Kalori on kalori vai onko sittenkään?

Onko kalori aina kalori? Tässä aiheessa usein näppäimistöjen äärellä taistellaan siitä kuka on oikeassa. Yleensä yksi väittelijä on sitä mieltä, että kalori on kalori ja toinen, että kalori ei ole kalori. Päätin kokeilla kepillä jäätä ja kirjoittaa tästä aiheesta artikkelin jo vuonna 2014 ja nyt tämä alkuperäinen vuonna 2014 julkaistu artikkeli on laajennettu ja päivitetty 2021 luvulle. Tämä on yksi blogin historian kattavimmista artikkeleista. Kirjoitus on ajoittain myös varmasti haastavaa lukea. Varatkaa siis sille huomattavasti aikaa. Kirjoitus on jaettu neljään osaan.

1) Mitä tarkoittaa energia-aineenvaihdunta ja yleensäkin kalorit,
2) Myytti 1: Kalori ei ole kalori,
3) Myytti 2: Kalori on kalori ja
4) Yhteenveto ja johtopäätökset.

Kirjoituksessa käsitellään myös kattavasti eri makroravinteiden (proteiinit, hiilihydraatit ja rasvat) vaikutusta kehon massaan ja koostumukseen. Koska kirjoitus varmasti aikaan kiehuntaa, esitän kaksi nöyrää pyyntöä: pitäkää kommentit asiallisina ja luethan kirjoituksen loppuun asti ennen kuin kommentoit, koska todennäköisesti kommenttiisi löytyy vastaus kirjoituksesta. Päivitys 2022: no eihän se kommentointi asiallisena pysynyt, kuten pelkäsin.

Mitä tarkoittaa kalori ja solujen energiatasapaino tai ”energiatilanne”

On hyvä aloittaa esittämällä kysymys, mitä on energia. Energia on kykyä tehdä työtä ja sen SI-järjestelmän yksikkö on joule (=0,239 kaloria) (lue esim: Buchholz ja Schoeller 2004). Yksi kalori tarkoittaa lämpömäärä, joka kasvattaa yhden vesigramman lämpötilaa yhdellä celsiusasteella normaalipaineessa. Termodynaamisesti kalori on kalori.

Ravinnossa orgaanisiin aineisiin (proteiinit, hiilihydraatit, rasvat ja alkoholi) on varastoituneena kemiallista energiaa. Sen avulla voidaan monimutkaisten kehon pilkkomis- ja energian talteenottoprosessien jälkeen vaikkapa pullistella lihaksia peilin edessä… tai jopa tehdä jotain hyödyllistä kuten pilkkoa puita, joiden palamisen avulla lopulta mekaaninen työ tuottaa lämpöenergiaa.

Kalorit tai varsinkaan lämpö eivät tietenkään itsessään pysty rakentamaan vuosien työllä saavutettua elintasovatsaa, vaan siihen tarvitaan rakennusaineita kuten rasvahappoja (ja glyserolia). Näitä saadaan suoraan syömällä ravinnon rasvoja, mutta myös lipogeneesin (rasvahappojen uudisrakennus) ja glyseroneogeneesin (glyserolin tuotto) avulla muista makroravinteista eli hiilihydraateista, proteiineista ja alkoholista. Harva kuitenkaan tietää, millä tavoin makroravinteista saatu energia vaikuttaa kehon massan säätelyssä. Alla laatikossa on pieni yksinkertaistettu biokemiapläjäys aiheesta kiinnostuneille. Voit hypätä suoraan yli jos et ole kiinnostunut tällaisista yksityiskohdista.

Biokemiapläjäys 1. Miten energiatasapaino tai energian puute (”energiatilanne”) soluissa vaikuttaa siihen, tapahtuuko soluissa enemmän kasvatusta vai hajotusta?

Ensimmäiseksi on hyvä ymmärtää mitä tarkoittaa ATP. ATP eli Adenosiinitrifosfaatti on solujen tärkein energian siirtoon ja lyhytaikaiseen varastointiin liittyvä runsasenerginen yhdiste. Käytännössä lähes kaikki solujen toiminnot saavat energiansa ATP:stä. ATP:tä saadaan vastaavasti pilkkomalla ravintoa tai kehon omia energiavarastoja. Emme pysty sitomaan auringon säteilyenergiaa kemialliseksi energiaksi kehossamme kuten kasvit, joten meidän on pakko syödä ja juoda elääksemme.

Solujen senhetkinen positiivinen, negatiivinen tai tasapainossa oleva ”energiatilanne” vaikuttaa siihen mihin suuntaan reaktiot kehossa tapahtuvat. Eli käytännössä tässä tapauksessa tapahtuuko:

a) rakennusta pienemmistä komponenteista isommiksi järjestäytyneiksi rakenteiksi (makromolekyyleiksi) eli anaboliaa vai

b) makromolekyylien hajotusta eli kataboliaa pienemmiksi molekyyleiksi

Makromolekyylien pilkkominen (katabolia) on aina kokonaisuudessaan energiaa (ja ATP:tä) vapauttava prosessi ja vastaavasti rakentaminen on energiaa (ja ATP:tä) sitova eli vaativa prosessi. Kuvassa alla näkyy kuinka ravinnosta saadut energialähteet kehossa vapauttavat energiaa, mikä ”sidotaan” runsasenergiseksi yhdisteeksi ATP:ksi. ATP ja siitä vapautuva energia (kun se luovuttaa fosfaatin) voidaan sitten käyttää hyväksi energiaa sitovissa anabolisissa reaktioissa. Energiaa voidaan käyttää myös vaikkapa lihassupistukseen, ionien kuljetukseen solukalvon läpi ja moniin muihin paljon energiaa vaativiin prosesseihin.

Energiatilanteesta kertoo soluille muun muassa ATP:n määrä tai oikeastaan tarkemmin sanoen ATP:n vähäenergisemmät muodot eli AMP ja ADP sekä näiden ja ATP:n suhteellinen määrä. Kun ATP:tä on paljon suhteessa AMP:hen tai ADP:hen, on kyseessä tilanne, jossa energiaa on paljon saatavilla ja tällöin sitä voidaan ”varastoida”. Vastaavasti kun AMP:tä tai ADP:tä on paljon suhteessa ATP:hen, on soluissa energiastressi eli tilanne, jossa on tarve tuottaa ATP:tä solujen toimintojen mahdollistamiseksi. Edellisessä tilanteessa reaktiot etenevät kehossa voittopuolisesti anabolian suuntaan (esim. rasvakudosta rakentuu) ja jälkimmäisessä katabolian suuntaan (esim. rasvakudos pilkkoutuu).

Miten sitten tämä ”energiatilanne” vaikuttaa siihen, millä tavalla solut säätelevät tapahtuuko siellä voittopuolisesti anaboliaa vai kataboliaa?

Tässä kohtaa on hyvä käydä läpi Gibbsin vapaan energian käsite. Kemiallinen reaktio on spontaani tietyssä lämpötilassa ja paineessa, kun sen Gibbsin energiamuutos on negatiivinen. Tällöin energiaa vapautuu (eksergoninen reaktio) ja se voidaan sitoa ATP:ksi (edellinen kuvio ”Katabolia”). Vastaavasti endergonisessa reaktiossa Gibbsin energiamuutos on positiivinen eli käytännössä reaktio toteutuu vain, kun siihen tuodaan energiaa (edellinen kuvio ”Anabolia”). Energiaa tällaisiin reaktioihin saadaan ATP:n pilkkomisen avulla (ATP:tä siis saatiin eksergonisista reaktioista). Eksergoniset ja endergoniset reaktiot ovatkin soluissa aina kytkettynä toisiinsa. Tämä käytännössä selittää sen kuinka vaikeaa on lihoa ilman teoreettista energiaylimäärää ravinnosta.

Käytännössä siis tarjolla oleva energiaylimäärä ohjaa ohjaa metabolisia reaktioitamme anabolian suuntaan. Tästä lisää seuraavaksi.

Kuvio 1. Energiaa vapautuu, kun pilkotaan korkeaenergisiä yhdisteitä. Vastaavasti energiaa tarvitaan ja sitä varastoituu monimutkaisempiin yhdisteisiin. Emme voi rakentaa kehon energiavarastoja (esimerkiksi rasvavarastot) ilman tarjolla olevaa energiaa.

Reaktioiden etenemisnopeuteen vaikuttaa kriittisesti niitä katalysoivien eli vauhdittavien entsyymien aktiivisuus. Tyypillisin solujen ”energiatilannetta” aistiva entsyymi on AMP kinaasi eli AMPK. Silloin kun solut tarvitsevat lisää energiaa, on AMP/ATP -suhde korkea ja AMPK-entsyymi aktivoituu ja kiihdyttää katabolisia ja ATP:n määrää kasvattavia prosesseja. Tämä tapahtuu, jotta solut saavat toimintoihinsa ATP:tä (ja siten energiaa), jolloin matala AMP/ATP -suhde hetkellisesti myös korjautuu. Eli esimerkiksi rasvojen hapetus ATP:n tuottoon eli ”poltto” lisääntyy.

Vastaavasti, kun energiaa on tarjolla ylenmäärin eli AMP/ATP -suhde on matala, AMPK:n aktiivisuus vähentyy. Tämä kiihdyttää energiaa varastoivia anabolisia prosesseja kuten rasvojen varastoitumista (rasvahappojen ja triglyseridien synteesiä jne.). Lopulta erilaisten biokemiallisten reittien aktiivisuus vaikuttaa siihen kumpaan suuntaan reaktiot etenevät (esim. kasvatetaanko vatsaa vai pilkotaanko pienemmäksi).

Voit lukea energiatilan aistimisen biologiasta ja AMPK:sta lisää esim. AMPK:n isän Grahame Hardien artikkeleista (Hardie ym. 2012).

Periaatteessa siis tilanne on melko yksinkertainen: soluissa positiivinen tai negatiivinen ”energiatilanne” on teoriassa ratkaisevassa osassa siinä, kuinka paljon tapahtuu rakentavia ja hajottavia reaktioita ja siten lisääntyykö vai pieneneekö solujen energiavarastojen massa. Se ei kuitenkaan tarkoita vielä suoraan sitä, että sisäänotettu energia (kalorit sisään) ja kalorien käyttö (kalorit ulos) olisi mitenkään yksinkertainen ilmiö. Aloitankin kirjoituksen myyttiosuuden käsittelemällä ensin myyttiä kalori ei ole kalori.

Myytti 1: ”kalori ei ole kalori”

Termodynamiikan ensimmäisen säännön mukaan energiaa ei voi luoda eikä hävittää. Yhtälö: kehon energiavarastojen muutos = energiansaanti – energiankulutus (kalorit sisään – kalorit ulos)” pätee teoriassa kohtuullisen hyvin isolla joukolla ihmisiä ja nopeahkoissa keskisuurissa ja suurissa painon vaihteluissa (Hall ym. 2012, Bray ja Bouchard 2020). Jos ihminen syö tai juo selvästi enemmän kuin kuluttaa, ihminen lihoo. Jos syö tai juo selvästi vähemmän kuin kuluttaa, laihtuu. Epäilevät voivat lukea vaikkapa Minnesota Starvation -kokeesta tai katsella kuvia keskitysleireillä viruvista ihmisistä.

Alla oleva kuvio saattaa myös hahmottaa tilannetta. Painonpudotus on usein alussa nopeaa, mutta se hidastuu ja lopulta pysähtyy. Tämä näyttäisi selittyvän vahvasti sillä, että samaan aikaan energiansaannin ja -kulutuksen erotuksen arviot lähestyvät nollaa.

Kuvio 2. Painonpudotusta ja rasvanlähtöä voidaan keskiarvotasolla simuloida yleensä melko hyvin. Kuviot on poimittu Kevin Hallin luennosta Guo ym. 2018 julkaisusta, jossa käytettiin kahden vuoden CALERIE-dieettitutkimuksen (Ravussin ym. 2015) dataa mallinnukseen. Tätäkin mallinnusta voi toki tarkastella kriittisesti: objektiivisen energiansaannin määrittämisen sijaan energiansaanti on mallinnettu perustuen kehon painon ja energiankulutuksen muutoksista. Vastaavaa NIH:n mallinnusta voi kokeilla itsekin, jos haluaa testata mitä vaaditaan haluttuun painonpudotukseen tietyssä tavoiteajassa.

Miten ylensyönti vaikuttaa? Tähän mennessä kattavin ja paras tutkimuskatsaus ylensyöntikokeista julkaistiin vuonna 2020 (Bray ja Bouchard 2020). Kuten katsauksen alla olevasta kuviosta näkyy, rasvamassan [fat mass] lisääntyminen on suoraan verrannollinen siihen, kuinka paljon tutkittava sai ylenmäärin energiaa ravinnostaan. Tässä katsauksessa energiaylimäärä selitti peräti 89 prosenttia rasvamassan lisääntymisestä, mikä on huikean korkea lukema ottaen huomioon kaikki virhelähteet ja hajonnat, joiden takia 100 % selitysosuus ei olisi käytännössä edes mahdollista.

Rasvattoman massan [fat free mass] kasvuun plussakaloreilla ei ollut yhtä selkeää yhteyttä, mutta kuitenkin siinäkin 43 % selitysosuus. Eli käytännössä tässäkin mitä suurempi oli laskennallinen energiansaannin ylimäärä, sitä enemmän myös rasvaton massa kasvoi. Se, että pelkästään ylensyönti kasvattaisi yhtä tehokkaasti lihasta kuin rasvamassa ei liene monille yllätys. Kaikki treenaamisesta perillä olevat tietävät, että lihasten kasvussa harjoittelu on aina kaikki kaikessa ja ravitsemuksella on pienempi osuus, kunhan edes perusasiat syömisestä ovat kunnossa (Thalacker-Mercer ym. 2009, Morton ym. 2018). Lisäksi tämä yllä esitetty kalorien yhteys massan kasvuun EI tarkoita sitä, etteikö energiavajeessa voisi myös joissain tilanteissa voimaharjoittelun avulla kasvattaa lihasmassaa ja vähentää kehon rasvan määrää.

Kuvio 3. Yleistäen: mitä suurempi on energiaylimäärä, sitä suurempi on rasvamassan kasvu. Lähde: Bray ja Bouchard 2020.

Miksi rasvattoman massan ja kehon proteiini”varastojen” lihotus on työlästä? Lihaskudos on pääosin vettä ja proteiinia ja sen varastoiman energian määrä on vain noin 1000 kcal kiloa kohti, eli voisi ajatella pienilläkin plussakaloreilla rakennettavan lisäkilon lihasta. Mutta salirottien harmiksi proteiinisynteesi eli proteiinien rakentuminen aminohapoista on todella paljon energiaa kuluttava prosessi eli ihan noin helpolla ja pienellä energialla ei lihaskiloa todellisuudessa rakenneta.

Yhteenvetona, kaloriteoria toimii siis melko hyvin rasvamassan kasvussa, kun energian vaje tai ylimäärä on suuri. Eli mitä enemmän saat ravinnosta energiaa suhteessa energiankulutukseen, sitä enemmän lihot ja toisinpäin, mitä vähäisempi on energiansaanti suhteessa kulutukseen, sitä enemmän laihtuu.

Eli kalori on (tavallaan) edelleen kalori. Toki asia ei ole ihan näin yksinkertaista, koska ihminen ei syö lihoessaan satoja kilokaloreita ekstraa, vaan lihominen saattaa olla laskennallisesti vain 20 kcal energiaylimäärän eli yhden suklaakonvehdin verran päivässä. Tällöin tilanne menee monimutkaisemmaksi. Ja kehon massan muutokset ovat muutakin kuin energiavarastoja. Eli jatketaan asian pähkäilyä.

Kalorit kropassa saattavat hämätä painon heilahtaessa nopeasti ylös tai alas. Rasvakudoksessa on varastoituneena energiaa keskimäärin hyvin paljon eli 7500-7800 kilokaloria per kilo. Tämä johtuu siitä, että rasvahapoissa itsessään on massaa kohti paljon energiaa (tästä myöhemmin lisää kappaleessa: Makroravintokoostumuksella on merkitystä laihdutuksessa) ja toisaalta koska rasvakudos on pääosin rasvaa ja vain hyvin vähän vettä  (Thomas 1962, Abe ym. 2018). Tilannetta mutkistaa se, että vaikka rasvakudoksessa on vähän proteiinia, senkin määrä laskee dieetillä, ei pelkästään rasvakudoksen rasvan määrä (Abe ym. 2019).

Usein käytetty nyrkkisääntö ”7000 kcal miinuskaloreita johtaa yhden rasvakilon lähtöön” ei ole dieetillä laskennassa hyvä nyrkkisääntö. Se varsinkin dieetin edetessä yliarvioi huomattavasti painon ja rasvan määrän laskua. Tämä johtuu osittain muun muassa teoreettista suuremman kokonaisenergiankulutuksen vähentymisestä eli adaptiivisestä termogeneesistä (”säästöliekki”) (Hall ja Chow 2013, Thomas ym. 2013). Reijo Laatikainen on kirjoittanut tästä blogissaan laadukkaan kirjoituksen. Vastaavasti kontrolloiduissa ylensyöntitutkimuksissa on havaittu, että energiankulutus lisääntyy energiansaannin kohotessa, mikä hieman hidastaa teoreettista lihomisvauhtia plussakaloreilla ollessa (Müller ym. 2016). Me ihmiset ei olla kuitenkaan nähtävästi mukauduttu yhtä hyvin lisääntyneeseen syömiseen kuin vähentyneeseen syömiseen (Müller ym. 2016, Westerterp ym. 2016) ja tämä saattaa olla yhtenä ihmiskunnan lihomisen moninaisista syistä.

Energian saanti ja kulutus eivät ole toisistaan riippumattomia. Energiankulutuksen yhtälössä (kalorit sisään miinus kalorit ulos) ajatellaan usein energian saantia ja kulutusta toisistaan riippumattomina tekijöinä, joita voidaan molempia helposti säädellä tahdonvoimalla. Tällaisia ne eivät kuitenkaan missään nimessä ole. Energian saanti ja kulutus ovat voimakkaasti toisistaan riippuvia muuttujia (Hall ja Guo 2017, Westerterp ym. 2016) ja tämä aiheuttaa suuria haasteita kehon massan muutosten ennustamiseen (Dhurandhar ym. 2014). Kuviossa alla on esitetty energiankulutuksen eri komponentit.

Kuvio 4. Energiankulutus koostuu useista eri komponenteista. REE = lepoenergiankulutus, NEAT on muu päivittäinen fyysinen aktiivisuus kuin liikunta, TEF on ravinnon lämpövaikutus ja EAT = liikunnan energiankulutus. Muokattu lähteestä: Martinez-Gomez ja Roberts 2021.

Käytännössä se mitä ja miten syödään vaikuttaa liikkumiseen ja energiankulutukseen ja toisinpäin, se miten liikutaan, vaikuttaa syömiseen ja energiansaantiin (tsekkaa hyvä blogikirjoitus). Varsinkin jälkimmäinen tuppaa usein unohtumaan: liikkumattomuus ja liikunta vaikuttavat myös syömisen määrään ja laatuun melko oleellisesti: liikunta parantaa syömistottumuksia ja liikkumattomuus heikentää niitä (Beaulieu ym. 2020). Yksittäinen liikuntasuoritus ei myöskään keskimäärin kohota paljoakaan nälkää ja energiansaantia, varsinkaan niin paljon kuin voisi liikuntasuorituksen energiankulutuksen perusteella kuvitella (Thackray ja Stensel 2023).

Käytännössä laihduttamisen ja painonhallinnan tekee laihdutuksen jälkeen monille hyvin haastavaksi se, että yritys muuttaa joko energiansaantia tai -kulutusta johtaa moniin tiedostamattomiin käyttäytymisen ja fysiologian melko yksilöllisiin ja tilanneriippuvaisiin muutoksiin, jotka vastustavat toivottuja muutoksia kehon koostumuksessa (Pontzer 2018, Hall ja Guo 2017, Müller ym. 2016, Melanson ym. 2014).

Isot mittaushaasteet. Iso ongelma energiankulutuksen ja -saannin yhtälössä on näiden mittaaminen. Erityisen haastavaa on energiankulutuksen tarkka mittaaminen. Me olemme liikuntatieteellisessä tiedekunnassa Jyväskylän yliopistossa arvioineet vuosien saatossa energiankulutusta monien menetelmien avulla. Kaikkein tarkimmat ja luotettavimmat menetelmät eli suora kalorimetri ja huonekalorimetri Suomesta kuitenkin puuttuvat.

Liikunnan energiankulutukseen on hyvin monenlaisia keskiarvoistavia arvioita esimerkiksi täällä, mutta yksilöllisiksi ohjenuoriksi ne eivät käy. Ongelmana on itse mittaamisen haasteiden lisäksi muun muassa liikunnan aikaisen ja jälkeisen energiankulutuksen yksilöllisyys ja se, että myös harjoittelutausta vaikuttaa energiankulutukseen (Westerterp ym. 2016). Lisäksi liikuntasuoritus kompensoituu osalla ihmisistä vähäisempänä muuna fyysisenä aktiivisuutena. Eli päivän kokonaisenergiankulutukseen ei riitä täydellinenkään liikunnan aikaisen energiankulutuksen ja sen jälkeisen ”jälkipolton”  (EPOC) mittaus (Melanson ym. 2014). Erityisen vaikeaa on anaerobisen liikunnan energiankulutuksen mittaaminen.

On myös hyvä muistaa, että energiankulutus vähenee painon pudotessa (Müller ym. 2016). Tämä on todennäköisesti yksi syy siihen, miksi ihminen helposti lihoo takaisin alkupainoon. Kun pudotetaan painoa, pitäisi kaloreita laskiessa energiankulutuksen muutokset siis osata ottaa huomioon. Dieetin onnistumisen todennäköisyyttä voi parantaa sillä, että rasvan- ja/tai painonpudotuksessa ei pelkästään vähennä energiansaantia, vaan myös yrittää lisää tai ylläpitää kokonaisenergian kulutusta panostamalla riittävään tietoiseen (liikunta) ja tiedostamattomaan fyysiseen aktiivisuuteen (Washburn ym. 2014). Tämä voi onnistua helpoimmin muokkaamalla oma elinympäristö tukemaan liikunnallisia tapoja.

Liikunnan harrastaminen ei ole tärkeää laihdutuksessa ja painonhallinnassa pelkästään sen energiankulutuksen mahdollisen lisääntymisen kautta. Liikuntaa harrastamalla lepo- ja perusaineenvaihdunta (=lepoenergiankulutus) ei laske dieetillä (”säästöliekki”) välttämättä niin paljon kuin pelkästään vähentämällä syömistä (Svendsen ym. 1993). Tosin väistämättä sitäkin dieetillä tapahtuu eli lepoaineenvaihdunta laskee, koska keho ymmärtää säästää energiaa kuluttavissa prosesseissa, kuten esimerkiksi energia-aineenvaihdunnan ja proteiinisynteesin geenien ilmentymisessä (Sarin ym. 2021). Tähän liittyen lukuehdotuksena Herman Pontzerin Burn-kirja ja energy constraint -artikkeli.

Yhteenvetona voidaan todeta, että kontrolloiduissakin tutkimuksissa ja ihmisten omissa laihdutustarinoissa hyvin usein energiankulutuksen ja -saannin yhteydet toisiinsa on unohdettu. Tämän perusteella voisi sanoa, että ongelma on siis enemmänkin laskijassa kuin kaloriteoriassa. Ei voi pelkästään energiansaantia tuijottamalla epäonnistuneen laihdutuksen tai painonhallinnan jälkeen väittää, että kalori ei olisi kalori.

Myös energiansaannin arviot menevät helposti mönkään. Energiansaannin arviot ovat aina vain keskiarvoistuksia. Ihminen lisäksi tunnetusti aliraportoi täyttäessään ravintopäiväkirjaa. Lisäksi keskimäärin syödään ravintopäiväkirjaa täyttäessä hieman vähemmän kuin normaalisti. Eli sekä aliraportoidaan että alisyödään ja tämä on erityisen yleistä lihavilla ja ylipainoisilla (Goris ym. 2000, Burrows ym. 2019).

Lisäksi on hyvä muistaa, että kun ostat kaupasta ruokaa tai juomaa ja katsot kilokalorilukemat tuotteen kyljestä tai vaikkapa Finelin erinomaisesta tietopankista, muistathan, että lukemat ovat keskiarvoistettuja arvioita ns. pommikalorimetrin ja siitä laskettujen korjauskertoimien avulla arvioidusta energiansaannista (Atwater-systeemi, lue lisää Merrill & Watt 1973). Kuten aiemmin kerroin, vastaavasti myös energiankulutus on ilman tieteellisen tarkkoja mittauksia aina myös siis arvio. Näitä on ehdottomasti syytä tarkastella kriittisesti: ihmisessä energian vapautuminen ei ole sama asia kuin pommikalorimetrissa eristettyjen makroravinteiden polttaminen. Käsittelenkin tätä myöhemmin melko perusteellisesti mm. kappaleessa ”Ravinnosta ei aina saa sitä kalorimäärää kuin mitä laskennallisesti väitetään: ihmiskeho ei ole pommikalorimetri”. Kuitenkin ennen kuin syytät kaloriteorian puutteita lihomisesta, laihtumisesta tai niiden puutteesta, kannattaisi ehkä edes kerran yrittää arvioida energiansaanti ja -kulutus mahdollisimman tarkasti.

Biokemiapläjäys 2. Paljonko rasvoista saa ATP:tä vs. hiilareista?

Me emme saa energiaa kehon toimintoihin lämmöstä ja siten pommikalorimetria voidaan arvostella. ATP eli Adenosiinitrifosfaatti on siis solujen tärkein energian siirtoon ja lyhytaikaiseen varastointiin liittyvä runsasenerginen yhdiste. Käytännössä lähes kaikki solujen toiminnot saavat energiansa ATP:stä ja ATP:tä saadaan vastaavasti pilkkomalla ravintoa tai kehon omia energiavarastoja.

Rasvagrammasta saa pommikalorimetrissa ruoan polttamalla keskimäärin noin 9,4 kCal energiaa verrattuna hiilarien 4,2 kCal. Paljonko rasvoista sitten saa enemmän ATP:tä? Voidaan ensin tarkastella glukoosia ja tyypillistä ravinnon rasvahappoa oleaattia. Glukoosista saa keskimäärin noin 30-33 ATP:tä ja oleaatista noin 120 ATP:tä (lähde: Lehninger Principles of Biochemistry). Glukoosi on kuitenkin pienempi eli kooltaan noin 180 grammaa moolia kohti kun taas oleaatti painaa noin 282 g/mol. Täten oleaatista saa kokoonsa suhteutettuna noin 2,4 kertaa enemmän ATP:tä verrattuna glukoosin (kun glukoosista 32 ATP:ta). Vertaa tätä kilokalorisuhteeseen (rasvojen 9,4 kCal/g jaetuna hiilarien 4,2:lla kCal/g), joka on 2,24 eli hyvin lähellä em. suhdetta.

Jos kuitenkin tarkkoja ollaan, niin varastorasvat esiintyvät triglyserideinä eli triasyyliglyseroleina. Yhteen glyserolimolekyyliin on sitoutunut kolme rasvahappoa. Esimerkiksi kolme oleaattia sisältävän triglyseridin molekyylimassa on 885 g/mol. Jos varovaisesti oletetaan, että glyserolia ei käytetä juurikaan ATP:n tuottoon, vaan sitä kierrätetään muuhun käyttöön (Hui ym. 2020) ja jätetään lipolyysi yhtälöstä pois, tällaisesta oleaattia sisältävästä triasyyliglyserolista saisi ATP:tä keskimäärin noin 3 x 120 ATP:tä eli 360. Nyt ATP:n tuoton suhde molekyylimassaan on 2,29 kertaa suurempaa kuin glukoosilla eli lähestulkoon identtinen yllämainittuun kCal-laskelmasta saatuun (2,24) verrattuna.

Yhteenvetona: rasvoista saa hiilareihin verrattuna noin 2,2-2,3 kertaa enemmän energiaa riippumatta siitä käytetäänkö energian yksikkönä kilokaloreita (pommikalorimetrissa palaessa syntyvää lämpöenergiaa) tai kehon toimintoihin saatavaa ATP:tä. Kalori on kalori sanonnan voisi halutessaan muokata seuraavaksi: ATP on ATP.

Toivottavasti olet pysynyt edes suurinpiirten kärryillä tähän asti. Kertauksena: termodynamiikan ensimmäisen säännön mukaan energiaa ei voi luoda eikä hävittää. Täten yhtälö: kehon energiavarastojen muutos = energiansaanti – energiankulutus (kalorit sisään – kalorit ulos)” pätee teoriassa kohtuullisen hyvin ja ennustaa painon vaihtelua (Hall ym. 2012, Bray ja Bouchard 2020). Eli jos ihminen syö tai juo selvästi enemmän kuin kuluttaa, ihminen lihoo. Jos syö tai juo selvästi vähemmän kuin kuluttaa, laihtuu. Tavallaan siis kalori on kalori. Mutta asiat ovat valitettavasti (tai meidän tutkijoiden onneksi, heh) kuitenkin vieläkin monimutkaisempia. Huomaat pian, että mustavalkoisesta erottuu huomattavan paljon harmaan eri sävyjä, kun tarkastelemme ilmiötä hieman enemmän toisesta suunnasta. Eli ehkä kalori on kalori on sittenkin myytti?

Myytti 2: ”kalori on kalori”

Makroravintokoostumuksella on merkitystä laihdutuksessa

Proteiinit. Kun otetaan huomioon erot kaikessa ravinnon käsittelyssä, hukkana ulosteisiin sekä ravinnon prosessoinnin vaikutukset, voidaan laskea paljonko eri makroravinteista saa grammaa kohti keskimäärin energiaa kehon käyttöön. Usein yleistetään hiilihydraateista saatavan 4 kcal, rasvoista 9 kcal ja proteiineista 4 kcal. Erot esimerkiksi hiilihydraattien ja rasvojen välillä johtuvat näiden makroravinteiden erilaisilla potentiaaleilla muodostaa vapauttaa pilkkoutuessaan energiaa (esim. Darvey 1998)), mikä sitten sidotaan ATP:ksi soluissa.

Esimerkiksi proteiinista saa pommikalorimetrissä polttamalla keskimäärin noin 5,65 kcal/g, mutta kehon käyttöön tyypillisesti arvioidaan saatavaksi 4 kcal/g. Tämä johtuu muun muassa siitä, että proteiinin sisältämää typpeä ei pystytä käyttämään ATP:n (energian)tuotossa hyväksi, vaan se joudutaan poistamaan elimistöstä energiaa kuluttavassa ureasyklissä (Merrill & Watt 1973). Tämän lisäksi proteiinin terminen efekti eli lämpövaikutus on suurempi kuin hiilihydraateilla tai rasvoilla. Eli käytännössä proteiinin syöminen kuluttaa enemmän energiaa kuin hiilarien tai rasvojen syöminen. Tämän akuutin lämpövaikutuksen lisäksi lisäksi kohonnut proteiininsaanti voi lisätä myös hieman lepoenergiankulutusta (Bray ym. 2015, Wycherley ym. 2012). Lisääntynyt lepoenergiankulutus voi korostua lihaksia kasvattaessa, koska lihasten proteiinisynteesi on erittäin paljon energiaa kuluttava prosessi. Käytännössä kehomme saa proteiinista saa energiaa seuraavasti: kokonaisenergiansaanti proteiinista – hukka (sulatuksessa, typen poistossa ja muussa säätelyssä) –  energiankulutuksen lisäys (terminen efekti), joka on siis proteiinin suhteen lopulta maksimissaan 4 kcal/g (Livesey 2001, Paddon-Jones ym. 2008).

Proteiinin kylläisyysvaikutusta on joskus liioiteltu, mutta on totta, että se on hieman suurempi kuin hiilihydraateilla tai rasvoilla (Weigle ym. 2005, Rolls ym. 1988). Tämä myös on johtanut siihen, että kokonaisenergiansaanti voi jäädä usein hieman alhaisemmaksi kohtuullisella proteiininsaannilla (1,2-1,6 g/kg) kuin alhaisella proteiininsaannilla (<1 g/kg) (Halton ja Hu 2004, Leidy ym. 2014).

Ei siis ole suuri yllätys, että proteiinia kohtuullisesti tai melko reilusti sisältävällä ruokavaliolla ihminen yleensä laihtuu hieman paremmin kuin vähäisellä proteiininsaannilla (Santesso ym. 2012, Wycherley ym. 2012). Koska proteiininsaannilla on vaikutusta myös kehon koostumukseen (Wycherley ym. 2012), voisi siis ihan perustellusti väittää proteiineista keskusteltaessa, että kalori ei ole kalori.

Hiilarit vs. rasvat. Proteiinin aiheuttama energiankulutus voi ainakin teoriassa riippua myös siitä, mitä muuta syö. Jos samanaikaisesti hiilihydraattien saanti on minimissään, kasvanut glukoneogeneesin eli glukoosin uudismuodostuksen tarve lisää ainakin teoriassa kehon energiankulutusta. Glukoosin rakennus glukoneogeneesissä kuluttaa enemmän energiaa kuin mitä glukoosista vapautuu energiaa sitä pilkkoessa. Tämä on nyt vain yksi esimerkki siitä, että biokemiassakaan ei jaella ilmaisia lounaita. Energiaekologisesti olisi siis järkevää saada myös hieman hiilihydraatteja, koska väistämättä kehon niitä pitää edes jonkin verran rakentaa, jos ei ravinto tätä polttoainetta tarjoa. Mutta toisaalta tässä on sitten laihduttajilla teoreettinen etu. Kovissa tiedelehdissä onkin julkaistu yksittäisiä tutkimuksia, joissa dieetillä vähähiilihydraattinen ja melko korkeaproteiininen ruokavalio hidasti mahdollisesti dieettiin liittyvää energiankulutuksen laskua verrattuna saman arvioidun energian tarjoavaan vähärasvaiseen tai alhaisen glykeemisen indeksin ruokavalioon (Ebbeling ym. 2012, Ebbeling ym. 2018). Periaatteessa siis tämän tutkimusryhmän havaintojen pohjalta voisi halutessaan sanoa, että kalori ei ole kalori.

Mutta eipäs nuolaista ennen kuin tipahtaa! Tieteessä kokonaisnäyttö ratkaisee. Hall ja Guo 2017  vetivät yhteen kaikki vuoteen 2017 mennessä tehdyt kalori- ja proteiinivakioidut kontrolloidut tutkimukset eri makroravinteita korostavien ruokavalioiden välillä. He havaitsivat, että vähähiilihydraattinen ruokavalio ei tarjonnutkaan energiankulutuksen lisääntymisen (tai dieetillä energiankulutuksen pienemmän vähentymisen) kautta metabolista ”etua”. Eikä tämän lisäksi energiansaannin ollessa vakioitu rasvanlähtökään tehostunut vähähiilihydraattusella ruokavaliolla, jopa päinvastoin (Hall ja Guo 2017). Mukana olleiden tutkimusten kestot olivat keskimäärin lyhyitä, mutta siitäkin huolimatta tämän edellisessä kappaleessa mainitun tunnetun vähähiilihydraattiruokavaliotutkijaryhmän löydöksessä (Ebbeling ym. 2018) oli mahdollisesti jotain outoa (ks. kuva alla).

Kuvio 5. Joskus yksittäisen tutkimuksen tulos ei asetu kokonaistutkimusnäyttöön ja saattaa olla liian hyvää ollakseen totta (Kuva: Stephan Guynet).

Kevin Hallin ryhmä analysoikin uudestaan tämän 2018 julkaistun sinänsä laadukkaan tutkimuksen. Uudelleenanalyysissä otettiin huomioon alunperin tutkimusrekisteriin ladattu tutkimussuunnitelma ja tutkimuksessa käytetyn kaksoisleimatun veden heikkoudet energiankulutuksen arvioinnissa sekä otettiin analyysistä pois yksittäiset epäilyttävät havainnot (Hall ym. 2019). Tämä uudelleenanalyysi paljasti, että vähähiilihydraattinen ruokavalio ei lisännyt tilastollisesti merkitsevästi dieetin aikaista energiankulutusta. Sama havainto on myös tehty tarkasti kontrolloiduissa eläinkoeasetelmassa (Hu ym. 2020).

No, Ludwig ja kumppanit iskivät takaisin analysoimalla uudestaan vastaavasti aiemmin mainitun Hall ja Guon katsauksen vuodelta 2017. Uudelleenanalyysi julkaistiin juuri ennen joulua 2020 (Ludwig ym. 2020). Katsauksessa analysoitiin energiankulutusta erikseen lyhyemmistä ja pidemmistä tutkimuksista, joissa energiankulutusmenetelmänä käytettiin kaksoismerkittyä vettä. Lopputuloksena oli, että toisin kuin ottamalla huomioon kaikki tutkimukset, pitkäkestoisimmissa tutkimuksissa karppaajilla energiankulutus oli lisääntynyt. Nyt tämä katsaus on saanut vastaavasti kritiikkiä siitä, että tässä analyysissä oli jostain syystä jätetty kokonaan pois epäsuoralla kalorimetrialla tai huonekalorimetrilla tehdyt tutkimukset, joissa karppauksen energiankulutuksen lisäystä ei oltu havaittu.

Tällaista on tiede: tieteessä ei todellakaan ole ennakkoon päätettyjä totuuksia ja vanhoja ajatuksia haastetaan ja testataan säännöllisesti koko ajan. Mikä on totuus karppauksen tai ketoilun vaikutuksesta energiankulutukseen? Yhteenvetona sanoisin, että se riippuu tämän hetken tietämyksen mukaan tilanteesta, yksilöstä ja mittausmenetelmästä.

Yhden makroravinteen (hiilarit) demonisointiin fokusoiva teoria ei ole saanut paljoakaan kannatusta tieteessä. Jos siis joku yksilö vähähiilihydraattisella ruokavaliolla laihtuu tai lihominen estyy, sitä nykytiedon mukaan ei selitä Gary Taubesin ja kumppanien vanha kalorien merkityksen kumoava insuliini-hiilihydraattiteoria tai todennäköisesti edes huomattavasti fiksumpi Ludwigin ja Ebbelingin uudempi teoria. Jälkimmäisessä ajatellaan niin, että hiilihydraattien runsas syönti ja insuliinihormonin nousu aiheuttaa rasvasolujen kasvua (lihavuutta) ja näistä on seurauksena lisääntynyt syöminen (energiansaanti) ja vähäisempi energiankulutus (Ludwig ym. 2021, Speakman ja Hall 2021). Tämäkään joukko ei kuitenkaan kiellä etteikö ylensyönti (suurempi energiansaanti kuin kulutus) lihota, mutta heidän teorian mukaan tämä ei siis ole lihomisepidemian alkuperäinen käynnistymismekanismi. Vaikka he pitävät hiilareita teoriansa perusteella lihottavimpana ja insuliinia pääpahiksena, he kuitenkin myöntävät artikkelissaan seuraavaa: ”Of course, no one dietary factor can fully explain variations in body weight among individuals and populations; furthermore, many hormones (notably including leptin and ghrelin) and the gut microbiome may affect body composition related to, or independently of, GL … ”. Lopulta siis tämä heidän insuliini-hiilihydraattimallinsa muuttuu koko ajan alkuperäisestä kalorit ei ratkaise -teoriasta käyttäytymistieteelliseksi teoriaksi. Siinä kalorit lopulta ratkaisevat, mutta hiilihydraattien syöminen saa aikaan edelleen lisääntyneen syömisen ja mahdollisesti vähentyneen energiankulutuksen. Eli siis lisääntyneen energiansaannin suhteessa energian kulutukseen, mikä johtaa lihomiseen (Ludwig ym. 2021, Speakman ja Hall 2021). Tätä toimintatapaa kutsutaan maalitolpan siirtelyksi. Tässä argumentaatiovirheen muodossa alkuperäinen väite korvautuu uudella eli ikään kuin siirretään maalitolppaa toiseen paikkaan, kun veto meni ohi.

Minua viisaammat lihomisen ja laihtumisen matemaattisen mallintamisen tutkijat Kevin Hall ja John Speakman ovat julkaisseet lukuisia kriittisiä katsauksia Ludwigin ja Ebbelingin teorialle ja julkaisuille (Hu ym. 2020, Hall ym. 2018, Speakman ja Hall 2021, Hall ym. 2022). On mitä mieltä tahansa, ei kuitenkaan voi kieltää etteikö osalla ylipainoisista ihmisistä fiksusti noudatettu karppaus tai ketoilu ole osalle ihmisistä toimiva keino vähentää painoa ja jopa olla hyvin hyödyllinen esimerkiksi 2-tyypin diabeteksen hallinnassa ainakin jonkun aikaa (Zoldenberg ym. 2021). Myös rasvamassa voi vähentyä, ainakin, kun proteiininsaantia ei mätsätä verrokkiryhmän kanssa samansuuruiseksi, vaan mahdollistetaan korkeampi proteiininsaanti (Hashimoto ym. 2016). Usein kuitenkin tutkimuksissa vhähiilarisen ruokavalion edullinen vaikutus kehon painoon on kestänyt vain puolisen vuotta. Tämä johtuu siitä, että tällaisen rajoittavan ruokavalion noudattaminen muodostuu monille syystä tai toisesta haastavaksi. Missään nimessä tämä ei siis ole mikään kaikille ylipainoisille sopiva taikaluoti toisin kuin jotkut ketofanaatikot väittävät (ks. esim. uusi Cochrane-katsaus 2022).

Vaikuttaisi siltä, että todennäköisempää yksilön laihtumiselle kyseisellä ruokavaliolla ainakin alkuvaiheessa on vähähiilihydraattisen ruokavalion tavallista rajoittamatonta ruokavaliota vähäisemmät ruokavalinnat ja vähentynyt näläntunne ja siten ravinnon- ja energiansaannin lasku (Gibson ym. 2015) sekä siis mahdollisesti hieman korkeampi proteiininsaanti verrokkiruokavalioihin nähden (Hashimoto ym. 2016, Hall ja Guo 2017). Edes tämä nälänhillintääkään tehostava etu ei tosin ole itsestäänselvää, jos ketoruokavaliota verrataan runsaasti kuituja sisältävää kasvisravintoon (Hall ym. 2021). Tämä uusi tutkimus onkin jälleen vahva näyttö hiilihydraatti-insuliiniteoriaa vastaan: tutkimuksessa korkeamman insuliinin ja hiilihydraattien saannin ryhmän energiansaanti jäi merkittävästi vähemmäksi. Ravitsemusta tulisikin katsoa yksittäisen makroravinteen tai hormonin demonisoinnin sijaan kokonaisuutena. Ravitsemus on muutakin kuin vain makroravinteita ja on hyvä tiedostaa, että ravitsemustutkimus sisältää aina paljon haasteita. Voit lukea tästä lisää myöhemmin kappaleesta ”Makroravinteiden sijaan syömme ruokaa.

Seuraavaksi käymme vielä läpi makroravinteita korostavia ylensyönti- ja painonhallintatutkimuksia.

Ylensyönti hiilareista vs. rasvoista. Entä mitä ylensyödessä tapahtuu? Ylensyöntitutkimuksia on tehty ihmisillä muutamia kymmeniä (Bray ja Bouchard 2020, ks. kuva 1). Tutkimuksissa on kontrolloiduissa olosuhteissa selvitetty esimerkiksi mitä tapahtuu ihmisille, jotka syövät selvästi energiankulutustaan enemmän lisäten joko rasvan tai hiilihydraattien saantia. Ylensyönnin ensimmäisten muutamien viikkojen kuluessa rasvamassa nousee hiilihydraattipainotteisella ylensyönnillä yhtä paljon tai jopa hieman vähemmän kuin rasvapainotteisemmalla ylensyönnillä (Leaf ja Antonio 2017). Kun energiansaanti ja jos mahdollista myös proteiininsaanti kontrolloidaan (vakioidaan samaksi), hiilihydraattien ylensyönti ei kasvata rasvavarastoja enempää kuin korkearasvainen ylensyönti, vaikka korkeahiilihydraattisella ruokavaliolla hiilihydraateista noin kolmannes olisi sokereita (Horton ym. 1995). Tätä yksittäistä tutkimusta voi tietysti kritisoida lyhyestä kestosta, mutta mikään yksittäinen tutkimus ei olekaan koskaan täydellinen, vaan tieteellinen tieto perustuu pienistä palasista kootusta kokonaisnäytöstä, joka vahvasti tukee samaa: ylensyöntitutkimusten perusteella hiilihydraattien ja rasvojen ylensyönnin suhde ratkaisee hyvin vähän lihomisen määrää (Leaf ja Antonio 2017).

Kuvio 6. Esimerkkitutkimus. Proteiininsaanti oli mätsätty, mutta toinen ryhmä nautti plussakaloreita rasvasta ja toinen hiilareista. Lopputulos kahden viikon kuluttua oli melko lailla identtinen ryhmien välillä (Horton ym. 1995).

Hiilihydraattien ylensyönti toki nostaa alussa painoa hieman rasvojen ylensyöntiä nopeammin (esim. Horton ym. 1995). Tämä johtuu rasvavarastojen kasvun sijaan siitä, että hiilihydraatteja syömällä kehon hiilihydraattivarastot täyttyvät, mikä kerryttää hiilihydraattien lisäksi myös nestettä kehoon (esim. Bone ym. 2017). Ihan samalla tavalla hiilihydraattien rajoittamisen seurauksena paino tippuu alkuvaiheessa parisen kiloa hyvin nopeasti ilman, että rasvaa lähtee kehosta juuri yhtään.

Hiilihydraattivarastoja on erityisesti lihaksissa ja maksassa. Lihaksemme pystyvät varastoimaan hiilihydraattia aiemmin mainitun glykogeenin muodossa noin 1–2 % lihasten koosta. Riippuen lihasmassasta meillä voi täten olla noin 400–1000 g lihasglykogeenia, kun varastot ovat täynnä ja glykogeenia painoonsa nähden vieläkin tehokkaammin sitovassa maksassa noin 100-120 g. Yhtä glykogeenigrammaa kohti kertyy samalla noin 3 grammaa vettä (Olsson ja Saltin 1970). Lisäksi korkealla hiilihydraatinsaannilla voi saada myös paljon kuituja, jotka keräävät väliaikaisesti lisää nesteitä elimistöön. Täten kun lisätään huomattavasti hiilihydraattien saantia, nopea jopa muutaman kilon painonnousu on ikään kuin pseudolihomista, koska rasvavarastojen määrä ei samassa ajassa juurikaan ehdi kasvamaan. Ihminen saattaa tällaisessa tilanteessa turhaan panikoida vaa’alla painon nopean heittelehtimisen johdosta. Pahimmassa tapauksessa joku saattaa jopa tehdä  tv-ohjelman.

Massiivisella hiilihydraattitankkauksella ei kuitenkaan voi mällätä päiväkausia ilman rasvavarastojen kasvua. Kun ylensyöntiä jatketaan viikkoja, hiilihydraattien ja/tai rasvojen ylensyöntitutkimuksissa lisääntyneestä painosta yleensä lopulta on yksilöstä ja tilanteesta riippuen rasvaa tyypillisesti noin 40–70 % (Bray ja Bouchard 2020).

Väliyhteenvetona omasta mielestäni hiilari-rasvasota saisi jo päättyä. Molemmissa on hyvä puolia ja toivottavasti keskitytään jatkossa niihin enemmän mustavalkoisen tappelun sijaan.

Painon laskussa rasva hengitetään ulos. Ihminen ei ole suljettu, vaan avoin systeemi: sekä aine että energia voivat siirtyä ihmiseen ja ihmisestä pois. Lopulta massan sisäänotto ja poistuma vaikuttavat massan muuttumiseen (massan säilymislaki). Kun paino laskee ja rasvaa lähtee, rasva hapettuu hiilidioksidiksi ja vedeksi. Suurin osa rasvasta hengitetään ulos hiilidioksidina ja loput poistuu vetenä kehon eritteinä (hiki, virtsa, uloste jne.). Tästä on hauska pikku BMJ:n julkaisu vuodelta 2014, johon liittyen myös kuva alla. Kerroinkin tästä Lihastohtori I-kirjassa jo vuonna 2016.

Kuvio 7. Minne rasva katoaa? Muokattu lähteestä Meerman & Brown 2014.

On selvää, että kehoon sisään tulleella makroravinteiden massalla ja toisaalta kuinka paljon niitä poistuu on iso merkitys. Ravintomassan sisäänotto on pidemmällä ajanjaksolla merkittävässä roolissa painon muutoksissa silloin, kun kyseessä on makroravinteet hiilarit, rasvat ja proteiinit (sekä alkoholi). Näillä on atomien välisissä kemiallisissa sidoksissaan potentiaalia pilkkoutuessa riittävään vapaan energian muutokseen, joka pystytään kytkemään ADP:n fosforylaatioon eli ATP:n tuottoon. Lyhyemmällä ajanjaksolla vastaavasti painavilla, mutta hyvin alhaisen potentiaalisen energiamäärän sisältävillä ruoilla ja juomilla on potentiaalia kasvattaa massaa vain hetkellisesti: esim. tomaatti ja kurkku kasvattaa massaa hetkellisesti, kunnes diureesi tekee tehtävänsä. Yhteenvetona todettakoon, että vaikka kehon painon (massan) muutokset ovat merkittässä roolissa painon vaihteluissa, se EI siis kuitenkaan voi tarkoittaa sitä, makroravinteiden energiasisällöllä ei olisi mitään merkitystä tai että ”Calories are just heat”. Kommentoin tämän kirjoituksen lopun liitteissä hieman tällaiseen väitteeseen tukevaa teoriaa. Nyt pitää kuitenkin mennä tässä varsinaisessa kirjoituksessa eteenpäin.

Painonhallinta. Palataan sivuraiteelta painonhallintatutkimuksiin. Entäs hiilarien rajoituksen vaikutus energiankulutukseen painonhallinnassa dieetin jälkeen? Jälleen Ebbelingin ja Ludwigin ryhmä selvitti asiaa. He raportoivat, että 10 prosentin painonpudotuksen jälkeen painonhallintajaksolla vähähiilarisella ruokavaliolla energiankulutus oli korkeampaa kuin korkeahiilarisella (Ebbeling ym. 2020). Tämä oli kiinnostava havainto ja lisää tutkimuksia tarvitaankin juuri nimenomaan painonhallintaan, joka usein onkin monille haastavampi vaihe kuin itse laihdutus. Erityisesti itse odottaisin vastaavia tutkimuksia lisää erityisesti liikunnallisilla ihmisillä, koska liikunta itsessään näyttää tekevän vastaavia temppuja kuin mitä em. tutkimuksissa havaittiin eli lisää energiankulutusta ja helpottaa painonhallinnassa (Fogelholm ja Kukkonen-Harjula 2000). Tarvitaan myös lisää tutkimuksia vertailemaan hiilihydraattien rajoituksen merkitystä suhteessa moniin muihin ravitsemuksellisiin ja painonhallinnassa ihmisten hyviksi kokemiin tapoihin ja taitoihin (Joki ym. 2020, Mozaffarian ym. 2011).

Selkeästi varsinkin painonhallinnassa ja lihomisessa eri ruokavalioiden roolia tulee tutkia lisää, koska fysiologia painon laskussa ja nousussa sekä painonhallinnassa on monimutkaisempaa kuin voisi arvata. Lisäksi pelkkä hiilarien ja insuliinin universaali syyttäminen lihomisesta tuskin kannattaa (1, 2), vaikka joillain yksilöillä liiallinen ”rehun” puputtaminen voikin olla lihomista edistävä tekijä.

Ravinnosta ei aina saa sitä kalorimäärää kuin mitä laskennallisesti väitetään: ihmiskeho ei ole pommikalorimetri. Ihminen syö oikeastaan ruokaa makroravinteiden ja kalorien sijaan. Eri ruoka-aineet lihottavat tai laihduttavat eri tavalla (Fogelholm ym. 2012), eli kannattaa usein puhua makroravinteiden tai kalorien sijaa ruoista. Tämänkin perusteella voisi periaatteessa halutessaan sanoa, että kalori ei ole kalori. Mutta kuten aiemmin sanoin, jos kehon hyväksikäyttämä energiansaanti ja energiankulutus oikeasti laskettaisiin tarkasti, voitaisiin useissa tilanteissa sanoa, että kalori on (likipitäen) kalori. Mutta jatketaan ravinnon laadun vaikutuksen tarkastelua.

Ravinnon prosessoinnin vaikutus. Monet ihmiset syövät nykyään paljon erittäin pitkälti prosessoitua (jenkkiläisittäin ”ultraprosessoitua”) ruokaa ja osa heistä mahdollisesti myös liikkuu vähemmän ja ovat passiivisempia. Kevin Hall ja kumppanit julkaisivat vastikään ravitsemustutkimukseksi hyvin tarkkaan kontrolloidun tutkimuksen ultraprosessoidun ravinnon vaikutuksista kehon painoon ja koostumukseen (Hall ym. 2019). Ultraprosessoitu ruoka johti kahden viikon jaksolla syömään noin 500 kcal lisäsyöntiin ”luonnollisempaan” verrokkiruokavalioon verrattuna. Tämä johtui mahdollisesti osittain ainakin siitä, että ultraprosessoitua ruokaa syötiin nopeammin, mikä mahdollisesti vaikutti kylläisyyssignaaleja hämäten. Ultraprosessoitua ruokaa syövät valitsivat lautaselta suuhunsa myös keskimäärin enemmän energiatiheämpää paljon rasvoja ja hiilihydraatteja sisältävää ruokaa. Lisäksi myös havaitut kylläisyys- ja nälkähormonien muutokset tukivat lisääntynyttä syömistä ultraprosessoidulla ruokavaliolla. Ultraprosessoidulla ruokavaliolla lisääntynyt syöminen mahdollisesti muiden muutosten ohella johti massan (rasva- ja rasvaton massa) kasvuun.

Aiemmin on havaittu, että pitkälle prosessoidun ravinnon syöminen saattaa johtaa myös alhaisempaan energiankulutuksen (termogeneesi) lisääntymiseen kuin vastaavakalorisen vähemmän prosessoidun (jenkkikielellä ”whole food”) ruoan syöminen (Barr ja Wright 2010). Ei siis ole kovin käytännöllistä sanoa, että kalori on kalori, vaikka se tavallaan totta onkin. Voit lukea tutkimuksesta suomenkielisen koosteen Tiede-lehden sivuilta.

Kuva. Vasemmalla on pitkälle prosessoitua ruokaa ja oikealla hyvin vähän prosessoitua ruokaa esimerkkinä yllä kuvatusta tutkimuksesta (kuvan lähde). Vasemmalla olevaa ruokaa tulee helposti syötyä nopeammin ja siten enemmän.

On helppo kaivaa esimerkkejä siitä, että liian raju kalorit sisään (luettuna tuotteen pakkausselosteesta) – kalorit ulos -tulkinta menee helposti pieleen. Ultraprosessoinnilla ei tarkoiteta ruoanlaittoa kuten vaikkapa kypsennystä, joka kuitenkin on yksi ravinnon prosessoinnin muoto. Kypsennetystä ruoasta saa enemmän energiaa kehon käyttöön (ATP:n tuottoon) kuin kypsentämättömästä (Carmody ym. 2011). Tämä johtuu osittain siitä, että ruoan kuumentaminen haihduttaa nestettä, mikä lisää ravinnon energiatiheyttä. Tämän lisäksi makroravinteet muuttuvat kypsennettäessä helpompaan ja vähemmän käsittelyä tarvitsevaan ja paremmin sulavaan muotoon. Näin ollen ravinnon termogeneesi eli lämpöhukka on pienempää ja lisäksi ravinnosta pienempi osa jää suolistobakteerien käyttöön ruoan imeytyessä suolistosta tehokkaammin. Kypsennys siis toimii meidän oman ruoansulatusjärjestelmän jatkeena. Lisäksi ruoan lämmittäminen tappaa patogeenit, jolloin energiankulutusta lisäävä patogeenipuolustus (immuunipuolustus) ei joudu ylitöihin (Carmody ja Wrangham 2009). Raakaravinnon syöjät laittavat siis oman kehonsa töihin ja siksi saavat ravinnostaan vähemmän energiaa kuin ravinnon kuumentajat.

Ravintoetikettien epätarkkuus ja yleistykset. Esimerkiksi voidaan ottaa vaikkapa mantelit. Niistä kehon toimintoihin saatavan energian määrän on raportoitu olevan yhden tutkimuksen perusteella jopa 32 % vähemmän kuin mitä ”pitäisi olla” (Novotny ym. 2012). Ja virhepäätelmiä tehdään helposti myös muun muassa runsaasti kuitua sisältävästä ruoasta: energiansaanti kehon toimintoihin muodostuu teoreettisia laskelmia alhaisemmaksi (Lou ym. 2007). Toisena kuidunkaltaisena esimerkkinä resistentti tärkkelys listataan yleensä perus hiilihydraatiksi, vaikka siitä ei lopulta keho saakaan käyttöönsä 4 kcal/g, vaan paljon vähemmän (Behall & Howe 1996) riippuen ruoan kypsyydestä. Ja TV-shopin henkeä mukaillen, eikä tässä vielä kaikki!  Esimerkiksi tyydyttyneistä rasvahapoista saa niiden pilkkomisessa (nimeltään beeta-oksidaatio) keskimäärin muutaman prosentin enemmän energiaa talteen myöhempään ”polttoon” (hapetukseen) kuin tyydyttymättömistä rasvahapoista (ks. esim. oppikirja Lehninger Principles of Biochemistry).

Onkin hyvä muistaa, että ravinnosta saatavat laskennalliset kilokaloriarviot tuotteissa ovat vain pommikalorimetriatuloksista johdettuja keskiarvoistuksia (Merrill & Watt 1973). Kun otetaan erot kaikessa käsittelyssä, hukkana ulosteisiin, ravinnon prosessoinnin vaikutukset jne., ei ravinnosta tule lopulta kehon käyttöön energiaa (ATP:tä) aina per gramma täsmälleen kuten yleensä yleistetään eli hiilihydraateista 4 kcal, rasvoista 9 kcal ja proteiineista 4 kcal, vaan nämä ovat vain arvioita ja keskiarvoistuksia.

Yhteenvetona voidaan todeta, että ruoan prosessointi vaikuttaa siihen paljonko toisaalta nautimme ravintoa ja energiaa ja kuinka paljon kehomme hyväksykäyttää ravintoa energian (ATP:n) tuottoon. Täten esimerkiksi ravintoetiketit antavat vain epätarkkoja yleistyksiä. Periaatteessa tämä on todistus siitä, että kalori ei ole kalori. Tai sitten ei. Riippuu jälleen siitä, että miten tämän laskee: kalorit tuotteen kyljestä vai määrittämällä tarkasti kuinka paljon keho kaloreita oikeasti saa käyttöönsä.

Kalorit ovat salaliitto? Tähän väliin kevennykseksi kysymys, että mitä ne kalorit sitten on jos ei kaloreita? Ovatko ne sittenkin vain vaateteollisuuden salajuoni, jonka ansiosta vaatteemme kutistuvat ja joudumme ostamaan koko ajan lisää vaatteita?

Kuva. Onko kalorit sittenkin vaateteollisuuden salaliitto?

Yksilöllisyys ja kehon mikrobisto sekä ”hukkakierrot” vaikuttavat. Jotta homma olisi vieläkin monimutkaisempaa, on ravinnon lämmöntuotossa (termogeneesissä), imeytymisessä ja käytössä tietysti myös yksilöllisiä eroja. Esimerkiksi joidenkin ihmisten näyttäisi ehkä olevan helpompi laihduttaa vähentämällä hiilareita ja toisten rasvoja (Cornier ym. 2005). Tulevaisuudessa voidaan ehkäpä esimerkiksi ravinnon verensokerivasteen ja suolistomikrobin tai muiden tietojen avulla (Zeevi ym. 2015) mahdollisesti kehittää yksilöllisiä ruokavalioita.

Edes vielä 2021 ei kuitenkaan ole yksilölliseen ruokavalioon kovinkaan vakuuttavaa tutkimusnäyttöä takanaan. Esimerkiksi trendikkään aiheen suolistomikrobiston rooli puhuttaa. Mekanistisissa kokeissa eläimillä on havaittu, että suolistomikrobisto voi vaikuttaa mahdollisesti siihen, kuinka hyvin ravinnosta saadaan energiaa kehon omien solujen käyttöön (Turnbaugh ym. 2006, lue lisää akatemiatutkija Satu Pekkalan blogista).  Vaikka joitakin laadukkaita kokeita ihmisillä on tehty (Depommer ym. 2019), ei vielä ole riittävästi luotettavaa tietoa suolistomikrobien merkityksestä ravinnosta saadun energian käyttöön sillä tavoin, että kalori on kalori -ajattelua pitäisi radikaalisti muuttaa (Biesiekirski ym. 2019). Suoliston kohdalla on pakko mainita myös yksi päivittäistä painonvaihtelua lisäävä, mutta kehon energiatasapainoon vaikuttamaton tekijä: suoliston sisällön massa, joka heittelehtii päivittäin samoin kuin kehon nestetilanne. Kehon massa vähenee aina hieman ulostamisen ja virtsaamisen jälkeen ja näissä eritteissä voi olla yllättävänkin paljon energiaa sisältävää massaa (Lund ym. 2020). Ripuli onkin yksi tehokkaimmista nopeista ”laihdutuskeinoista”. Kovin pitkälle ei sillä kuitenkaan pötkitä…

Yksi kiinnostava joukko ihmisiä ovat pysyvästi hyvin laihat [constitutional thin] ihmiset, joiden painoindeksi on alle 18,5. Heillä ei havaita selviä syömishäiriöiden merkkejä ja liikunnan määräkään ei välttämättä päätä huimaa toisin kuin usein anorektikoilla. Sen sijaan he usein haluaisivat olla painavampia, mutta paino ei vain meinaa nousta. Näitä ”lihomis-resistenttejä” ihmisiä on tutkittu jonkin verran (Ling ym. 2020). Heillä lihasten koko näyttää olevan pienempi kuin normaalipainoisilla (Galusca ym. 2018) eikä lepoenergiankulutus eli kansankielellä ”aineenvaihdunta” ole sen kovempaa kuin normipainoisillakaan (Ling ym. 2020). Heidän raportoimansa energiansaantinsa on kuitenkin jopa korkeampaa kuin normaalipainoisilla ja kun heidät laitetaan plussakaloreille, paino ei nouse yhtä paljon kuin muilla (Ling ym. 2020). Osalla heistä saattaa poistua eritteisiin kuten virtsaan (Ling ym. 2020) ja mahdollisesti myös ulosteisiin enemmän energiaa sisältävää massaa (Lund ym. 2020). Vanha halveeraava sanonta ”läpipaskoja” ei siis välttämättä ollut täysin väärin. Lisäsyynä energiahukkaan voi olla ainakin osittain se, että näillä yksilöillä saattaa olla mahdollisesti myös enemmän ”hukkakiertoa” (substraattikierto, [futile cycle]) (Ling ym. 2020). Hukkakierrossa kaksi vastakkaissuuntaista aineenvaihduntareittiä (esim. katabolinen ja anabolinen) tapahtuvat samaan aikaan ja tällöin vapautuu erityisen paljon lämpöä sen sijaan, että tuotettaisiin ATP:tä kehon tarpeisiin (myös anaboliaan).

Ruskeassa rasvakudoksessa, jota on myös ihmisillä jonkin verran (Virtanen ym. 2009), tällaisten hukkakiertojen aktiivisuus on suhteessa ATP:n tuottoon erityisen korkeaa. Ruskean (tai myöhemmin löydetyn beigen rasvan) tapauksessa tämä tarkoittaa sitä, että ATP:n tuotto ohitetaan ja vapautuu enemmän lämpöä.

Ruskean ja beigen rasvan määrissä ja toiminnassa on yksilöllisiä eroja (Becher ym. 2021) ja nämä voivat hieman vaikuttaa siihen kuinka tehokkaasti toiset ihmiset varastoivat energiaa. Ruskean rasvan määrä on ihmisellä kuitenkin vähäistä (Becher ym. 2021) ja on vaikeaa sanoa kuinka suuri merkitys ruskean ja beigen rasvan määrällä lopulta on isossa kokonaisuudessa. Joka tapauksessa näyttäisi siis sille, että ihmisisten välillä on isojakin eroja ravinnon energian hyväksikäytettävyydessä ATP:n tuottoon. Tavallaan siis jos ajatellaan yksilön tasolla, kalori ei ole kalori.

Kehon koostumuksessa on eroja riippuen mistä kalorit tulee tai mistä niitä lähtee. Palataan aiemmin jo käsiteltyihin proteiineihin. Esimerkiksi proteiininsaanti on helposti selvillä miinuskaloreilla vähäinen, mikä voi johtaa energiaa kuluttavan rasvattoman kehonpainon eli käytännössä lihasmassan vähenemiseen. Sillä mitä syö on siis myös merkitystä kehon koostumukseen. Korkeahko proteiinin saanti yleensä (Mettler ym. 2010, Helms ym. 2013), mutta ei aina (Pearson ym. 2020), säästää hieman lihasta dieetillä. Vastaavasti runsas proteiininsaanti ohjaa myös plussakaloreilla hieman energiaa, rakennusaineita ja kasvustimulusta rasvattomaan kudokseen eli myös lihakseen (Bray ym. 2012). Kääntäen katsottuna alhaisella proteiininsaannilla ylensyönnilläkin rasvaton massa (ja täten mahdollisesti myös lihasmassa) voi jopa laskea (Bray ym. 2012). Makroravintokoostumuksella siis on väliä.

Lisäksi voimailijoilla riittävä eli melko runsas proteiinin saanti päivän aikana ja treenin yhteydessä on tärkeä lihasten kasvatuksessa (esim. Morton ym. 2018, Cermak ym. 2012, Schoenfeld ym. 2014, Daly ym. 2014, Hulmi ym. 2009). Lisäksi lopputulos riippuu siitä, että kumpaa komponenttia, kalorit sisään vai kalorit ulos erityisesti muokkaa. Jos muokkaa pelkästään kaloreita sisään eli syö vähemmän, mutta ei liiku enemmän, lihaskoko laskee enemmän verrattuna monipuoliseen voimaharjoittelua sisältävään dieettiin, vaikka kehon massa vähentyisi molemmissa tilanteissa yhtä paljon (Kraemer ym. 1999, Stiegler ja Cunliffe 2006). Ja suorituskyvyssä ja terveydessä on tietysti sitten vieläkin suurempia eroja liikuntaa harrastaneiden ihmisten eduksi pelkkiin kalorien rajoittajiin verrattuna. Toki tässä pitää muistuttaa, että isoa miinuskaloribalanssia (energiansaanti – energiankulutus) on erittäin vaikeaa saada pelkästään energiankulutusta lisäten. Molempi siis parempi, jos haluaa kehon massaa vähentää.

Lisäksi dieetillä lihasmassan tai yleensäkin rasvattoman massan vähentymisen on spekuloitu johtavan sivuvaikutuksena kompensatoriseen syömisen lisääntymiseen [”collateral fattening”] (Dulloo ym. 2018). On mahdollista, että kehomme kokee rasvattoman massan vähentymisen uhkana, jota vastaan monet fysiologiset prosessit lähtevät taisteluun.

Koska ravinnon koostumuksella eli sillä mistä energiaa saa ja toisaalta millaista energiankulutus on (sisältääkö esimerkiksi lihasmassaa ylläpitävää tai kehittävää harjoittelua vai ei) on vaikutusta rasvattomaan massaan, voisi sanoa, että kalori ei ole kalori.

Moni muukin seikka voi vaikuttaa hieman siihen, kuinka paljon energiaa kehoomme varastoimme. Esimerkiksi ravinnon nauttimisen ajoitus saattaa vaikuttaa lopputulokseen sen verran, että aamulla vs. illalla vertailussa (Garaulet ym. 2014) tai treenin yhteydessä nautittu energia ei varastoidu kehoomme ihan samalla tavoin rasvana kuin muulloin nautittu vastaava määrä ravinnosta saatua energiaa (esim. Suzuki ym. 1997). Eli kun harrastetaan hiuksien halkomista, kalori ei ole (aina) kalori.

Yhteenveto

Onnittelut siitä, että olet jaksanut lukea kirjoituksen tänne asti!

Yleistettynä kalori on kalori tai ei ole kalori riippuen mitä kalorilla tarkoitetaan (Buchholz ja Schoeller 2004). Olennaista on päättää mikä asetetaan lopputulokseksi: kehon massan muutokset keskiarvoruokavaliolla vai laajemmin kehon koostumuksen, toimintakyvyn tai vaikkapa terveyden muutokset, kun makroravintokoostumusta tai ravinnon koostumusta muulla tavalla merkittävästi muutetaan. Jälkimmäisiä tarkastellessa huomaa helposti, että ei ole sama asia, mistä kalorinsa saa tai miten ne käyttää. Tässä onkin helppo tehdä olkinukkeargumentaatioita kaloriteorian kumoamiseksi tyyliin ”väitätkö muka, että on sama syökö 2000 kcal kanasalaattia ja mustikoita tai 2000 kcal perunalastuja ja moottoriöljyä???!!! Kaloreilla ei ole mitään väliä!”. Kalorit sisään – kalorit ulos on teoria ja mekanismi, ei niinkään työkalu kuten Layne Norton Instagram-analogiassaan osuvasti kuvasi.

Huomasittekin varmasti nyt viimeistään, että tästäkin aiheesta saa tehtyä hyvin yksinkertaisen tai monimutkaisen. Kalorien sisäänotto voidaan ottaa tuotteen kyljestä tai sen sijaan oikeasti määrittää paljonko keho ravinnosta oikeasti lopulta saa toimintoihinsa energiaa (Buchholz ja Schoeller 2004). Jälkimmäinen määritys on tietysti erittäin monimutkaista eikä onnistu kotikonstein. Lisäksi energiankulutus pitäisi myös määrittää tarkasti, jotta ymmärrettäisiin yhtälö energian saanti – energiankulutus ihan oikeasti. Tämä johtuu siitä, että energian saanti ja kulutus eivät ole toisistaan riippumattomia.

Energiatasapainon ja lihomisen säätely on erittäin monimutkaista. Moni ihminen lihoo vuosien varrella kuin huomaamattaan hyvin vähäisen energiaylimäärän kautta. Lihomiseen johtava energiaylimäärä saattaa olla keskimäärin vain prosentin verran kokonaisenergiansaannista eli päivässä 20–30 kilokaloria sisältävän suklaakonvehdin verran. Jo tämä mitättömän pieneltä kuulostava lisäenergia saattaa riittää siihen, että paino hiipii noin kilon vuodessa tasaisesti ylöspäin, jolloin ihminen mukautuu uuteen olotilaansa. Pienten energiatasapainon poikkeamien tietoinen säätely onkin erittäin vaikeaa. Jos painon hiipiminen ylöspäin pelottaa, suosittelen kuten Pertti Mustajoki ja Reijo Laatikainen vankkaan tutkittuun tietoon perustuen ovat kirjoittaneet käymään myös aika ajoin vaa-alla. Vaa-an objektiivinen sanoma on helpoin tapa havaita, jos paino lähtee hiipimään suuntaan tai toiseen. Reagoimalla muutoksiin on mahdollisuus vielä tehdä nopeita peliliikkeitä ennen kuin tilanne muodostuu paljon haastavammaksi.

En suoraan sanottuna edes kovin paljoa pidä liian yksinkertaistavasta kalorit sisään – kalorit ulos -teoriasta käytännön ohjenuorana, koska energiansaannin ja -kulutuksen mittaaminen on niin vaikeaa ja virhealtista ja epäkäytännöllistä (esim. Burrows ym. 2019). En kuitenkaan missään nimessä halua energiansaantiyhtälöitä tyrmätä. Epätäydellisen teorian tyrmääminen on nimeltään Nirvana-virhepäätelmä. Siinä virheellisesti torjutaan mikä tahansa epätäydellinen ratkaisu, vaikka oikeasti täydellistä ratkaisua ei olisi olemassakaan. Tämän lisäksi Nirvana-virhepäätelmässä esitetään epätäydellisen teorian tilalle jokin huonompi selitys kuten vaikkapa Gary Taubesin teoria. Kalorilaskenta toimii tutkimusten mukaan joissain tilanteissa keskimääräisesti yllättävän tarkasti, kuten esimerkiksi kuviosta 2 näkyy (lue lisää Bray ja Bouchard 2020). Kalorien laskena on todennäköisesti hyödyllinen työkalu osalle ihmisistä myös vaikkapa laihdutuksessa, painonhallinnassa tai urheilussa riittävän suhteellisen energiansaatavuuden miettimisessä. Jälkimmäisessäkin tosin on hyvin suuria haasteita, kuten varmasti nohevimmat jo tämän kirjoituksen luettuaan ymmärtävät (Burke ym. 2018).

Loppu tulee: ”Syö vähemmän ja liiku enemmän” tuskin on monille kovin toimiva laihdutusvinkki. Suosittelen aina kun mahdollista energiansaannin ja -kulutuksen liiallisen tuijottamisen sijaan syömään omiin mieltymyksiin ja tavoitteisiin sovellettua tutkitusti terveellistä ruokaa ja energiankulutuksen liian miettimisen sijaan harrastamaan liikuntaa ja olemaan fyysisesti aktiivinen passiivisuuden sijaan. Ja nauttimaan elämästä.

Juha Hulmi

Liitteet

Lisää luettavaa:

Energia sisään – energia ulos. Hyvä ja kattava blogikirjoitus. Vahva lukusuositus!

Liite. Energiankulutuksen karkea arvio

Voit karkeasti arvioida energiankulutuksesi vaikka näillä Harris-Benedictin yhtälöillä:

Miehet:

88,4 + (13,4 x kehon massa kiloina) + (4,8 x pituus sentteinä) – (5,7 x ikä vuosissa).

Naiset:

447,6 + (9,25 x kehon massa kiloina) + (3,1 x pituus sentteinä) – (4,3 x ikä vuosissa)

Ja lopuksi kerrot saadun lukemasi omalla aktiivisuusarviolla. 1,2 on lukema sohvaperunalle ja toimistorotalle, 1,375 kevyttä liikuntaa harrastavalle ja silloin tällöin liikuskelevalle, 1,55 kohtuullisesti liikuntaa ja liikuskelua harrastavalle, 1,75 kovasti ja 1,9 oikein kovasti liikkuvalle. Voit myös arvioida energiankulutustasi erilaisilla mittareilla, joita on jo markkinoilla yliopistollisten laboratorioiden lisäksi joitain. Voit myös käyttää tälle netistä löytyvää helppokäyttöistä laskuria. Huom! Lihastohtori 2 -kirjassa on esitetty myös päivitetty energiankulutuskaava.

Tämän jälkeen täytät ruokapäiväkirjaa rehellisesti vaikkapa kolme arkipäivää ja yhden viikonloppupäivän. Päivien pitää olla aidosti edustavia eli älä aliraportoi tai alisyö. Nyt vertaat energiansaantiasi energiankulutuksen arvioon. Molemmissa arvioissa on toki helposti +- 200 kcal heitto todelliseen tilanteeseen, mutta harvemmin paljon enempää, ellet sitten arvioi energiankulutustasi aivan väärin.

Energia vs. massa kiista

On selvää, että kehoon sisään tulleella makroravinteiden massalla on iso merkitys. Tämä on pidemmällä ajanjaksolla totta silloin, kun todellakin kyseessä on makroravinteet, joilla on atomien välisissä kemiallisissa sidoksissaan potentiaalia pilkkoutuessa riittävään vapaan energian muutokseen, joka pystytään kytkemään ADP:n fosforylaatioon eli ATP:n tuottoon. Lyhyemmällä ajanjaksolla vastaavasti painavilla, mutta hyvin alhaisen potentiaalisen energiamäärän sisältävillä ruoilla ja juomilla taas on potentiaalia kasvattaa massaa vain hetkellisesti: esim. tomaatti ja kurkku kasvattaa massaa hetkellisesti, kunnes diureesi tekee tehtävänsä. Massa sisään EI kuitenkaan voi tarkoittaa sitä, että makroravinteiden erilaisilla potentiaalilla pilkkoutuessaan fosforyloida enemmän ADP:ta ATP:ksi ei olisi mitään merkitystä tai että ”Calories are just heat”.

Tässä kohtaa tulee kuvioihin uusin kaloriteorian kritiikki ja vaihtoehtoinen teoria. Vaikuttavuuskertoimeltaan heikkotasoisessa julkaisusarjassa ja vielä vertaisarvioimattomissa pre-printeissä (1, 2) ja sittemmin eräässä tuoreessa julkaisussa on arvosteltu kalori sisään – kalori ulos -teoriaa. Kirjoittajat ehdottavat totaalista paradigman muutosta: ”Contrary to the EBT, MBM maintains that body weight fluctuations are dependent on the difference between daily nutrient mass intake and daily mass excretion (e.g., elimination of macronutrient oxidation products) and NOT on energy imbalance.… when macronutrient mass intake exceeds the excretion of macronutrient oxidation products body weight increases and vice versa”. Nyt tosin kirjoittajat ovat ilmeisesti erkaantuneet omiin leireihinsä.

Tämä teoria siis esittää, että makroravinteiden massa sisään – massa ulos on ainut mikä ratkaisee ja niiden ravintoaineiden erilaisilla potentiaaleilla tuottaa pilkkoutuessaan enemmän ATP:tä kemiallisiin prosesseihin ei olisi merkitystä, vaan että ”kalorit ovat vain lämpöä”. Tämän teorian mukaan ei ole kehon painon kertymisen kannalta merkityst sillä, että rasvat sisältävät potentiaalisti energiaa noin 9 kcal/g ja hiilarit noin 4 kcal/g (esim. Darvey 1998)). Käytännössä siis, jos kaksi ihmistä syö isokalorisesti, teorian mukaan hiilarireita reilusti syövän henkilön kehon paino nousee suhteessa rasvaisemmin syövään. Sen kummemmin Hall ja Speakman kuin Ludwig eivät ole tätä ”kalorit on vain lämpöä” -teoriaa ostaneet, saati sitten voimailumaailmasta tuttu ravitsemusbiokemian tohtori Layne Norton. Kirjoituksessa ei ei myöskään ole vastattu seuraavaan lukijoiden esittämään kysymykseen: ”If person’s weight remains stable on a diet when consuming 400g of carbohydrates, 50g of fat and 150g of protein, what would then happen if this person changed his diet to 50g of carbohydrates, 400g of fat and 150g of protein. Based on your theory the weight should remain the same?” Molemmissa massan saanti on sama, mutta energiansaannissa on huima ero. Vastausta ei ole saatu myös siihen, miten malli toimii (ylisovittamatta) esimerkiksi tähän Speakmanin tutkimukseen: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2212877819309421 ja lukuisiin muihin eläinkokeisiin. Esim. tässä Speakmanin tutkimuksessa on raportoitu ravintomassan saanti kuviossa 4 ja kuviossa 7 näkyy miten käy kehon massalle, rasvamassalle ja rasvattomalle massalle. Jos MBM pitää paikkansa, miten on mahdollista, että ravintomassan saanti on likipitäen sama 20 % ja 60 % rasvalla riippumatta siitä onko hiilihydraattia 10-75 % energiasta (Kuvio 4) JA silti täysin systemaattisesti 60 % rasvaa syöneiden hiirten sekä kehon massa että rasvamassa olivat kokeen jälkeen huomattavasti korkeampia. Voisiko tätä selittää se, että ravinnon sisältämällä energialla on sittenkin merkitystä massan muutoksessa?

Tässä blogikirjoituksessani annettiin paljon esimerkkejä siitä, kuinka erilaisissa tilanteissa saman massan JA/TAI saman energiamäärän sisältämällä ravinnolla on alhaisempi potentiaali kasvattaa systeemin massaa kuin toisessa tilanteessa. Tämä johtuu siitä, että energian ja massan sisäänoton lisäksi ratkaisee myös näiden poistuma.

Onko siis tosiaan niin, että vain massa ratkaisee eikä energialla ole mitään merkitystä? Annan tässä vielä analogian keihäänkeitosta. Heiton pituudessa olennaista on tietysti kuinka pitkälle heitto menee ja mihin suuntaan (matka/siirtymä s tai paikkavektori). Tämä on ikään kuin paikka lopussa miinus paikka alussa eli ”matka tasapaino malli”. Vaikka tämä siirtymä ratkaisee heiton pituuden, se ei tarkoita sitä etteikö muutkin asiat vaikuttaisi. Lopulta heiton pituuden (eli sen paljonko paikka muuttuu) ratkaisee keihään lähtökorkeus, -kulma ja nopeus, jotka vaikuttavat potentiaalienergian määrään ja lopulta kineettisen energian määrään. Näiden lisäksi tulokseen vaikuttavat myös ilman vastus, keihään hyökkäyskulma sekä tuuli ja tietysti myös keihään paino ja muoto (mm. massakeskipisteen paikka). Mittaustulokseen vaikuttaa  toisaalta myös mittaustarkkuus: sekä itse pituuden että myös mallinnuksessa em. muuttujien mittauden tarkkuus. Eli ihan samalla tavalla kuin kehon massan muutoksessa: tottakai massan muutos lopulta on seurausta sisään tulevan ja poistuvan massan erotuksesta. Mutta se ei tarkoita sitä etteikö millään muulla (esimerkiksi energiansaannilla ja -kulutuksella) olisi väliä. Ei maailma ole dikotomisen mustavalkoinen!

Tiede toimii niin, että vallitsevia teorioita saa haastaa ja todistaa myös vääräksi ja tämä on hienoa. Nykyisten energia-aineenvaihdunnan teorioiden arvostelu on sinänsä ymmärrettävää: ihminen ei ole kone tai pommikalorimetrissa palava kasa makroravinteita ja energiatasapainoteoria (EBT) ei pystykään täydellisesti ennustamaan massan muutosta (vaikka ATP:n tuoton suhde molekyylimassaan on häkellyttävän lähellä lämmön tuottoon suhteessa poltettavan ravinnon massaan pommikalorimetrissa, ks. Biokemiapäläys 2 yllä). Itse opetan energia-aineenvaihduntaa yliopistossa ja olen tehnyt tutkimusta urheilijoiden laihdutuksesta ja sen fysiologisista vaikutusta. En kuitenkaan missään nimessä ole kehon painonvaihtelun matemaattisen mallinnuksen asiantuntija kuten vaikkapa Kevin Hall ja John Speakman ovat. Jään avoimin mielin mielenkiinnolla odottamaan kaloriteorian kriitikkojen artikkelien julkaisua ja erityisesti sitä, miten he pystyvät vastaamaan kritiikkiin. Jotta uudet teoriat hyväksytään oppikirjatiedoksi, siihen tarvitaan vakuuttavia uuden teorian validointeja massiivisissa koeasetelmissa. Ja biokemian oppikirjatiedon kumoamiseen tarvitaan erittäin perusteellisia, lukuisilla useissa laboratorioissa toistettavia tutkimuksia vakuuttavilla mekanistisilla asetelmilla (ks. esim. Hui ym. 2020). Se vaatii erittäin suurta vuosien työtä kuten sanonta sanoo: ”Extraordinary claims require extraordinary evidence”. Tässä kohtaa lukija voi halutessaan palata kirjoitukseni alun kohtaan: ”Biokemiapläjäys. Miten energiatasapaino tai sen puute (”energiatilanne”) soluissa vaikuttaa siihen tapahtuuko soluissa enemmän kasvatusta vai hajotusta?”. Tämä osio ei tarkoita sitä, että EBT olisi oikea tai väärä, vaan ainoastaan kertoo mikä vaikutus energiatasapainolla (tai ”energiatilanteella” eli käytännössä AMP:n ja ATP:n suhteella) on kemiallisten reaktioiden ajurina joko enemmän hajotuksen (katabolia) tai rakennuksen (anabolia) suuntaan.

Kaikkea hyvää ja menestystä vaihtoehtoisten teorioiden kannattajille, mutta sivistyneempää keskustelua, pliis!