Socker – metabolism, energi och blodsockersvar

Tidigare publicerat i Nordisk Nutrition nr 1-2, 2015

Rapportreferat

Socker är ett omdebatterat livsmedel – en debatt som tidvis är onyanserad och bygger på myter och faktafel. Kunskap om hur socker metaboliseras är grundläggande för att kunna värdera olika påståenden om samband mellan socker och hälsa.

>> text: Susanne Bryngelsson*, fil dr, SNF Swedish Nutrition Foundation, Lund.

I saliven och i tunntarmen finns enzym (amylas) som bryter ner vanlig stärkelse till kortare kedjor. I tunntarmen finns också andra enzym som fortsätter nedbrytningen av dessa kortare kedjor och disackarider (exempelvis sackaros, laktos) till monosackarider. Endast i form av monosackarider kan kolhydrater sedan tas upp till blodet från tunntarmen.

Laktos och fruktos

Om något av de enzym, exempelvis laktas och glukoamylas, som bryter ner disackarider saknas eller har låg aktivitet passerar motsvarande disackarid till tjocktarmen. Sockerarter som når tjocktarmen kan ge mag-tarmproblem dels genom att binda vatten och därmed orsaka diarré, dels genom gasbildning då de fermenteras av tarmbakterierna. Sådana symptom kan uppstå till exempel hos individer som har låg laktasaktivitet och därmed begränsad förmåga att spjälka laktos. Låg laktasaktivitet är vanligt hos de flesta vuxna utom nordeuropéer och deras ättlingar.

Beroende på bland annat konsumtionsmängd och vana att konsumera laktos varierar graden av symptom mycket mellan olika individer. De flesta personer kan genom att successivt vänja tarmfloran vid laktos konsumera motsvarande en till två deciliter mjölk per dag, många tål också betydligt mer.

Vissa individer har en begränsad fruktosabsorption, vilket medför att ett högt intag av fruktos kan orsaka mag-tarmproblem då fruktos når tjocktarmen. Detta är dock inte ett problem om man samtidigt äter glukos. Efter absorption från tunntarmen transporteras de enkla sockerarterna till levern via portådern. I levern omvandlas största andelen av intagen fruktos och galaktos till glukos (blodsocker), varav en del transporteras vidare via blodet till kroppens övriga celler.

Insulin stimulerar upptag i celler

Insulin är ett hormon som stimulerar cellerna att ta upp glukos, vilket är nödvändigt för att motverka en för hög nivå av glukos i blodet efter måltid. När vi äter mat frisätts insulin först via den så kallade inkretineffekten, som stimuleras av mag-tarmhormon (inkretiner). Därefter frisätts insulin på grund av den ökade blodsockernivån. Den fortsatta metabolismen av glukos efter upptag i cellen är komplex, och varierar beroende bland annat på cellens behov av energi och närvaro av andra näringsämnen (figur 1).

Glukos förbränns före fett

Kolhydrater, huvudsakligen tillgängliga som glukos, är kroppens primära energikälla. Det vill säga glukos förbränns före fett och protein. När syre finns tillgängligt kan glukos förbrännas fullständigt till energi, koldioxid och vatten. Vid brist på syre, till exempel vid kraftig muskelansträngning, blir förbränningen ofullständig och mindre energi frigörs än om syre finns närvarande. Då bildas också mjölksyra.

Om cellen inte är i akut behov av energi, eller vid ett överskott av glukos, kan lever- och muskelceller istället omvandla glukos till glykogen, som utgör kroppens primära energireserv. När cellerna är i behov av energi och blodsockernivån är låg, till exempel mellan måltider, frigörs glukos från glykogen innan fettväv används som energi.

Mycket liten nybildning av fett

Förmågan att lagra glukos som glykogen i lever och muskler är begränsad till cirka 500 gram (4). Vid ett överskott av glukos och tillgång till syre kan lever- och fettceller istället använda pyruvat för nybildning av fett (de novo-lipogenesen) (figur 1). Detta sker dock i princip endast när kosten är extremt fettfattig och kolhydrater ges i överskott i förhållande till det totala energibehovet. Vid energibalans omvandlar kroppen endast mycket små mängder (ett till två gram per dag) sockerarter till fett (5). Den dominerande andelen lagrat kroppsfett kommer från fettet i kosten (5, 6).

Figur 1. Schematisk beskrivning av glukosmetabolismen

Hjärnan beroende av glukos

Till skillnad från de flesta övriga celler kan hjärnceller och andra nervceller inte lagra energi, varken som glykogen eller fett. Dessa celler är beroende av ständig tillförsel av glukos från blodet. Totalt behöver hjärnan cirka 100–140 gram glukos per dag (7). För att säkerställa energitillförseln till hjärnan kompenseras ett sjunkande blodsocker i första hand genom frisättning av glukos från leverglykogen. Glykogen som finns i musklerna används huvudsakligen för att tillgodose den egna cellen med energi.

När leverns glykogen är slut kan aminosyror användas för att bilda ny glukos. Detta är dock ofördelaktigt om aminosyrorna måste tas från kroppsegna proteiner, det vill säga musklerna.

Glukos behövs för fettförbränning

Vid måttlig brist på kolhydrater kan kroppen omvandla fett till energi (men inte i någon betydande grad till glukos). Vid extrem brist på kolhydrater hämmas dock fettförbränningen och det sker en ansamling av acetyl-CoA (figur 1). Acetyl-CoA-molekylerna binder då istället till varandra och det bildas så kallade ketonkroppar. Vid en förhöjd nivå av ketonkroppar i blodet (ketos) övergår i första hand muskelceller till att använda dessa som energikälla, istället för glukos. På så vis sparas glukos till hjärnan.

Även hjärnan kan successivt övergå till att använda ketonkroppar som en kompletterande, men inte enda, energikälla. Denna mekanism minskar behovet av att använda till exempel aminosyror för syntes av glukos, vilket kan vara av stor betydelse för att skydda kroppens muskler vid svält. Vid okontrollerad diabetes kan det uppstå en allt för hög blodnivå av ketonkroppar (ketoacidosis), vilket är ett livshotande tillstånd. Detta tillstånd uppkommer dock inte vid lågt kolhydratintag hos friska individer.

Sockerarter ger olika blodsockersvar

Socker innehåller lika mycket energi per viktsenhet som alla andra digererbara kolhydrater, det vill säga ungefär fyra kilokalorier per gram (tabell 1). Liksom alla digererbara kolhydrater är socker också glykemiskt, det vill säga bidrar till att höja nivån av glukos i blodet efter måltid.

Som ett mått på olika kolhydraters effekt på glukosnivån i blodet efter måltid används ofta glykemiskt index (GI). GI rangordnar kolhydratrika livsmedels effekter på blodsockerhöjning i förhållande till motsvarande mängd tillgängliga/digererbara kolhydrater, jämfört med en referensprodukt (oftast rent glukos eller vitt vetebröd). De olika sockerarterna ger olika blodsockersvar och kan utifrån sin glykemiska effekt rangordnas enlig följande: glukos > sackaros > fruktos.

Det förhållandevis låga blodsockersvaret från fruktos kan förklaras genom sen absorption, det vill säga i tarmens nedre del, och genom att fruktos först måste omvandlas till glukos i levern. Fruktos påverkar inte heller insulinproduktionen, eftersom det tas upp av kroppens celler utan närvaro av insulin. Skillnaderna mellan glukos och fruktos ur den här aspekten har dock begränsad praktisk betydelse då nästan alla livsmedel som innehåller fruktos också innehåller glukos, som höjer blodsockernivån och stimulerar produktionen av insulin i bukspottskörteln. Insulin stimuleras också genom frisättning av gastrointestinala hormoner till blodet i samband med måltid.

Tabell 1. Energiinnehåll i makronäringsämnen, alkohol och sockeralkoholer

kJ = kilojoule, kcal = kilokalorier. Exakta energivärden: glukos/fruktos: 15,7 kJ (3,75 kcal); sackaros: 16,5 kJ (3,95 kcal); stärkelse 17,4 kJ (4,15 kcal)

Stärkelse som glukos

För stärkelse (glukoskedjor) varierar den blodsockerhöjande effekten beroende på exempelvis stärkelsens fysikaliska struktur. I många fall ger dock stärkelse lika högt blodsockersvar som fri glukos, eftersom den ofta spjälkas snabbt och fullständigt i tarmen. Blodsockerstegringen efter intag av vitt bröd är därför ofta högre jämfört med svaret efter intag av motsvarande mängd kolhydrat i form av vanligt socker (sackaros).

Sockeralkoholer ger betydligt lägre blodsockersvar jämfört med sin motsvarande sockerart. Vilket blodsockersvar en viss sammansatt produkt ger beror på flera faktorer och måste bestämmas i studier på människa med den aktuella produkten.

Annan mekanism för fruktos

Omsättningen av fruktos till energi i kroppens celler sker huvudsakligen genom samma processer som glukos. Jämfört med glukos kan dock fruktos bidra till en mer uttalad nybildning av fettsyror, eftersom fruktos kan omsättas till pyruvat via en annan och snabbare mekanism än glukos. Detta leder i sin tur till nedsatt fettförbränning och därmed ökad mängd fettsyror som kan bidra till leverns produktion av triglycerider (10).

I ett längre perspektiv kan detta bidra till ogynnsamma metabola effekter av fruktos, till exempel försämrad blodfettsprofil och sänkt insulinkänslighet, vilket har bekräftats i ett flertal djurstudier (11). Även i en humanstudie (tio veckor) med personer med övervikt eller fetma fann man att ett högt intag av fruktos, motsvarande cirka 25 procent av det totala energiintaget, gav en ökad nybildning av fettsyror (12). Effekten var dock inte lika uttalad som i djurstudierna.

I sammanhanget bör man beakta att det inte är möjligt att med vanlig kost åstadkomma ett så högt intag av fruktos som användes i studien. För att nå upp i denna mängd krävs att fruktos konsumeras i form av en koncentrerad lösning. De ogynnsamma metabola effekterna uppstår också endast när energiintaget är högre än förbrukning (positiv energibalans), det gäller både människor och djur.

Studier på intag av fruktos och kroppsvikt har inte kunnat bekräfta att fruktos ökar vikten mer än glukos, vid en positiv energibalans.

Fruktos ger fettlever?

Eftersom fruktos omsätts i levern på ett sätt som gynnar nybildning av fett uppstår frågan om fruktos bidrar till så kallad fettlever (leversteatos) (13). Fettlever definieras som att mer än fem procent av levern består av fett. Den vanligaste orsaken till fettlever är fetma samt hög och regelbunden konsumtion av alkohol. I en sexmånaders studie fann man att dagligt intag av en liter sockersötad läskedryck ökade mängden bukfett, samt fett i lever och muskel jämfört samma mängd av mellanmjölk, aspartamsötad läskedryck och vatten (14). Studien har dock vissa svagheter, den är till exempel utförd med få deltagare (n=47, fördelat på fyra grupper) och det fanns väsentliga skillnader avseende mängden leverfett mellan grupperna vid studiens början. Man kan därför inte utifrån endast denna studie dra några säkra slutsatser avseende olika sockerarters betydelse för fettinlagring i levern.

Observationsstudier om regelbundet intag av sockersötade drycker visar dock samstämmigt ogynnsamma effekter på vikt, riskfaktorer för sjukdom samt ökad risk att insjukna i flera vanligt förekommande sjukdomar såsom typ 2-diabetes, hjärt-kärlsjukdom och stroke (16–19). Om dessa effekter kan skyllas fruktos, sackaros eller dryckens effekt på det totala energiintaget spelar i praktiken ingen roll. •

Definition av socker

I vanligt språkbruk används termen socker både när man avser sackaros (”vanligt socker”) specifikt och för sötsmakande kolhydrater eller sockerarter (inklusive mono- och disackarider) i allmänhet. Sammanhanget får avgöra vilken betydelse som avses. I den det här temanumrets artiklar avser termen ”socker” socker sötsmakande kolhydrater i allmänhet. I annat fall används mer exakta beskrivningar, till exempel sackaros, monosackarider, och disackaradier.

Referenser

* Artikeln baseras på rapporten ”Socker – fakta och hälsomässiga aspekter” som sammanställts av SNF med hjälp av ett antal svenska forskare (se sidan 4). Numreringen av referenserna i artikeln motsvarar den som används i originalrapporten. Rapporten finns tillgänglig på SNF:s hemsida: SNF:s sockerrapport 2014

Kemisk och näringsmässig indelning av kolhydrater:

Baserat på deras kemiska struktur delas kolhydrater in i sockerarter, oligosackarider och polysackarider. Sockerarterna kan i sin tur delas in i monosackarider (enkla sockerarter) och disackarider (bestående av två enkla sockerarter), se tabell nedan. Även sockeralkoholer (till exempel mannitol, sorbitol och xylitol) klassas som kolhydrater. Oligosackarider och polysackarider är kedjor av enkla sockerarter, där kedjorna består av 3-9 respektive ≥10 sockerenheter. Stärkelse är en polysackarid uppbyggd av endast glukos. Stärkelsekedjorna kan vara ogrenade (amylos) eller grenade (amylopektin).

Näringsmässigt kan kolhydrater delas upp i två kategorier: digererbara (tillgängliga) kolhydrater som spjälkas och tas upp som enkla sockerarter i tunntarmen, respektive odigererbara (icke tillgängliga) kolhydrater (fiber) som passerar till grovtarmen och ger näring åt tarmbakterierna via fermentering (förjäsning), se figur nedan. Sockerarter och vanlig stärkelse tillhör generellt sett de digererbara kolhydraterna. En viss typ av stärkelse, så kallat resistent stärkelse, motstår dock nedbrytning i tunntarmen. Sockeralkoholer tas upp långsamt och ofullständigt i tunntarmen och kan därmed ha en viss ”fibereffekt”. De kan till exempel verka laxerande då ökad koncentration av dessa föreningar och deras nedbrytningsprodukter bidrar till att vatten hålls kvar i tarmen. Odigererbara kolhydrater utgörs dock huvudsakligen av ickestärkelse-polysackarider (till exempel cellulosa, hemicellulosa och pektin) och odigererbara oligosackarider.

Figur. Näringsmässig indelning av kolhydrater. GI= glykemiskt index

Tabell. Indelning, naturlig förekomst och användning av de i livsmedel dominerande sockerarterna

a Med undantag för små mängder i fermenterade mjölkprodukter förekommer galaktos i princip ej i fri form i livsmedel.

Mer läsning:

Sockerrapport 2014 på SNF Swedish Nutrition Foundations hemsida >>