torsdag 23 januari 2014

Vart tar fettet vägen när vi tappar vikt?

De senaste åren har jag läst om flera olika metoder för att gå ner i vikt, men jag har fortfarande inte hittat en enda korrekt beskrivning av viktnedgång. Tvärtom. Oftast är det ren kvasivetenskap och moderna sagor om hur man blir smal och lycklig. Jag får intrycket att de flesta tror att kilon lämnar kroppen som energi och försvinner i ett mystiskt moln av kalorier eller kilojoule - det tycks vara den vanligaste förklaringen. Men enligt E=mc2 skulle några kilos övervikt som omvandlades till energi räcka till att försörja en mindre stad i flera tusen år (den värme som bildas motsvarar i verkligheten någon miljondels gram). Det kan alltså inte vara energi och inte heller värme som vi tappar. Andra säger att det är fett som vi tappar, men jag har vare sig sett fett eller kalorier samlas i golvhörnen i gymmet eller längs motionsslingorna. Fast fett är ändå ett ganska bra svar, för fett är massa och när vi tappar vikt, då tappar vi massa. Kilon är massa. Men hur tappar vi massa? På något sätt måste massan ut ur kroppen. Massa består av handfasta atomer och det är atomerna som vi måste flytta någon annanstans.


Fetmans fysik
Tänk dig en kropp lindad i plast. Om kroppen ska kunna förlora någon massa, måste massan på något sätt passera genom plasten. Så säger lagen om massans bevarande. Byter vi liknelsen med plast mot en riktig kroppsyta finns det fyra sätt för massan att passera ut genom ytan:

1. avyttring (hud, hår, naglar och sånt)
2. olika typer av utsöndringar (det man gör på en toalett)
3. svettning
4. utandning

Punkt 1 är försumbar och kan strykas. Det enda sätt vi märker det på är att det bildas damm där det finns människor. Dammet under sängen består mestadels av kroppens avyttringar.

Punkt 2 är också försumbar. Det mesta är sånt som går rakt genom kroppen som fibrer och annat osmältbart material tillsammans med några miljarder döda bakterier. Det enda som egentligen tar sig ut ur kroppen denna väg är lite kolesterol. Det som kommer ut genom bakdörren har aldrig varit inne i kroppen, som jag skrev om i ett tidigare inlägg. Det är en trevlig tanke.

återstår bara punkt 3 och 4. Det är de punkterna som påverkas av motion och hur vi äter, alltså när vi går ner i vikt. På något sätt andas vi ut och svettas ut fettet. För att förstå detta måste vi först förstå vad fett är och vad massa är, alltså vad fettmassa är.
Lagen om massans bevarande
Massa är i grunden en bunt atomer och fett är således också en bunt atomer. En bunt atomer bildar i sin tur olika molekyler som t ex fettsyror och glycerol. En molekyl glycerol med tre fettsyramolekyler kallas för triglycerid och består av 55 kolatomer, 98 väteatomer och 6 syreatomer, eller C55H98O6. Kroppsfettet är uppbyggt av den sortens syrefattiga triglycerider. För att gå ner i vikt måste vi göra oss av med dessa atomer på något sätt. Enligt lagen om massans bevarande finns det lika många atomer före som efter en viktnedgång, de finns bara på andra ställen. Atomer kan inte försvinna. För att ta sig ut ur kroppen måste atombuntarna först styckas upp i mindre delar och det sker i mitokondrierna. Den kemiska formeln för fettförbränning ser ut så här:

C55H98O6 + 76O2 → 55CO2 + 49H2O + ATP

Fett + syre → koldioxid + vatten + energi

För att förbränna dessa fettatomer måste vi andas in 76 molekyler syre och av det bildas 55 molekyler koldioxid och 49 vattenmolekyler och en massa energi i form av ATP som vi kan springa, hoppa och tänka med. Det är lika många atomer på båda sidor om pilen, eftersom kroppens processer följer naturlagarna. Koldioxiden binder sig sedan till hemoglobin och fraktas till lungorna där det andas ut, medan vattnet flämtas, kissas och svettas ut.

Fettet blåser ut genom näsan
Det går inte en dag utan att man kan läsa om en kändis som tappat vikt. Jag läste nyligen att Leif GW Persson gått ner i vikt igen. För några år sedan följde han LCHF och nu följer han 5:2. Enligt honom själv har han gått ner 5 kilo tack vare 5:2 dieten. Han har alltså tappat 5 kilo fettmassa. Hur har Leif GW blivit av med denna massa? Eftersom vi känner till fettets kemiska formel är det bara att räkna: Atommassan för kol är 12, för väte 1 och för syre 16 (avrundat). Den sammanlagda atommassan för C55H98O6 blir därmed: (55 x 12) + (98 x 1) + (6 x 16) = 854. Syret binder till kol i form av koldioxid (CO2) och till väte i form av vatten (H2O). Alltså binder 4 av syreatomerna till kol, vilket ger (55 x 12) + (4x16) = 724 och 2 syreatomer binder till väte, vilket ger atommassan 98 + 32 = 130. Den massa vi tappar består således av 724/854 = 85 % kol och 130/854 =15 % väte. Tillsammans med de syreatomer vi andas in försvinner alltså 85 % av fettet som koldioxid och 15 % som vatten. Leif GW pustade ut 4,25 kilo kol genom näsan och svettades resp andades ut vattenånga på 0,75 kilo. Det är inget vi ser, men när det är kallt kan man se att vi andas ut ett moln av vattenånga och koldioxid. Vi går alltså upp i vikt genom munnen och ner i vikt genom näsan (om man inte andas med öppen mun, vilket man inte bör göra).

Hur mycket vikt kan man tappa på en dag?
Hur mycket kol andas vi ut? Enligt Daltons lag för partialtryck kan utandningsluften innehålla högst 4,4 % koldioxid. Eftersom en vanlig utandning är på ca 500 ml, rymmer den luften maximalt 22 ml koldioxid. Densiteten på koldioxid är 1,98 g/liter, vilket ger en vikt på 0,04 gram koldioxid per utandning. Eftersom vi andas i snitt 9-14 gånger per minut och lite mindre på natten, andas vi ungefär 17 000 gånger på ett dygn. 17 000 utandningar à 0,04 gram ger 680 gram koldioxid, varav 12/44 är kol och det ger 185 gram kol. Det är ganska exakt så mycket kol vi äter i form av kolhydrater, fett och protein på en dag. För att gå ner i vikt måste vi minska antalet kolatomer som vi lagrar i kroppen och det kan man bara göra genom att äta färre kolatomer eller andas ut fler kolatomer. När man tränar bryts fett ner och oxideras och för att få syre (76O2) till förbränningen andas man djupare och häftigare. Det kanske kan ge en viktnedgång på något hekto per dag, förutsatt att man inte kompenserar genom att äta mer och träning brukar leda till ökad aptit. 


När man läser att folk går ner ett kilo per dag handlar det om att man minskat på kroppens vatteninnehåll; många dieter är vattendrivande och leder till snabb viktnedgång till en början. Men för att bli av med fettet måste man andas ut det och man kan inte andas ut mer än 0,01 gram kol (0,04 gram koldioxid) per andetag. Även dieter måste följa naturlagarna. Vikten styrs av kolatomer in och kolatomer ut. Naturlagarna är långsamma men obevekliga och jag tror mer på en diet som lovar en viktnedgång på högst ett kilo i månaden än på en diet som lovar fem kilo i veckan. För att tappa fem kilo måste man dels i stort sett avstå från att äta kolatomer, dels andas ca 50 000 gånger om dagen. Det verkar inte sannolikt. När man räknar på saker kan man se vad som verkar sannolikt och vad som verkar mindre sannolikt, men bantningsbranschen räknar nog inte med det och jag tror faktiskt inte heller att de riktigt fattar det. Kanske kan detta inlägg så en del frö av tvivel hos en och annan. Jag hoppas det. Jag hade varit mer positiv till bantningsbranschen om den kunde visa på konkreta resultat, men det enda som blir tunnare är bantarnas plånböcker.

Livets cirkel
Det mänskliga kroppsfettet förvandlas till koldioxid och koldioxiden tar växterna hand om för att med hjälp av solljus skapa energirika kopplingar mellan kolatomerna, det vi kallar socker. Sedan äter djur och människor detta socker och det vi inte genast förbränner blir fett igen. All energi som vi springer med kommer alltså från solen, som fick sin energi från Big bang som fick sin energi från ingenstans.

Jag består av en stor bunt atomer som jag en gång i tiden har ätit och druckit. Jag är summan av mina matvanor. Om 10 år är alla atomer i mig utbytta mot andra atomer, men atomer är lika varandra och jag hoppas jag är mig lik. Lagen om massans bevarande försäkrar mig dessutom att dessa atomer kommer att hänga med i minst 10^35 år till. Det är inte mina atomer och det är inte jag, jag har bara lånat dem en stund av universum och jag är mer som en flodfåra som atomerna strömmar igenom. Floden är sig ganska lik men vattnet är alltid nytt.

Puh, det var ett krävande inlägg med många siffror som jag hoppas hamnade rätt (och jag hoppas jag inte skrämde bort alltför många med alla formler). Nu kan jag andas ut mina 10 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 atomer och när jag andas in följer troligtvis några atomer med från de sista andetagen från var och en av alla människors som någonsin funnits. Allt hänger ihop, utom bantningsbranschen.


PS
Uppdaterat detta inlägg på Hjärnfysikbloggen

34 kommentarer:

  1. Sånt här tycker jag är mycket intressant, för att inte säga spännande :-)) Tack för att du lägger ner tid på att skriva Hjärnfysik!

    SvaraRadera
    Svar
    1. Hmmm, har gått ned i vikt en hel del. Grejen är att jag släpper ut luft bakvägen i enorm mängd.

      Radera
    2. Tyvärr.Det är nog bakterier och inte fett.

      Radera
  2. Jättebra och intressant inlägg. Skulle vara intressant att läsa mera om hur det vi tänker (alltså hjärnans verksamhet) påverkar våra gärningar.

    SvaraRadera
    Svar
    1. Tack:) det finns flera inlägg om det:)

      Radera
  3. Fast hur funkar det då med de här dokubantningssåporna som Biggest Loser och liknande - där folk genom hård träning och ändå genom att äta rätt (alltid mycket mindre än tidigare, men dock inget kaloriunderskott för en normal person) går ner mellan 50 och 100 kg på ett drygt halvår?

    Ofta påpekas hur deras fettprocent gått ner från 40-50 procent till kanske 20-25 - hur kan det gå så snabbt med ovanstående resonemang?

    SvaraRadera
    Svar
    1. Min gissning är att delatagarna som i en del fall har 150 kg vatten i sig till en början tappar en del av detta. Men de gör också det de måste för att gå ner i vikt, dvs minskar antalet kolatomer de äter och tränar hårt (flera timmar om dagen), vilket leder till att antlet kolatome rminskar. De är inte hemma med alla frestelser, de övervakas av ett team läkare och har personliga tränare. De är grymt motiverade. Så då kan man tappa ganska mycket men även de måste följa naturlagarna och ca 85 % av fettet andas ut. Frågan är hur det fungerar på sikt, på typ 7 år. Hjärnan vill alltid tillbaka till kroppens ursprungsvikt och minns denna jämvikt i upp till 7 år. Det krävs mycket viljestyrka för att stå emot hungern som hjärnan skapar. Det skulle vara intressant att se hur deltagarna lever många år efteråt när strålkastaren inte längre riktas mot dem. OM de är mycket motiverade kan det gå, men annars är risken stor att de ökar i vikt igen.

      Radera
    2. Jag antar att du menar att eftersom de tränar så mycket, så andas de så mycket mer än de där 17000 ggr och kanske lite mer volym än vanligt och därför så funkar det att gå ner de där kilona. Och som du säger så är de, speciellt i början, ganska vattenfyllda antar jag vilket hjälper till.

      Tittar man på uppföljningarna som de själva gör så är det vissa som trillar dit igen, men ganska många klarar sig även om deras slutvikt i såpan brukar vara all-time-low.

      Radera
    3. Japp, de flåsar rätt mycket har jag sett ganska länge efteråt:)

      Radera
  4. Den här kommentaren har tagits bort av skribenten.

    SvaraRadera
  5. Tack för ett bra och intressant inlägg som vanligt. En fråga som jag ställt till kostexperter men inte fått något vettigt svar på är följande:

    Vad har det för hälsoeffekter på kroppen när den tillgodogör sig lagrat fett? Är det lagrade fettet mättade fettarter? Det borde det ju vara. Påverkar i så fall nedbrytningen av det lagrade fettet negativa hälsoeffekter (dessutom kan ju miljögifter som ofta är lagrade i kroppens fett frigöras). Frågan är kanske udda och jag har svårt att se att man skulle rekommendera någon att behålla en övervikt för att själva viktnedgången skulle leda till negativa hälsoeffekter, men det vore intressant att se om någon studerat frågan.

    /Mikael

    SvaraRadera
    Svar
    1. ja det är mättat fett med lite syre så att det ska få plats mycket och syre finns ju att andas men det blir ju jobbigt också. Det giftigaste fettet är utan tvekan bukfett. jag har läst en del om avgiftning och att man skulle kunna svettas ut gifter, men det är lever och njurar som renar kroppen. Vad som exakt händer när man bränner fett med gift som lagrats vet jag inte men det borde finnas forskning på det. Kanske något att återkomma till för själv tycker jag den allvarligaste miljöfrågan är alla gifter som ackumuleras.

      Radera
  6. :) Weltklasse! Det är naturligtvis så det går till, metabolismen. Mycket snyggt genomräknat med mättnadstryck & allt!
    lh

    SvaraRadera
  7. Som alltid, informativ och intressant läsning!
    Om du skulle få slut på ämnen att dissekera skulle det vara intressant att läsa vad du har för åsikter och tankar om regenerativ medicin, stamceller eller genterapi.
    Följer din blogg med stort intresse! / Jean C.

    SvaraRadera
    Svar
    1. Tack Jean C:) Mycket intressanta ämnen du tar upp. Kommer nog att skriva om det så småningom.

      Radera
  8. Kan vara värt att tänka på att även muskelmassa ryker vid viktnedgång. Ett kilo muskelmassa kan brännas för att utvinna ca 600 kcal, dvs mycket mindre än ett kilo fett. När man då går på klassisk tjejtidningsbantning med massa sallad och långa promenader bränns det proportionellt mer muskler än fett (styrketräning och högt proteinintag minskar muskelförlusten), och då kan man gå ner många kilon. Bra om man hellre vill minska hur hårt ens fötter trycker på marken än hur mjuk man är i kroppen ;)

    SvaraRadera
    Svar
    1. Styrketräning är viktigt och även ett adekvat proteinintag. Men jag tror risken är liten för att bränna muskler. Proteiner innehåller ju en del kol men även en massa kväve som cellerna inte har någon användning för och det brukar lukta ammoniak då kvävet lämnar kroppen via svett och urin.

      Radera
  9. Hej! Läsvärt inlägg som vanligt. Måste säga att din blogg ligger väldigt högt på bloggar jag älskar att läsa! :-).. Men jag har två frågor som du kanske kan svara på som väcktes när jag läste ditt inlägg. 1. Är punkt 2 verkligen helt försumbar. Jag läste någonstans att vi har 1 kilo bakterier i magen, och varje dag dör och förnyas 10% av detta. Detta skulle isåfall vara runt 100 gram bara i förnyade bakterier per dag!!! Det låter mycket, men jag hittar inte min källa, så det kanske är helt uppåt väggarna.
    2. Jag har testa på en lågkolhydratsdiet ett tag som jag tycker fungerar väldigt bra, mest för att det minskar min aptit så jag har lättare att sköta min mat. Men en sak jag funderat på är att man har en väldigt tydlig smak av aceton i munnen, vilket måste innebära att man andas ut en del sådant. Jag kan ju inte kemin runt detta, men kan man inte tänka sig att detta kan ge större förlust är ren koldioxid? Det skulle såfall kunna förklara det märkliga i att det känns som man tappar vikt snabbare än man egentligen "ska" på lågkolhydratskost?

    SvaraRadera
    Svar
    1. Kul att du gillar bloggen och bra frågor. Punkt 1 skrev jag inte explicit i texten men kanske ska lägga till att bakterierna är inte en del av oss på samma sätt som fettceller. Vi har bakterier utanpå huden och även på ”huden” som går från munnen ner till tarmen som också är utanför oss. Bakterierna lever på mat som vi inte smälter och tränger aldrig in genom epitelcellerna och om vi tappar ett hekto en dag så bildas ett nytt hekto bakterier av mat som vi inte smälter. De är lika utanför oss som en hypotetisk bakterie som levde på hakan och åt mat som fastnade i skägget. När det gäller punkt 2 så tycker jag du ska fortsätta din diet om den funkar, men jag tror inte - men jag är iofs rätt okunnig om detta - att det ska lukta aceton. Det kanske gör det till en början när man går över till en ny kolhydratfattig kost (kolhydrater binder dessutom mängde av vatten så i början tappar man mycket vätska) men om det fortsätter lukta skulle jag i alla fall öka antalet långsamma kolhydrater för att sätta fart på citronsyracykeln. Fettförbränningen är densamma och det bildas ketonkroppar för bl a hjärnan som inte kan använda fett och man kan inte tappa mer enligt fysikens lagar än 0,04 gram koldioxid per andning. En del av ketonkroppen är aceton och jag tror inte lukten ger någon märkbar massaförlust (någon kanske vet exakt? eller så kanske jag ska räkna på det i ett nytt inlägg). Aceton luktar ju ganska starkt och en flaska kan nog stå och lukta ett bra tag.

      Radera
  10. Ja, tack för svaret :-). Jag antog att bakterierna "konkurrerade" om samma mat som oss. Men om det är så att de äter det som vi inte kan ta upp har du givetvis rätt. Appropå acetonlukten så gick den över rätt fort. Jag blev förvånad dock att det smakade aceton över huvudtaget då jag trots allt äter en del kolhydrater, exempelvis rotfrukter och en del frukt. Det jag slutat med är främst socker och mjölmat. Men även där fuskar jag lite..

    SvaraRadera
  11. Då skulle jag vilja fråga en sak ang aceton, När jag har tränat eller varit ute på promenad så kan jag känna en svag stickning i näsan av acetonlukt precis som man har luktat i flaskan, men betyder det att jag har bränt mina muskler eller är det slagg?har haft det så i många år och speciellt under diet.

    SvaraRadera
    Svar
    1. OM det brinner muskler borde det lukta ammoniak av kvävet. Mest troligt är det aceton från ketonkroppar som bildas om man äter lite kolhydrater.

      Radera
  12. Hej! Var tvungen att återkomma till detta ämne då jag såg följande länk i mitt flöde: http://www.news.com.au/entertainment/former-biggest-loser-contestant-andrew-cosi-costello-reveals-the-truth-about-the-weight-loss-show/story-e6frfmq9-1226820498768

    Det handlar bland annat om att Biggest Loser fuskar genom att det går längre mellan vägningarna än en vecka som de ger sken av. Jag har alltid tyckt det varit märkligt att de kan gå ner så mycket i vikt per vecka, och dessutom få upp kondition/styrka så snabbt, speciellt med tanke på det du tar upp i detta inlägg.

    Vetenskapen segrar igen, som alltid. Vilket i och för sig är jäkligt irriterande för oss som kämpar med vikten ;-).

    SvaraRadera
    Svar
    1. Tack för länkenDet där måste jag skriva mer om.

      Radera
  13. Hm. Intressant artikel. Det borde ju innebära att om man sitter hemma i soffan och hyperventilerar så går man ner i vikt??
    //Håkan

    SvaraRadera
    Svar
    1. Det fungerar dessvärre inte. Man måste öka mängden koldioxid genom ökad fysisk aktivitet. Om man hyperventilerar förändras syrebas-balansen så att blodet blir alltför basiskt.

      Radera
  14. Riktigt intressant detta. Också första gången jag såg det om att hjärnan minns och vill tillbaka till gamla kroppsmassan i 7 år. Själv minskat ca 20 kg över 2 år så får lugna mig 5 år då innan hjärnan slutar tjata.
    Blev nyfiken på detta med utandning av CO2 vid fettförbränning. Innebär det att den som tränar och bränner fett har en mer skadlig påverkan på miljön än den som inte tränar?

    SvaraRadera
    Svar
    1. Människan ingår precis som träd i kolets kretslopp så det vi andas ut motsvarar det kol vi ätit. Koldioxiden fixeras av växter som äts av djur och vi äter djuren och växterna och därmed blir det inget nettotillskott som vore fallet om vi åt fossilerat kol i form av olja och stenkol. Så träna på:)

      Radera
  15. Hej

    Jag läste artikel om Biggest Loser som JohanK nämnde.
    Vinnaren gick ner 71 kg på 140 dagar, verkar det som. Det var tydligen nytt rekord för programmet.
    Det är ganska exakt 500 g per dag.

    Själv har jag gått ner ca. 750 g per dag under 19 dagars fasta. Vilket är 15 Kg.
    Då tränade jag och drack ca. 5 liter vatten per dag.

    SvaraRadera
    Svar
    1. Bra gjort. Håll i, men det kommer inte gå lika fort. Men farligt mycket vatten. Man ska dricka av törst. Apropå biggest loser. http://www.runnersworld.se/blogs/hjarnfysik/sanningen-om-biggest-loser.htm

      Radera
  16. Alltid när jag söker något kommer jag till din sida och så fastnar jag i något av alla intressanta ämnen.
    Idag om detta med att andas bort fett... Jag började tänka på yoga andningen ujjayi andning, funkar den eller skulle du räkna den till ditt citat: "...hyperventilerar förändras syrebas-balansen så att blodet blir alltför basiskt." ?

    SvaraRadera
    Svar
    1. Hej Annika! Kul att du hamnar på min sida när du söker svar:) Jag tror yoga är så pass testad genom årtusendena att det funkar och är bra för kroppen. Det är alltså ingen risk att andningstekniken rubbar balansen.

      Radera