Η Διατροφική & Ορμονική κατάσταση του οργανισμού καθορίζει. Ποιοί βιοχημικοί οδοί λειτουργούν και Πως αυτοί σχετίζονται μεταξύ τους

Transcript

1 Η Διατροφική & Ορμονική κατάσταση του οργανισμού καθορίζει Ποιοί βιοχημικοί οδοί λειτουργούν και Πως αυτοί σχετίζονται μεταξύ τους

2 Η διατροφή αφορά στην πρόσληψη γευμάτων για την κάλυψη μεταβολικών αναγκών Αν όμως καταναλώνουμε τροφή με μεγαλύτερο ρυθμό από τις βασικές θερμιδικές απαιτήσεις αυτό έχει σαν αποτέλεσμα ΛΙΠΟΓΕΝΕΣΗ!!! (100 kcal/ημέρα περισσότερα από τις βασικές θερμικές ανάγκες οδηγούν σε παχυσαρκία σε διάστημα 10 ετών!!!) Oι μηχανισμοί ρύθμισης της κατανάλωσης της τροφής είναι περίπλοκoι και δεν είναι πλήρως κατανοητοί.

3 Οι κύριες μεταβολικές πορείες Σύνθεση Γλυκογόνου/γλυκογονόλυση Γλυκονεογένεση/γλυκόλυση Σύνθεση λιπαρών οξέων, λιπογένεση/λιπόλυση, οξείδωση λιπαρών οξέων Κύκλος Κιτρικού οξέος (TCA) Kετογένεση Γλουταμινόλυση Οξείδωση αμινοξέων Πρωτεϊνική σύνθεση/πρωτεόλυση Σύνθεση ουρίας

4 Τα ερωτήματα Πως ελέγχονται και πως συντονίζονται οι μεταβολικές πορείες σε διαφορετικές μεταβολικές καταστάσεις; Ποιοι ιστοί συμμετέχουν και σε ποιες πορείες; Πότε οι πορείες αυτές είναι ενεργές;

5 Τέσσερις σημαντικοί ιστοί διαδραματίζουν κυρίαρχο ρόλο στο μεταβολισμό καυσίμων Hπαρ, Λιπώδης Ιστός, Μυικός ιστός, Εγκέφαλος συγκροτούν δίκτυο μέσω του οποίου ο ένας ιστός παρέχει υποστρώματα σε έναν άλλο

6 Κάθε όργανο έχει ένα μοναδικό μεταβολικό πρότυπο

7 Το ήπαρ Ο ρυθμιστής του μεταβολισμού Το ήπαρ προμηθεύει με καύσιμα τα υπόλοιπα όργανα (εγκέφαλος, μύες κλπ). Η γλυκόζη που προσλαμβάνεται με τη σίτιση φωσφορυλιώνεται σε 6-Ρ γλυκόζη. Το μεγαλύτερο μέρος αποθηκεύεται σαν γλυκογόνο. Η περίσσεια μετατρέπεται σε ακετυλοcoa που επάγει τη σύνθεση λιπαρών οξέων και τριακυλογλυκερολών. Οι τελευταίες μέσω VLDL μετακινούνται στους μύες, τον λιπώδη ιστό και την καρδιά. Η γλυκόζη συντίθεται μέσω της γλυκονεογένεσης από γαλακτικό και αλανίνη (προέρχονται απο τους μύες), απο γλυκερόλη (προέρχεται από τον λιπώδη ιστό) και απο γλυκογενετικά αμινοξέα.

8 ΜΥΕΣ Κύριες μεταβολικές πορείες ΓΛΥΚΟΛΥΣΗ ΚΑΙ ΚΥΚΛΟΣ ΚΙΤΡΙΚΟΥ Υποστρώματα ΓΛΥΚΟΖΗ, ΤΡΙΑΚΥΛΟΓΛΥΚΕΡΟΛΕΣ Κύριο μεταβολικό προϊόν ΓΑΛΑΚΤΙΚΟ ΟΞΥ Η γλυκόζη χρησιμοποιείται σε έντονη δραστηριότητα και παράγεται γαλακτικό (αναερόβια καύση) Χαρακτηριστικές πρωτεΐνες ΕΝΖΥΜΑ ΓΛΥΚΟΛΥΣΗΣ, ΛΙΠΑΣΕΣ Τα λιπαρά οξέα είναι η κύρια πηγή ενέργειας για τους μύες σε ηρεμία, αλλά και η κύρια πηγή για τον καρδιακό μυ (αερόβια καύση).

9 γλυκόζη Οι μύες αποθηκεύουν γλυκογόνο (εξαιρείται ο καρδιακός μυς). πυροσταφυλικό Δεν εξάγουν, αλλά συγκρατούν γλυκόζη, διότι δεν υπάρχει η φωσφατάση της 6-Ρ γλυκόζης. ΑΝΑΕΡΟΒΙΑ ΚΑΥΣΗ ΑΕΡΟΒΙΑ ΚΑΥΣΗ

10 Kύκλος Cori Το γαλακτικό μετακινείται στο ήπαρ και αφού οξειδωθεί σε πυροσταφυλικό χρησιμοποιείται στη γλυκονεογένεση

11 Σε αντίθεση με το ήπαρ, ο εγκέφαλος στερείται τη φωσφατάση της 6-Ργλυκόζης και έτσι δεν εξάγει, αλλά συγκρατεί γλυκόζη. Ο ΕΓΚΕΦΑΛΟΣ Κύριες Μεταβολικές Πορείες ΓΛΥΚΟΛΥΣΗ, ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ ΑΜΙΝΟΞΕΩΝ, ΣΥΝΘΕΣΗ ΝΕΥΡΟΔΙΑΒΙΒΑΣΤΩΝ Υποστρώματα ΓΛΥΚΟΖΗ, ΑΜΙΝΟΞΕΑ, ΚΕΤΟΝΟΣΩΜΑΤΑ (ασιτία) Σε φυσιολογική δίαιτα ο εγκέφαλος καταναλώνει γλυκόζη (120g/day, ~ 60% της συνολικής γλυκόζης) και αντίθετα με άλλα όργανα εξαρτάται απόλυτα από αυτήν. Σε ασιτία καταναλώνει κετονοσώματα. Κύρια προϊόντα ΓΑΛΑΚΤΙΚΟ

12 Ο ΕΓΚΕΦΑΛΟΣ ~60-70 % της ενέργειας καταναλώνονται στη διατήρηση του ηλεκτροχημικού δυναμικού που διαμορφώνει η αντλία Να+, Κ+ Υψηλή κατανάλωση γλυκόζης υποδηλώνει δραστηριότητα νευρικές συνάψεις H γλυκόζη εισέρχεται στα νευρικά κύτταρα με τον μεταφορέα GLUT3 (Κm 1.6 mm).

13 O εγκέφαλος Χρησιμοποιεί το 20% του οξυγόνου του σώματος σε ανάπαυση. Στη φάση σίτισης, ο εγκέφαλος χρησιμοποιεί αποκλειστικά γλυκόζη ως καύσιμο (ο GLUT-1 είναι ινσουλινο-εξαρτώμενος). Δεν περιέχει σημαντικά αποθέματα γλυκογόνου και γι αυτό εξαρτάται εξ ολοκλήρου από τη διαθεσιμότητα της γλυκόζης στο αίμα. Δεν έχει σημαντικά αποθέματα τριγλυκεριδίων, διότι τα λιπαρά οξέα που κυκλοφορούν στο αίμα προσδεδεμένα με την αλβουμίνη δεν διαπερνούν αποτελεσματικά τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό.

14 ΤΑ ΛΙΠΟΚΥΤΤΑΡΑ Κύριες Mεταβολικές Πορείες Λιπογένεση και Λιπόλυση Υποστρώματα ΓΛΥΚΟΖΗ, ΤΡΙΑΚΥΛΟΓΛΥΚΕΡΟΛΕΣ Κύρια μεταβολικά προϊόντα ΛΙΠΑΡΑ ΟΞΕΑ, ΓΛΥΚΕΡΟΛΗ Χαρακτηριστικές πρωτεΐνες ΛΙΠΑΣΕΣ

15 Α. Τα λιπαρά οξέα συντίθενται στο ήπαρ, εστεροποιούνται με γλυκερόλη σε τριακυλογλυκερόλες και μέσω VLDL μετακινούνται στην κυκλοφορία του αίματος. Β. Στον λιπώδη ιστό, τα λιπαρά οξέα εστεροποιούνται με γλυκερόλη και αποθηκεύονται ως τριακυλογλυκερόλες. Στα λιποκύτταρα οι τριακυλογλυκερόλες υδρολύονται και επανεστεροποιούνται διαρκώς. Η 3-Ρ γλυκερόλη παράγεται από τη γλυκόλυση, άρα ο λιπώδης ιστός χρειάζεται γλυκόζη για να αποθηκεύσει τριακυλογλυκερόλες.

16 Γ. Οι τριακυλογλυκερόλες υδρολύονται από την ορμονοεξαρτώμενη λιπάση σε λιπαρά οξέα και γλυκερόλη. Τα λιπαρά οξέα είτε απελευθερώνονται στο πλάσμα, είτε επανεστεροποιούνται ΕΑΝ υπάρχει επάρκεια 3-Ρ γλυκερόλης. Άρα η συγκέντρωση γλυκόζης στα λιποκύτταρα καθορίζει την απελευθέρωση λιπαρών οξών στη κυκλοφορία!

17 Ο λιπώδης ιστός λειτουργεί ώς ένα ενδοκρινές όργανο που εκκρίνει ορμόνες.

18 Τα ερυθροκύτταρα Κύριοι μεταβολικοί δρόμοι Αναερόβια Γλυκόλυση (δεν υπάρχουν μιτοχόνδρια), πορεία φωσφορικών πεντοζών Κύρια Υποστρώματα Γλυκόζη Κύρια Προϊόντα Γαλακτικό Χαρακτηριστικές πρωτεΐνες Αιμοσφαιρίνη, ένζυμα της πορείας των φωσφορικών πεντοζών

19 Πως επικοινωνούν μεταξύ τους οι ιστοί? Η επικοινωνία μεταξύ των ιστών εξασφαλίζεται από τη διαθεσιμότητα των κυκλοφορούντων υποστρωμάτων και από τις μεταβολές των επιπέδων των ορμονών του πλάσματος. Η ολοκλήρωση του μεταβολισμού ελέγχεται κυρίως από τις δράσεις της ινσουλίνης και της γλυκαγόνης. Οι κατεχολαμίνες επινεφρίνη και νορεπινεφρίνη (που εκκρίνονται σε απάντηση στα νευρικά σήματα) διαδραματίζουν υποστηρικτικό ρόλο.

20 Η ινσουλίνη είναι μια πεπτιδική ορμόνη που παράγεται από τα κύτταρα β των νησιδίων Langerhans του παγκρέατος Η έκκριση της ινσουλίνης από τα κύτταρα β του παγκρέατος συσχετίζεται με την απελευθέρωση της γλυκαγόνης από τα κύτταρα α του παγκρέατος. Η αύξηση της γλυκόζης του αίματος μετά από κατανάλωση γεύματος πλούσιου σε υδατάνθρακες, αποτελεί το πρωταρχικό ερέθισμα για την έκκριση ινσουλίνης. Η πρόσληψη πρωτεϊνών προκαλεί μια παροδική αύξηση στα επίπεδα των αμινοξέων στο αίμα (όπως αργινίνη). Η αύξηση αυτή ενισχύει την έκκριση της ινσουλίνης.

21 Μεταβολικές δράσεις της ινσουλίνης Η ινσουλίνη προάγει την αποθήκευση του γλυκογόνου, των τριγλυκερολών και των πρωτεϊνών, ενώ αντίθετα, αναστέλλει την κινητοποίηση τους. Επιδράσεις στο μεταβολισμό των υδατανθράκων. Ηπαρ, Μυικός Ιστός, Λιπώδης ιστός στο μεταβολισμό των λιπιδίων στην πρωτεΐνική σύνθεση

22 Αναστολή της έκκρισης ινσουλίνης Η σύνθεση και έκκριση της ινσουλίνης μειώνονται σε συνθήκες έλλειψης καυσίμων καθώς και σε περιόδους φυσιολογικού στρές (πχ, λοιμώξεις, υποξία, και έντονη άσκηση)..

23 Η γλυκαγόνη είναι πεπτιδική ορμόνη που εκκρίνεται από τα κύτταρα α των παγκρεατικών νησιδίων του Langerhans. Προάγει τη διατήρηση των επιπέδων γλυκόζης στο αίμα ενεργοποιώντας τη διάσπαση του γλυκογόνου και τη γλυκονεογένεση στο ήπαρ

24 Διέγερση της έκκρισης γλυκαγόνης Χαμηλά επίπεδα γλυκόζης στο αίμα. Μετά από ολονύχτια ή παρατεταμένη νηστεία, τα αυξημένα επίπεδα γλυκαγόνης προλαμβάνουν την υπογλυκαιμία. Κατεχολαμίνες: Αυξημένα επίπεδα επινεφρίνης ή νορεπινεφρίνης οδηγούν στη διέγερση της απελευθέρωσης της γλυκαγόνης.

25 Αναστολή της έκκρισης γλυκαγόνης Η έκκριση γλυκαγόνης μειώνεται σημαντικά από τα αυξημένα επίπεδα γλυκόζης στο αίμα και από την ινσουλίνη. Ως γνωστόν, η γλυκόζη και η ινσουλίνη αυξάνονται μετά από πρόσληψη γλυκόζης ή κατανάλωση γεύματος πλούσιου σε υδατάνθρακες

26 Μεταβολικές δράσεις της γλυκαγόνης Μεταβολισμός των υδατανθράκων: Η ενδοφλέβια χορήγηση γλυκαγόνης οδηγεί σε άμεση αύξηση των επιπέδων της γλυκόζης στο αίμα. Αυτό είναι αποτέλεσμα της διάσπασης του γλυκογόνου του ήπατος και της αύξηση της γλυκονεογένεσης. Μεταβολισμός των λιπιδίων. Αναστολή της σύνθεσης των λιπαρών οξέων μέσω της φωσφορυλίωσης της καρβοξυλάσης του ακετυλο-coa. Μεταβολισμός των πρωτεϊνών: Η γλυκαγόνη αυξάνει την πρόσληψη αμινοξέων από το ήπαρ που παρέχονται από τους μύες, με αποτέλεσμα να αυξάνεται η διαθεσιμότητα αλυσίδων άνθρακα για τη γλυκονεογένεση. Ως συνέπεια, τα επίπεδα των αμινοξέων στο αίμα μειώνονται.

27 Τα επίπεδα γλυκόζης στο αίμα ρυθμίζονται απο τη σχέση ινσουλίνης/γλυκαγόνης

28 Η έκκριση γλυκαγόνης και επινεφρίνης είναι πολύ σημαντική για την άμεση και μικρής διάρκειας ρύθμιση των επιπέδων της γλυκόζης στο αίμα. Η γλυκαγόνη διεγείρει την αποικοδόμηση του γλυκογόνου και τη γλυκονεογένεση στο ήπαρ. Η επινεφρίνη προάγει την αποικοδόμηση του γλυκογόνου και τη λιπόλυση, αναστέλει την έκκριση ινσουλίνης, και αναστέλει την πρόσληψη γλυκόζης στους περιφερικούς ιστούς. Η επινεφρίνη διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στην υπογλυκαιμία όταν η έκκριση γλυκαγόνης είναι ανεπαρκής. Η κορτιζόλη και η αυξητική ορμόνη είναι λιγότερο σημαντικές για την άμεση διατήρηση της συγκέντρωσης γλυκόζης στο αίμα. Παίζουν ρόλο στη μακροχρόνια ρύθμιση του μεταβολισμού της γλυκόζης (μεταγραφικό επίπεδο).

29 Χαρακτηρίζεται από ΥΠΟΓΛΥΚΑΙΜΙΑ 1) επίπεδα γλυκόζης στο αίμα μικρότερα από 40mg/dl 2) συμπτώματα στο κεντρικό νευρικό σύστημα 3) συμπτώματα που εξαλείφονται σε μερικά λεπτά μετά τη χορήγηση γλυκόζης. Η υπογλυκαιμία αποτελεί μια ιατρικά επείγουσα κατάσταση καθώς το κεντρικό νευρικό σύστημα έχει απόλυτη ανάγκη για συνεχή παροχή γλυκόζης μέσω της κυκλοφορίας του αίματος. Οι πιο σημαντικές ορμονικές αλλαγές που αντιμετωπίζουν την υπογλυκαιμία είναι η αύξηση της γλυκαγόνης και των κατεχολαμινών, σε συνδυασμό με μειωμένη απελευθέρωση ινσουλίνης.

30 Επιπτώσεις Σοβαρής Υπογλυκαιμίας Αιφνίδιος Θάνατος Κώμα Σπασμοί Διαταραχές νοητικής Λειτουργίας Αγγειακά εγκεφαλικά επεισόδια Καρδιακές αρρυθμίες Ισχαιμικά καρδιακά επεισόδια Υποθερμία

31 Στην υπογλυκαιμία παρατηρούνται συμπεριφορές ανάλογες με αυτές που παρατηρούνται μετά από δηλητηρίαση από αλκοόλ, όπως παραισθήσεις, μειωμένη δυνατότητα κριτικής σκέψης, επιθετικότητα.

32 Τύποι υπογλυκαιμίας 1. ινσουλίνο-επαγώμενη (ασθενείς που λαμβάνουν θεραπεία ινσουλίνης) 2. μεταγευματική ή αντιδραστική υπογλυκαιμία (προκαλείται από υπερβολική απελευθέρωση ινσουλίνης ) 3. υπογλυκαιμία νηστείας 4. Συνδεόμενη με κατανάλωση αλκοόλ

33 Γιατί η υπερβολική κατανάλωση αλκοόλ μπορεί να οδηγήσει σε α) υπογλυκαιμία β) λιπώδες ήπαρ γ) καταστροφή του ήπατος? 1 Ο μεταβολισμός της αλκοόλης 2 3

34 Α. Η αιθανόλη επηρεάζει δραστικά τις μεταβολικές διεργασίες του ήπατος διότι συσσωρεύεται NADH. Α. Συσσώρευση NADH (αντίδραση 1) με αποτέλεσμα: 1. ΑΝΑΣΤΟΛΗ ΤΗΣ ΟΞΕΙΔΩΣΗΣ ΓΑΛΑΚΤΙΚΟΥ ΣΕ ΠΥΡΟΣΤΑΦΥΛΙΚΟ με συνέπεια: - ΣΥΣΣΩΡΕΥΣΗ ΓΑΛΑΚΤΙΚΟΥ και οξέωση - ΑΝΑΣΤΟΛΗ ΤΗΣ ΓΛΥΚΟΝΕΟΓΕΝΕΣΗΣ και υπογλυκαιμία. 2. ΑΝΑΣΤΟΛΗ ΤΗΣ ΟΞΕΙΔΩΣΗΣ ΛΙΠΑΡΩΝ ΟΞΕΩΝ και ΕΠΑΓΩΓΗ ΤΗΣ ΣΥΝΘΕΣΗΣ ΤΟΥΣ ΣΤΟ ΗΠΑΡ με συνέπεια: - ΣΥΣΣΩΡΕΥΣΗ ΤΡΙΑΚΥΛOΓΛΥΚΕΡΟΛΩΝ που οδηγεί σε ΛΙΠΩΔΕΣ ΗΠΑΡ

35 Β. Η αιθανόλη επηρεάζει δραστικά τις μεταβολικές διεργασίες του ήπατος διότι συσσωρεύεται ακεταλδεύδη. To oξικό οξύ μετατρέπεται σε ακετυλο-coa στο ήπαρ (αντίδραση 3). Ομως η είσοδος του ακετυλο-coa στο κύκλο του κιτρικού οξέος παρεμποδίζεται από την υψηλή συγκέντρωση NADH (αναστολή της ισοκιτρικής και α-κετογλουταρικής αφυδρογονάσης) με συνέπεια τη ΣΥΣΣΩΡΕΥΣΗ ΑΚΕΤΑΛΔΕΥΔΗΣ ΣΤΟ ΗΠΑΡ που αντιδρά και καταστρέφει πρωτεΐνες του ήπατος.

36 Γ. Η αιθανόλη επηρεάζει δραστικά τις μεταβολικές διεργασίες του ήπατος διότι επάγεται το μικροσωμικό σύστημα οξείδωσης της αιθανόλης. Ο μεταβολισμός της αιθανόλης σε ακεταλδεύδη και οξικό επάγει το μικροσωμικό σύστημα οξείδωσηςαιθανόλης (Ethanol inducible microsomal ethanol-oxidizing system (MEOS), που χρησιμοποιεί το σύστημα του κυτοχρώματος P450 και δημιουργεί ελεύθερες ρίζες, που καταστρέφουν ιστούς και βιομόρια

37 Δ. Η αιθανόλη επηρεάζει δραστικά τις μεταβολικές διεργασίες του ήπατος και προκαλεί ηπατικές βλάβες. To ήπαρ καταστρέφεται Σε τρία διακριτά στάδια: - Ανάπτυξη λιπώδους ήπατος (Fatty Liver) - Αλκοολική ηπατίτιδα μερικός κυτταρικός θάνατος - Κίρρωση- μη αναστρέψιμη βλάβη που αναστέλλει πολλές ηπατικές βιοχημικές λειτουργίες, όπως τη μετατροπή αμμωνίας σε ουρία. Η αμμωνία είναι τοξική για το νευρικό σύστημα και μπορεί να προκαλέσει κώμα και θάνατο.

38 Μεταβολικοί αλληλοσυσχετισμοί Κύκλος ασιτίας-σίτισης Δίαιτα Ασκηση Σακχαρώδης διαβήτης τύπου ΙΙ

39 ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ ΤΗΣ ΤΡΟΦΗΣ Φάση απορρόφησης (2-4 h μετά το γεύμα). σχεδόν όλοι οι ιστοί χρησιμοποιούν γλυκόζη σαν καύσιμο. Οι μεταβολικές αποκκρίσεις αφορούν σε αλλαγές στο μεταβολισμό του ήπατος, του λιπώδους ιστού, των σκελετικών μυών και του εγκεφάλου.

40 ΗΠΑΡ: ΚΕΝΤΡΟ ΚΑΤΑΝΟΜΗΣ ΘΡΕΠΤΙΚΩΝ ΣΥΣΤΑΤΙΚΩΝ Κατά τη φάση της απορρόφησης, το ήπαρ προσλαμβάνει υδατανθράκες, λιπίδια, και τα περισσότερα αμινοξέα. Αυτά τα θρεπτικά συστατικά μεταβολίζονται, και είτε αποθηκεύονται είτε διοχετεύονται σε άλλους ιστούς.

41 Η ροή των μεταβολικών μονοπατιών ελέγχεται από τέσσερις μηχανισμούς διαθεσιμότητα των υποστρωμάτων αλλοστερική ρύθμιση των ενζύμων ομοιοπολικές τροποποιήσεις των ενζύμων επαγωγή/αναστολή της σύνθεσης ενζύμων κυρίως μέσω της ρύθμισης της μεταγραφής.

42 ΗΠΑΡ: ΚΕΝΤΡΟ ΚΑΤΑΝΟΜΗΣ ΘΡΕΠΤΙΚΩΝ ΣΥΣΤΑΤΙΚΩΝ Κατά τη φάση της απορρόφησης, το ήπαρ προσλαμβάνει υδατανθράκες, λιπίδια, και τα περισσότερα αμινοξέα. Αυτά τα θρεπτικά συστατικά μεταβολίζονται, και είτε αποθηκεύονται είτε διοχετεύονται σε άλλους ιστούς.

43 Α. Μεταβολισμός των υδατανθράκων Αυξημένη φωσφορυλίωση της γλυκόζης. Η γλυκοκινάση έχει υψηλό Km για τη γλυκόζη Αυξημένη σύνθεση γλυκογόνου. Η μετατροπή της 6-φωσφορικής γλυκόζης σε γλυκογόνο ευνοείται από την ενεργοποίηση της συνθάσης του γλυκογόνου Αυξημένη δραστηριότητα του μονοπατιού των φωσφορικών πεντοζών. Αυξημένη γλυκόλυση: Στο ήπαρ, η γλυκόλυση είναι σημαντική μόνο κατά τη διάρκεια της φάσης απορρόφησης μετά από κατανάλωση γεύματος πλούσιου σε υδατάνθρακες. Επάγεται από την αυξημένη αναλογία ινσουλίνης/γλυκαγόνου που έχει ως αποτέλεσμα αυξημένη ποσότητα ρυθμιστικών ενζύμων της γλυκόλυσης: (γλυκοκινάση, φωσφοφρουκτοκινάση-1, και κινάση του πυροσταφυλικού οξέος). Το ακετυλο-coa χρησιμοποιείται είτε ως υπόστρωμα για τη σύνθεση των λιπαρών οξέων είτε οξειδώνεται για ενέργεια στον κύκλο του κιτρικού οξέος. Μειωμένη παραγωγή γλυκόζης. Η πυροσταφυλική καρβοξυλάση, που καταλύει το πρώτο στάδιο της γλυκονεογένεσης, είναι ανενεργή λόγω των χαμηλών επιπέδων του ακετυλο-coa, του αλλοστερικού της ενεργοποιητή. Η αποικοδόμηση του γλυκογόνου αναστέλεται.

44 B. Μεταβολισμός του λίπους Αυξημένη σύνθεση λιπαρών οξέων. Η σύνθεση των λιπαρών οξέων, είναι μία κυτταροπλασματική διαδικασία που ευνοείται στην περίοδο απορρόφησης από τη διαθεσιμότητα των υποστρωμάτων ακετυλο-coa (από το μεταβολισμό της γλυκόζης και των αμινοξέων), ΝΑDP, και από την ενεργοποίηση της καρβοξυλάσης του ακετυλο- CoA, (ενεργοποιείται από αποφωσφορυλίωση καθώς και από την παρουσία του κιτρικού). Αυξημένη σύνθεση των τριακυλογλυκερολών. Τα ακυλο-coa των λιπαρών οξέων είναι διαθέσιμα τόσο από de novo σύνθεση όσο και από την υδρόλυση των υπολειμάτων των χυλομικρών. Η 3-φωσφορική γλυκερόλη, παρέχεται από τη γλυκόλυση.

45 ΛΙΠΩΔΗΣ ΙΣΤΟΣ: Η ΑΠΟΘΗΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Ο μεταβολισμός των υδατανθράκων Είσοδος της γλυκόζης στα λιποκύτταρα μέσω GLUT-4. Η γλυκόζη φωσφορυλιώνεται από την εξoκινάση. Αυξημένη γλυκόλυση: Η αυξημένη διαθεσιμότητα της γλυκόζης έχει ως αποτέλεσμα ενισχυμένο ρυθμό γλυκόλυσης. Επίσης παρέχει 3-φωσφορική γλυκερόλη για τη σύνθεση των τριγλυκερολών. Ο λιπώδης ιστός δεν περιέχει κινάση της γλυκερόλης. Αυξημένη δραστηριότητα του μονοπατιού των φωσφορικών πεντοζών για σύνθεση NADP..

46 Γ. Μεταβολισμός των αμινοξέων Αυξημένη αποικοδόμηση των αμινοξέων. Τα πλεονάζοντα αμινοξέα δεν αποθηκεύονται. Απελευθερώνονται στο αίμα για άλλους ιστούς, για τη σύνθεση πρωτεϊνών ή απαμινώνονται, με αποτέλεσμα οι καρβοξυλικοί σκελετοί τους να αποικοδομούνται από το ήπαρ σε πυροσταφυλικό οξύ, σε ακετυλο-coa, ή σε ενδιάμεσα μόρια του κύκλου του κιτρικού οξέος. Αυτοί οι μεταβολίτες μπορούν να οξειδωθούν ή να χρησιμοποιηθούν για τη σύνθεση των λιπαρών οξέων. Αυξημένη σύνθεση πρωτεινών. Συμβαίνει παροδική αύξηση των ηπατικών πρωτεινών.

47 ΣΚΕΛΕΤΙΚΟΙ ΜΥΕΣ ΣΕ ΑΝΑΠΑΥΣΗ Στη φάση σίτισης, οι μύες προσλαμβάνουν γλυκόζη μέσω του GLUT-4 (για ενέργεια και σύνθεση του γλυκογόνου) και αμινοξέα (για ενέργεια και σύνθεση των πρωτεϊνών). Αυξημένη μεταφορά γλυκόζης Αυξημένη σύνθεση γλυκόζης Τα λιπαρά οξέα είναι δευτερογενούς σημασίας ως καύσιμο για τον μύ σε ανάπαυση κατά τη διάρκεια της φάσης σίτισης, όπου η γλυκόζη είναι η πρωταρχική πηγή ενέργειας. Αυξημένη σύνθεση πρωτεϊνών Αύξηση στην πρόσληψη των αμινοξέων διακλαδισμένης αλυσίδας

48 Σύνοψη μεταβολικών αλληλοσυσχετισμών στη Κατάσταση σίτισης

49 Αρχικό στάδιο νηστείας Η συγκέντρωση γλυκόζης στο αίμα ελαττώνεται προκαλώντας ελάττωση στην έκκριση ινσουλίνης και αύξηση της έκκρισης γλυκαγόνης από τα κύτταρα α του πανγκρέατος Η γλυκαγόνη σηματοδοτεί την κατάσταση πείνας στοχεύοντας κυρίως στο ήπαρ. Eνεργοποιεί την αποικοδόμηση και αναστέλλει τη σύνθεση γλυκογόνου Eνεργοποιεί τη γλυκονεογένεση στο ήπαρ, αρα μεγάλες ποσότητες γλυκόζης απελευθερώνονται στη κυκλοφορία για να διατηρήσουν τη συγκέντρωση γλυκόζης στο αίμα σε επαρκή επίπεδα Αναστέλλει τη σύνθεση λιπαρών οξέων.

50 Περίοδος επανασίτισης (πρωινό γεύμα) Τα λίπη καταβολίζονται όπως και μετά από ένα κανονικό γεύμα. Η γλυκόζη του αίματος ΔΕΝ απορροφάται από το ήπαρ, αλλά από περιφερειακούς ιστούς. Αντίθετα το ήπαρ συνεχίζει να συνθέτει γλυκόζη αποθηκεύοντας γλυκογόνο. Εάν το ήπαρ αποθηκεύσει επαρκώς γλυκογόνο και η συγκέντρωση γλυκόζης συνεχίζει να αυξάνεται, τότε το ήπαρ αρχίζει να συνθέτει λιπαρά οξέα από την περίσσεια γλυκόζης.

51 Παρατεταμένη ασιτία Προτεραιότητες: Παροχή επαρκούς γλυκόζης στον εγκέφαλο και προστασία πρωτεϊνών. Κινητοποίηση τριακυλογλυκερολών του λιπώδους ιστού, γλυκονεογένεση στο ήπαρ, μεταβολισμός λιπαρών οξέων στον μυϊκό ιστό. Σύνθεση κετονοσωμάτων από το ήπαρ, απελευθέρωση προς εγκέφαλο και καρδιά (μετά από εβδομάδες είναι το κύριο καύσιμο του εγκεφάλου) Μετά την εξάντληση των αποθεμάτων αρχίζει τριακυλογλυκερολών αποικοδόμηση πρωτεινών που οδηγεί σε δυσλειτουργία καρδιάς, ήπατος και νεφρών και τελικά στο θάνατο

52 Παρατεταμένη ασιτία Συντίθεται γλυκόζη. Το λίπος χρησιμοποιείται για την παραγωγή κετονοσωμάτων για την παροχή ΑΤΡ που απαιτείται για τη σύνθεση γλυκόζης.

53 Μηχανισμοί που εμπλέκονται στην αλλαγή του μεταβολισμού ήπατος μεταξύ καταστάσεων σίτισης-στέρησης τροφής Διαθεσιμότητα υποστρωμάτων Αλλοστερικοί τροποποιητές Ομοιοπολική ρύθμιση ενζύμων-κλειδιά Μεταβολές στις συγκεντρώσεις ενζύμωνκλειδιά

54 Η αύξηση του AMP ενεργοποιεί αλλοστερικά τη φωσφορυλάση του γλυκογόνου, την PFK1 και την ΑΜΡΚ (οξείδωση των λιπαρών οξέων και γλυκόλυση). Ασκηση Το γαλακτικό οξύ συσσωρεύεται διότι η διάσπαση γλυκόζης υπερισχύει της σύνθεση γλυκόζης. Η ΑΜΡΚ αναστέλει την καρβοξυλάση του ακετυλο- CoA (δεν συντίθενται λιπαρά οξέα).

55 Η επιλογή των καυσίμων κατά την άσκηση καθορίζεται από την ένταση και τη διάρκεια της δραστηριότητας. Η ταχύτητα θα εξαρτηθεί από το ρυθμό παραγωγής ATP 1. Αγώνας δρόμου 100μ: Χρησιμοποιείται το υπάρχον ATP, η αναερόβια γλυκόλυση του μυικού γλυκογόνου προς γαλακτικό και η φωσφορική κρεατίνη που αναγεννά ATP σε έντονες μυικές συστολές διάρκειας 5-6 sec. 2. Αγώνας δρόμου 1000μ: Τελεία οξείδωση μυϊκού γλυκογόνου προς CO2 (χαμηλότερος ρυθμός παραγωγής ATP) 3. Μαραθώνιος : Τελεία οξείδωση μυϊκού και ηπατικού γλυκογόνου και τελεία οξείδωση λιπαρών οξέων από τον λιπώδη ιστό προς CO2 (ακόμη χαμηλότερος ρυθμός παραγωγής ATP) Χαμηλή συγκέντρωση γλυκόζης στο αίμα -> υψηλή γλυκαγόνη / χαμηλή ινσουλίνη ->μετακίνηση λιπαρών οξέων στο μυικό ιστό, β- οξείδωση -> Ac-CoA

56 Σακχαρώδης διαβήτης Τύπου Ι: Ινσουλινο-εξαρτώμενος, νεανικός, αυτόάνοσος Τύπου ΙΙ: Aνθεκτικότητα στην ινσουλίνη Χαρακτηρίζεται από: υψηλή συγκέντρωση γλυκόζης στο αίμα, που αποβάλλεται στα ούρα υπερπαραγωγή γλυκόζης από το ήπαρ κατανάλωση λιπών παρά υδατανθράκων παραγωγή κετονοσωμάτων και αδυναμία των νεφρών να διατηρούν οξεοβασική ισορροπία Ελάττωση του ph στο αίμα, αφυδάτωση και κώμα

57 Διαβήτης τύπου 1 Συνήθως εμφανίζεται στην παιδική ηλικία. Η σχέση ινσουλίνης / γλυκαγόνης είναι χαμηλή και το ήπαρ κάνει πάντα γλυκονεογένεση και κετογένεση και τα επίπεδα των λιπαρών οξέων είναι υψηλά. Ανεξέλεγκτη λιπόλυση στον λιπώδη ιστό και μειωμένη λιπογένεση. Πρωτεόλυση στους σκελετικούς μύες. Ο GLUT4 παραμένει εντός των κυττάρων (σε μυ και λιπώδη ιστό ). Υπεργλυκαιμία στη κατάσταση σίτισης. Χαμηλή ενεργότητα λιποπρωτεϊνικής λιπάσης στον λιπώδη

58 Διαβήτης τύπου 1 Ανεξέλεγκτη λιπόλυση. Πρωτεόλυση στους σκελετικούς μύες. Υπεργλυκαιμία στη κατάσταση σίτισης

59 ΜΠΟΡΟΥΜΕ ΝΑ ΠΕΤΥΧΟΥΜΕ ΑΙΩΝΙΑ ΥΓΕΙΑ ΚΑΙ ΖΩΤΙΚΌΤΗΤΑ? You ll live longer and you ll be healthier too. Because there s nothing in the world like eating moderately to live a long life. Anonymous, «The Life of Lazarillo de Tormes and of His Fortunes and Adversities» (1554).

60 Θερμιδικός περιορισμός (CR) Ο θερμιδικός περιορισμός αυξάνει τη μακροζωία στους περισσότερους οργανισμούς-μοντέλα αλλά και στον άνθρωπο. Υπάρχει βιοχημική εξήγηση για τα αποτελέσματα του θερμιδικού περιορισμού στους οργανισμούς.