Του Natarajan Ganesan (Βοηθός Διευθυντής Έρευνας, Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Νέας Υόρκης).
Θυμάστε να βλέπετε τα επίπεδα τριγλυκεριδίων στις εξετάσεις αίματός σας; Ίσως τα προσπερνάτε, σκεπτόμενοι την επόμενη προπόνηση στο γυμναστήριο. Τα λιπαρά οξέα διασπώνται μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται β-οξείδωση. Έχετε όμως ποτέ αναρωτηθεί αν το σώμα σας καίει κάποια λίπη πριν από άλλα, σαν να έχει δική του βούληση; Την έχει. Και να το κρίσιμο σημείο: το σώμα σας δεν είναι επιλεκτικό αυθαίρετα, αλλά επιλεκτικό με αποδοτικότητα. Μαθηματικά επιλεκτικό, για την ακρίβεια. Με υπολογισμούς που θα εντυπωσίαζαν ακόμα και έναν καθηγητή μαθηματικών.
Η οικονομία του οξυγόνου
Ας στήσουμε το σκηνικό. Γυμνάζεστε, λαχανιάζετε, τα κύτταρά σας δουλεύουν πυρετωδώς για να παράγουν ATP -το ενεργειακό «νόμισμα» του σώματος. Υπάρχει όμως ένας περιορισμός: το οξυγόνο είναι λίγο. Και το οξυγόνο είναι πάντα ο περιοριστικός παράγοντας. Αν λοιπόν είστε ένα κύτταρο σε αυτή την κατάσταση, ποιο λιπαρό οξύ θα κάψετε; Θα πιάσετε απλώς ό,τι βρείτε μπροστά σας και θα συνεχίσετε; Όχι. Τα κύτταρά σας είναι πολύ πιο έξυπνα από αυτό.
Αυτό που παρατήρησα, χρησιμοποιώντας υπολογισμούς, μαθηματικές παραγώγους και εξετάζοντας θερμοδυναμικές πτυχές, είναι ότι το σώμα μας λειτουργεί με βάση αυτό που αποκαλώ «οικονομία του οξυγόνου». Όταν το οξυγόνο περιορίζει τον ρυθμό -κάτι που στην πράξη ισχύει σχεδόν πάντα- τα κύτταρα «προτιμούν» να καίνε λιπαρά οξέα που αποδίδουν το περισσότερο ATP ανά μόριο οξυγόνου που καταναλώνεται. Προσέξτε: είπα προτιμούν, όχι τυχαία. Αυτή η επιλεκτική κινητοποίηση από τον λευκό λιπώδη ιστό είναι γνωστή εδώ και καιρό, αλλά δεν είχε εξηγηθεί πλήρως -μέχρι, πιθανώς, τώρα.
Σκεφτείτε το σαν να διαλέγετε αυτοκίνητο για ένα ταξίδι χιλιάδων χιλιομέτρων, όπου μπορείτε να σταματήσετε για βενζίνη μόνο δύο φορές. Δεν θα διαλέγατε ένα όχημα που καίει υπερβολικά, σωστά; Θα βελτιστοποιούσατε την κατανάλωση. Το ίδιο κάνουν τα κύτταρά μας, μόνο που αντί για χιλιόμετρα ανά λίτρο, βελτιστοποιούν ATP ανά άτομο οξυγόνου. Αυτό το ονομάζω P:Oβ-ox ένας «κομψός» όρος για το πόση ενέργεια παίρνεις για κάθε μονάδα οξυγόνου.
Το «β-ox» αναφέρεται στη διαδικασία με την οποία διασπώνται τα λιπαρά οξέα. Όλο το σκεπτικό βασίζεται στην παραδοχή ότι οι μιτοχονδριακές αποδοτικότητες των λόγων P:O είναι γνωστές. Χρησιμοποίησα τις κλασικές τιμές 3 και 2 για το NADH+H⁺ και το FADH₂. Το μοντέλο, όμως, ισχύει για οποιαδήποτε αποδοτικότητα φωσφορυλίωσης.
Η εργασία έχει δημοσιευθεί στο περιοδικό BBA Advances.
Το μαθηματικό σημείο
Όταν άρχισα να χαρτογραφώ αυτή την αποδοτικότητα σε διαφορετικούς τύπους λιπαρών οξέων – διαφορετικά μήκη αλυσίδας, διαφορετικό αριθμό διπλών δεσμών- άρχισαν να εμφανίζονται μοτίβα. Και ήταν εντυπωσιακά. Καταρχάς, η διαδικασία, που μπορεί να περιγραφεί με μια γενική εξίσωση, ακολουθεί τη μορφή ορθογώνιας υπερβολής.
Οι δεκαδικές τιμές έχουν σημασία. Μια αποδοτικότητα 2,804 έχει σημασία σε σχέση με 2,823. Πώς το ξέρουμε; Τα πειραματικά δεδομένα το δείχνουν ήδη.
Οι αποδοτικότητες τείνουν να «οροπεδώνονται» σε μεγάλα μήκη αλυσίδας. Άρα δεν έχει νόημα η αποθήκευση λιπαρών οξέων με πολύ μεγάλες αλυσίδες, ακόμη κι αν αποδίδουν περισσότερα ATP.
Ενδιαφέρον παρουσιάζει το εξής: για δεδομένο μήκος αλυσίδας, αν αυξηθούν οι διπλοί δεσμοί, η αποδοτικότητα αυξάνεται, παρότι η συνολική παραγωγή ATP μειώνεται ελαφρά. Και εδώ, ο ρυθμός αύξησης «κολλάει» σε μεγάλα μήκη αλυσίδας. Αυτό σημαίνει ότι οι καμπύλες αναγκαστικά τέμνονται κάπου. Και αυτό το σημείο τομής βρίσκεται περίπου στους 1,6 διπλούς δεσμούς. Οι επιφανειακές απεικονίσεις το δείχνουν με εντυπωσιακό τρόπο.
Φυσικά, δεν μπορεί να υπάρξει μόριο με 1,6 διπλούς δεσμούς. Όμως το νόημα είναι άλλο: αυτή η μαθηματική σύγκλιση δείχνει ότι τα λίπη με έναν ή δύο διπλούς δεσμούς προσφέρουν τη βέλτιστη αποδοτικότητα, ανεξάρτητα από το μήκος της αλυσίδας.
Και τι κυριαρχεί στον ανθρώπινο λιπώδη ιστό; Μονοακόρεστα και διακόρεστα λιπαρά -ιδιαίτερα το ελαϊκό οξύ, το ίδιο που βρίσκεται στο ελαιόλαδο. Ένας διπλός δεσμός. Ακριβώς στο «άριστο σημείο». Ακόμη κι αν ληφθούν υπόψη νεότερες εκτιμήσεις για τη μιτοχονδριακή αποδοτικότητα, αλλάζουν οι συντελεστές της εξίσωσης και άρα το θεωρητικό σημείο τομής. Δεν αλλάζει όμως το βέλτιστο μήκος αλυσίδας και ο αριθμός διπλών δεσμών για σύνθεση και καύση. Αυτό δεν είναι σύμπτωση. Είναι η εξέλιξη που βελτιστοποιεί την αποθήκευση λίπους για μεταβολισμό υπό περιορισμένο οξυγόνο.
Το μυστήριο των λιπαρών οξέων με μονό αριθμό ανθράκων
Μια σύντομη παρέκβαση. Έχετε ακούσει για τα λιπαρά οξέα με μονό αριθμό ανθράκων; Έχουν 15 ή 17 άτομα άνθρακα αντί για τα συνήθη 16 ή 18. Υπάρχουν στη φύση. Τα καταναλώνουμε. Όμως είναι εξαιρετικά σπάνια στον λιπώδη μας ιστό. Γιατί; Το μοντέλο δίνει απάντηση: ενεργειακή ποινή.
Όταν διασπάται ένα λιπαρό οξύ με μονό αριθμό ανθράκων, καταλήγουμε σε προπιονυλο-CoA αντί για ακετυλο-CoA. Και το προπιονυλο-CoA είναι μεταβολικά «ακριβό» να διαχειριστεί. Έτσι, το σώμα λέει: «Όχι. Δεν αξίζει το κόστος σε οξυγόνο». Τα λιπαρά οξέα με μονό αριθμό ανθράκων είναι σπάνια. Όχι τυχαία. Με αμείλικτη αποδοτικότητα. Δεν είναι παθητικό, είναι στρατηγικό.
Για πολύ καιρό θεωρούσαμε τον μεταβολισμό του λίπους απλό: τρως λίπος, το αποθηκεύεις, το καις όταν χρειάζεται. Προσφορά και ζήτηση. Όμως το μοντέλο μου δείχνει κάτι πολύ περισσότερο. Αν υπάρχει ένα μαθηματικό μοτίβο που καθορίζει ποια λίπη κινητοποιούνται, και αν αυτό το μοτίβο εξαρτάται από το οξυγόνο και τα επίπεδα ATP, τότε πρέπει να υπάρχουν πρωτεΐνες που τα «αισθάνονται» αυτά και λαμβάνουν αποφάσεις σε πραγματικό χρόνο.
Αυτό το ονομάζω «ρυθμιστικό άξονα ευαίσθητο στο οξυγόνο και το ATP». Φανταστείτε πρωτεΐνες που λειτουργούν σαν έξυπνοι θερμοστάτες -όχι για τη θερμοκρασία, αλλά για τη διαθεσιμότητα οξυγόνου και την ενεργειακή κατάσταση. Και αντί να ρυθμίζουν τη θέρμανση, γυρίζουν διακόπτες: «κάψε αυτό το λίπος τώρα» ή «κράτα εκείνο για αργότερα».
Ίσως να μην έχουμε ακόμη ταυτοποιήσει αυτές τις ρυθμιστικές πρωτεΐνες. Όταν όμως τα μαθηματικά και η βιολογία ευθυγραμμίζονται τόσο τέλεια, συνήθως η φύση έχει ήδη βρει τη λύση. Εμείς απλώς δεν την έχουμε ανακαλύψει ακόμη.
Περισσότερες πληροφορίες: Natarajan Ganesan, Thermodynamic signatures in ß-oxidation drive selective mobilization of fatty acids during negative energy balance in white adipose tissues, BBA Advances (2026). DOI: 10.1016/j.bbadva.2026.100181.
