24.5 Метаболічні стани організму

Мета навчання

Наприкінці цього розділу ви зможете:

  • Опишіть, що визначає кожен із трьох метаболічних станів
  • Охарактеризуйте процеси, що відбуваються під час абсорбційного стану метаболізму
  • Опишіть процеси, що відбуваються під час постабсорбтивного стану метаболізму
  • Поясніть, як організм переробляє глюкозу, коли організм голодує від палива

Ви їсте періодично протягом дня; проте ваші органи, особливо мозок, потребують постійного надходження глюкози. Як організм задовольняє цю постійну потребу в енергії? Ваше тіло переробляє їжу, яку ви з’їдаєте, і одразу використовуєте, і, що важливо, зберігає як енергію для подальших потреб. Якби не існувало методу накопичення надлишкової енергії, вам потрібно було б їсти постійно, щоб задовольнити потреби в енергії. Існують чіткі механізми, що сприяють накопиченню енергії та забезпечують доступність накопиченої енергії під час посту та голоду.

абсорбційний стан, або у годуванні, відбувається після їжі, коли ваше тіло перетравлює їжу та поглинає поживні речовини (анаболізм перевищує катаболізм). Травлення починається з того моменту, коли ви вводите їжу в рот, оскільки їжа розщеплюється на складові частини, які всмоктуються через кишечник. Перетравлення вуглеводів починається в роті, тоді як перетравлення білків і жирів починається в шлунку та тонкому кишечнику. Складові частини цих вуглеводів, жирів та білків транспортуються через стінку кишечника та потрапляють у кров (цукри та амінокислоти) або лімфатичну систему (жири). З кишечника ці системи транспортують їх до печінки, жирової тканини або клітин м’язів, які будуть переробляти і використовувати, або зберігати енергію.

Залежно від кількості та виду поживних речовин, поглинаючий стан може тривати до 4 годин. Прийом їжі та підвищення концентрації глюкози в крові стимулюють вивільнення бета-клітин підшлункової залози інсулін в кров, де він ініціює поглинання глюкози крові гепатоцитами печінки, а також жировими та м’язовими клітинами. Потрапляючи всередину цих клітин, глюкоза відразу перетворюється на глюкозо-6-фосфат. Завдяки цьому встановлюється градієнт концентрації, де рівень глюкози в крові вище, ніж у клітинах. Це дозволяє глюкозі продовжувати рух з крові до клітин, де це необхідно. Інсулін також стимулює накопичення глюкози як глікогену в печінці та м’язових клітинах, де її можна використовувати для подальших енергетичних потреб організму. Інсулін також сприяє синтезу білка в м’язах. Як ви побачите, м’язовий білок може катаболізуватися і використовуватись як паливо під час голоду.

Якщо енергія надається незабаром після їжі, щойно вжиті харчові жири та цукор будуть перероблені та негайно використані для отримання енергії. Якщо ні, надлишок глюкози зберігається як глікоген у печінці та м’язових клітинах або як жир у жировій тканині; Надлишок харчового жиру також зберігається у вигляді тригліцеридів у жировій тканині.

На рисунку 24.5.1 узагальнено обмінні процеси, що відбуваються в організмі під час абсорбційного стану.

стани
Малюнок 24.5.1 - Абсорбційний стан: Під час всмоктувального стану організм перетравлює їжу і вбирає поживні речовини в клітини.

післяабсорбційний стан, або натщесерце, виникає, коли їжа перетравлюється, засвоюється та зберігається. Ви зазвичай поститесь протягом ночі, але, пропускаючи їжу протягом дня, ваше тіло також переходить у післяабсорбційний стан. Під час цього стану організм повинен спочатку покладатися на зберігання глікоген. Рівень глюкози в крові починає падати, оскільки вона поглинається і використовується клітинами. У відповідь на зниження рівня глюкози рівень інсуліну також падає. Зберігання глікогену та тригліцеридів сповільнюється. Однак, зважаючи на потреби тканин і органів, рівень глюкози в крові повинен підтримуватися в межах норми 80-120 мг/дл. У відповідь на падіння концентрації глюкози в крові з альфа-клітин підшлункової залози виділяється гормон глюкагон. Глюкагон діє на клітини печінки, де пригнічує синтез глікогену та стимулює розщеплення накопиченого глікогену до глюкози. Ця глюкоза виділяється з печінки для використання периферичними тканинами та головним мозком. В результаті рівень глюкози в крові починає зростати. Глюконеогенез також почнеться в печінці, щоб замінити глюкозу, яку використовували периферичні тканини.

Після прийому їжі жири та білки переробляються, як описано раніше; однак переробка глюкози дещо змінюється. Периферичні тканини переважно поглинають глюкозу. Печінка, яка зазвичай поглинає та переробляє глюкозу, не буде робити цього після тривалого голодування. Глюконеогенез, що триває в печінці, продовжуватиметься і після голодування, щоб замінити запаси глікогену, що виснажилися в печінці. Після заповнення цих запасів надлишок глюкози, що засвоюється печінкою, перетворюється на тригліцериди та жирні кислоти для тривалого зберігання. На рисунку 24.5.2 узагальнено метаболічні процеси, що відбуваються в організмі під час післяабсорбційного стану.

Малюнок 24.5.2 - Постабсорбтивний стан: Під час післяабсорбційного стану організм повинен покладатися на накопичений глікоген для отримання енергії, розщеплюючи глікоген у клітинах і вивільняючи його до клітини (м’язи) або тіла (печінки).

Коли тіло позбавляється живлення протягом тривалого періоду часу, воно переходить у «режим виживання». Першочерговим завданням для виживання є забезпечення достатньої кількості глюкози або палива для мозку. Другим пріоритетом є збереження амінокислот для білків. Тому організм використовує кетони для задоволення енергетичних потреб мозку та інших глюкозозалежних органів та для підтримки білків у клітинах (див. Розділ 24.1, малюнок 24.1.1). Оскільки під час голодування рівень глюкози дуже низький, гліколіз відключається в клітинах, які можуть використовувати альтернативні види палива. Наприклад, м’язи переходять від використання глюкози до жирних кислот як палива. Як пояснювалося раніше, жирні кислоти можуть бути перетворені в ацетил КоА та перероблені через цикл Кребса, щоб отримати АТФ. Піруват, лактат і аланін з м’язових клітин не перетворюються на ацетил КоА і використовуються в циклі Кребса, а експортуються в печінку для використання в синтезі глюкози. Оскільки голодування триває, і потрібно більше глюкози, гліцерин з жирних кислот може виділятися і використовуватися як джерело для глюконеогенезу.

Після кількох днів голодування кетонові тіла стають основним джерелом палива для серця та інших органів. Поки голодування триває, жирні кислоти та запаси тригліцеридів використовуються для створення кетонів для організму. Це запобігає подальшому розщепленню білків, які служать джерелами вуглецю для глюконеогенезу. Як тільки ці запаси повністю вичерпаються, білки з м’язів звільняються і розщеплюються для синтезу глюкози. Загальна виживаність залежить від кількості жиру та білка, що зберігаються в організмі.

Огляд глави