrsijöillä tehdyissä tutkimuksissa

Ruskea rasva (brown adipose tissue, brown fat) löydettiin jo satoja vuosia sitten sekä eläimistä että ihmisestä, mutta kiinnostus sen tutkimiseen heräsi vasta 1900-luvun puolivälin jälkeen. Silloin myös Turun yliopiston eläinfysiologit tutkivat eläinten selviytymistä kylmyydessä ja havaitsivat, että ruskealla rasvalla näytti olevan tärkeä tehtävä kylmillä alueilla elävien nisäkkäiden lämmönsäätelyssä.

Edellä mainituissa tutkimuksissamme havaittiin, että pienillä jyrsijöillä, kuten hiirillä, rotilla ja sopuleilla, suurin osa ruskeasta rasvasta löytyi yhtenäisenä kudospalana lapaluiden välistä. Lisäksi tätä erikoista rasvaa löytyi pieninä saarekkeina mm. vatsa- ja rintaontelon elinten läheltä sekä suurten valtimoiden ympäriltä.

Suhteellisesti eniten ruskeaa rasvakudosta on kylmähorrokseen vaipuvilla nisäkkäillä sekä vielä karvattomilla poikasilla. Nämä havainnot jo sinänsä osoittivat meille ruskean rasvan tärkeyden eläimen lämmöntuottajana kylmässä ympäristössä.

Ruskean rasvan määrä ja aktiivisuus vaihtelee

Eläimen altistuessa kylmyydelle, joko tilapäisesti tai syksyn tullen, ruskean rasvan määrä ja sen lämmöntuotto alkavat lisääntyä nopeasti. Kylmyyden aiheuttama muutos näkyy myös ruskean rasvan solurakenteissa värin tummumisena. Värin saavat aikaan rautapitoiset entsyymit, joiden määrä lisääntyy soluissa. Lisää väriä antaa myös kudoksen verisuoniston tiheneminen kylmässä ympäristössä.

Tutkimuksistamme kävi ilmi, että muutosten seurauksena eläimen selviäminen kylmässä ympäristössä paranee. Kun eläin tarvitsee lisälämpöä, ruskean rasvan aineenvaihdunta kiihtyy nopeasti. Nisäkkäillä tämä ns. värinätön lämmöntuotto on tärkeä mekanismi, joka suojaa eläintä paleltumiselta.

Myös muut kudokset tuottavat lämpöä

Kaikissa solutoiminnoissa syntyy myös lämpöä, joka tulee eläimen hyväksi. Lämmönsäätelyn kannalta nisäkkäillä on ruskean rasvan lisäksi myös toinen tärkeä lisälämmön tuottomekanismi, nimittäin aktiiviset lihakset. Ne tuottavat runsaasti lämpöä eläimen liikkuessa, mutta lisäksi ne voivat alkaa myös väristä, kun elimistön lämpötila alkaa laskea (ns. värinällinen lämmöntuotto).

    

Linnuilla ruskeaa rasvaa ei ole. Niiden lämmönsäätely kylmässä perustuu erinomaisen lämpimään höyhenpeitteeseen, liikkumiseen sekä lihasvärinässä syntyvään lämmöntuottoon. Linnun energiankulutuksen kannalta tehokkain tapa kylmässä on hakea suojaa, pysyä paikallaan, pörhistää höyhenpeite ja alkaa tuottaa lisälämpöä lihasvärinän avulla, ei siis lähteä lentoon kylmiin ilmavirtauksiin

Ruskean rasvan aineenvaihdunnan erikoisuus

Ruskea rasva polttaa rasvahappoja kymmeniä kertoja tehokkaammin kuin valkea rasva. Lisäksi se käyttää polttoaineena myös hiilihydraatteja. Se poikkeaa elimistön muista kudoksista siinä, että sen solujen aineenvaihdunnassa lähes kaikki energia menee tavallaan hukkaan eli muuttuu lämmöksi. Muut solut käyttävät energiastaan mahdollisimman paljon esim. liikkeisiin ja erilaisten aineiden synteeseihin. Sen sijaan ruskean rasvan tehtävänä on toimia elimistön lämpöpatterina.

Ruskea rasva alkoi kiinnostaa lääketiedettä vasta 2000-luvulla

Jo 1900-luuvun tutkimuksissa havaittiin, että ruskeaa rasvakudosta löytyy myös ihmisestä. Melko runsaasti sitä on pienillä lapsilla, mutta aikuisiässä vain hyvin vähän. Paljon sitä löytyi silloin myös asunnottomilta alkoholisteilta.

    Vaikka tässä vaiheessa tajuttiin, että myös ihmisellä ruskea rasva liittyi lämmön ylläpitoon kylmässä ympäristössä, kiinnostus siihen jäi vielä silloin lääketieteen piirissä vähäiseksi. Innostus sen tutkimiseen heräsi vasta kymmenisen vuotta sitten kun saatiin tietoa siitä, että ruskea rasva vaikuttaa laajasti ihmisen aineenvaihduntaan ja siten myös liikalihavuuden ja tiettyjen sairauksien kehittymiseen. Viime vuosien aikana ruskean rasvan tutkimus onkin tuottanut tuhansia tieteellisiä julkaisuja.

Kun havaittiin että ihmiselläkin ruskea rasva on tärkeä tekijä energia-aineenvaihdunnan säätelyssä, innostuttiin tutkimaan, voisiko sen aktivoimisesta elämäntavoilla tai lääkkeillä saada apua liikalihavuuden ja siihen liittyvien sairauksien ehkäisyssä. Siksi lähdettiin selvittämään tekijöitä, jotka saavat tämän kudoksen aktivoitumaan.

Yksilöiden välinen vaihtelu ruskean rasvan määrässä suuri

Etenkin PET-tutkimuksen avulla on voitu määrittää tarkasti missä elimistön osissa ruskeaa rasvaa on. Näissä tutkimuksissa on havaittu, että ruskeaa rasvaa onkin kahdenlaista. Ennestään tunnetun ns. klassisen ruskean rasvan lisäksi on löytynyt myös vaaleampaa ruskeaa rasvaa (beige fat), jota on hajallaan valkean rasvan joukossa.

Näissä tyypeissä on eroja solujen kehityksessä sekä aktivoitumisessa. Molempien toiminta tehostuu kylmyydessä ja ilmeisesti myös lihasaktiivisuuden seurauksena. Toiminnalliset erot niiden välillä tulevat löytymään ilmeisesti hermoston ja hormonien vaikutuksesta ruskean rasvan aktivointiin.

 Myös ihmisessä ruskeaa rasvaa on useassa paikassa ja sen määrä vaihtelee yksilöllisesti

Ihmisessä pääosa ruskeasta rasvasta on sijoittunut solisluiden yläpuolelle, henkitorven ja selkärangan molemmille puolille lähelle suuria verisuonia sekä sydämen, munuaisten, haiman ja aortan ympärille.

Siten myös ihmisellä nämä ”elimistön lämpöpatterit” sijaitsevat strategisesti sopivissa paikoissa lämmittämässä elintärkeitä elimiä ja erityisesti päähän menevää verta.

Ruskean rasvan määrä vaihtelee suuresti eri yksilöiden välillä. Yleisesti ottaen aikuisena sitä on enemmän, samoin enemmän tyypiltään laihoilla kuin lihavilla. Keskimäärin sitä näyttää olevan muita runsaammin pohjoisten alueiden ihmisillä. Vauvaiässä sen määrä on suurimmillaan.

Ruskealla rasvalla muitakin tehtäviä kuin tasalämpöisyyttä ylläpitävä lämmöntuotto

Koska ruskean rasvan tutkimus tuottaa koko ajan runsaasti uutta tietoa, sen moninaiset vaikutukset selviävät ja varmistuvat vasta tulosten karttuessa. Tässä vaiheessa voi esittää vain ajatuksia siitä, mitä mahdollisia vaikutuksia aktiivisella ruskealla rasvalla voisi olla ja voivatko vaikutukset liittyä myös ihmisen sairauksien estämiseen. Seuraavassa  muutamia tähänastisia tuloksia uusista tutkimuksista.

1.    Ruskea rasva tasapainottaa elimistön sokeriaineenvaihduntaa tehostamalla insuliinin vaikutusta.

Siten se estää veren sokeriarvojen kohoamista ja siitä aiheutuvia haittoja. Etenkin ikääntyneillä verensokerin nousu aiheuttaa rappeutumista, joka ilmenee mm. verisuonissa, silmissä sekä diabeteksen, sepelvaltimotaudin kehittymisenä ja munuaisten vajaatoimintana.

2.    Ruskea rasva lisää adiponektiinin erittymistä.

Tämä proteiiniyhdiste on valkean rasvan tuottama hormoni, joka edistää sekä sokeri- että rasva-aineenvaihduntaa. Siten sen vaikutus täydentää insuliinin vaikutusta. On havaittu, että satavuotiaaksi elävillä yksilöillä sen määrä on ilmeisesti luonnostaan normaalia korkeampi.

3.    Ruskea rasva lisää irisiinin erittymistä lihaksista.

Vuonna 2012 amerikkalaiset tutkijat raportoivat löytämästään uudesta hormonista, jolle he antoivat nimen irisin. Se on lihaksista erittyvä polypeptidi, jolla näyttää olevan vaikutuksia aineenvaihduntaan. Aluksi siitä saadut tutkimukset olivat niin ristiriitaisia, että monet epäilivät koko hormonin olemassaoloa. Määritysmenetelmien parantuessa irisiinin rakenne, erittyminen ja vaikutukset ovat alkaneet selvitä.

Mielenkiinto irisiiniin lisääntyi, kun havaittiin, että sen pitoisuus elimistössä kasvaa voimakkaasti liikunnan vaikutuksesta.

Vaikka iirisiinin vaikutukset tunnetaan vielä aika pintapuolisesti, ainakin sen kahta vaikutusmekanismia voidaan pitää melko varmoina:

1.    Irisiini lisää solujen määrää ruskeassa rasvassa.

 Siitä seuraa, että hiilihydraattien ja rasvahappojen poltto kiihtyy ja lämmöntuotto lisääntyy.

2.    Irisiini tehostaa insuliinin vaikutusta koko elimistössä.

Siten se hidastaa tyypin 2 diabeteksen kehittymistä. Toistaiseksi ei kuitenkaan tiedetä, välittyykö tämäkin vaikutus ruskean rasvan kautta vai onko kysymyksessä irisiinin suora vaikutus insuliinin toimintaan.

Miten voitaisiin tehostaa ruskean rasvan toimintaa?

Kylmyys ja liikunta

Nämä ovat tehokkaimmat keinot ruskean rasvan aktivointiin. Jos siis liikutaan viileässä ympäristössä, saadaan siitä kaksinkertainen hyöty. Voimakkaammat vaikutukset saadaan monenlaisilla kylmäkaraisuilla, kuten oleilulla pakkassäässä, avantouinnilla jne. Niissä kannattaa kuitenkin pitää järki tallella. Toisaalta jo pelkkä asunnon viilentäminen parilla asteella aktivoi ruskeaa rasvaa.

Toistaiseksi ei tarkalleen tiedetä, mitkä muut ulkoiset tekijät aikaansaavat ruskean rasvan aktivoitumisen, mutta niitä etsitään etenkin mahdollisena laihdutuskeinona. Seuraavassa on joitain alustavia havaintoja niistä.

Ravintotekijät

Ravintotekijöistä on saatu tuloksia, jotka antavat viitteitä ruskean rasvan aktivoitumisesta. Mm. Turun yliopistossa tehdyissä lääketieteellisissä tutkimuksissa on havaittu, että hiilihydraattipitoinen ateria nostaa aineenvaihdunnan tasoa pian syömisen jälkeen, ja ainakin osa siitä aiheutuu ruskean rasvan kohonneesta lämmöntuotosta.

Myös mausteilla on ilmeisesti vaikutusta. Mm. omenan ja luumun kuorista sekä meidän metsämarjoista on löydetty yhdistettä, joka aktivoi ruskeaa rasvaa. Sille on annettu nimi ursolihappo  (ursolic acid). Samaa yhdistettä on myös useissa maustteissa, kuten  oreganossa, laventelissa, piparmintussa ja basilikassa. Kuinka suuri ravinnon merkitys ruskean rasvan aktivoijana lopulta on, jää jatkotutkimusten selvitettäväksi.

Mahdolliset lääkeaineet

Innostuneesti etsitään nykyään kemiallisia yhdisteitä, joilla saataisiin lisää tehoa ruskeaan rasvaan. Niitä voitaisiin käyttää liikalihavuuden estämiseen ja yleensäkin terveellisen aineenvaihdunnan edistämiseen. Tällaisia yhdisteitä etsitään etenkin adrenaliinin ja noradrenaliinin vaikutusmekanismeihin liittyvistä yhdisteistä (adrenergiset yhdisteet ja niiden estäjät).

Toivotan lukijoilleni hyvää joulunaikaa liikunnan, ulkoilun ja mieltä nostattavan kohtuullisen herkuttelun kera.

Rauno Tirri