ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ ΝΗΣΤΙΚΟΥ ΚΑΙ ΤΡΑΦΕΝΤΟΣ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΥ Tον ανθρώπινο µεταβολισµό το χαρακτηρίζουν δύο στάδια. Tοπρώτοείναιηκατάστασητουοργανισµούµετά απόκάποιογεύµα, οπότετοαίµαείναιπλούσιοσε θρεπτικές ύλες από την τροφή και Τοδεύτεροηκατάστασητηςνηστείας, οπότεοι θρεπτικές και λοιπές ύλες µετακινούνται µεταξύ του ήπατος, του λιπώδους ιστού, των µυών και του εγκεφάλου. Eνώσταπρώταστάδιατηςζωήςτουοάνθρωπος έχει ανάγκη συνεχούς - θα έλεγε κανείς - πρόσληψης τροφής, καθώς µεγαλώνει καταλήγει τελικά να προσλαµβάνειτροφήσεαραιάχρονικάδιαστήµατα, δηλαδήσετρίατοπολύγεύµατατηνηµέρα.
Στη συνέχεια θα εξετασθεί πώς διαµορφώνονται οι δύο αυτές καταστάσεις στο µεταβολισµό.
Στο επόµενο σχήµα περιγράφονται το καθαρό αποτέλεσµα του µεταβολισµού του ήπατος, τωνµυώνκαιτουλιπώδουςιστού, µετάτογεύµακαι κατάτηνηστεία, οι µη αντιστρεπτές (ρυθµιστικές) αντιδράσεις και συνοψίζονται, συγχρόνως, οι δράσεις των διαφόρων ορµονών που εµπλέκονται στις µεταβολικές αυτές πορείες και των οποίων η δράση έχει ήδη αναφερθεί ξεχωριστά στο µεταβολισµό των υδατανθράκων, λιπών και πρωτεϊνών.
Τέλος, για καλύτερη κατανόηση της δράσης των ορµονών που αναφέρονται στο σχήµα συνοψίζονται στον επόµενο Πίνακα χρήσιµα δεδοµένα για τις ορµόνες αυτές.
Οι κυριότερες ορµόνες και η δράση τους. ορµόνη Τόπος έκκρισης αίτιο έκκρισης δράση Αυξητική (GH, σωµατοτροπίνη, STH) Αδενοϋπόφυση Εκκλυτικός παράγοντας Αύξηση ιστών, σύνθεση πρωτεϊνών, παραγωγή ενέργειας από κινητοποίηση λιπών (εξοικονόµηση γλυκόζης) Αδρεναλίνη, Νοραδρεναλίνη (επινεφρίνη νορ-επινεφρίνη) Μυελός επινεφριδίων Νευρικά ερεθίσµατα Κινητοποίηση λίπους µέσω camp, ενεργοποίηση γλυκογονόλυσης στο ήπαρ και µύες, ανενεργοποίησης της γλυκογονογένεσης µέσω camp,ελευθέρωση γλυκόζης από το ήπαρ, αύξηση της γλυκόζης στο αίµα, µείωση της χρησιµοποίησης της γλυκόζης στους µύες. Γλυκοκορτικοειδή Φλοιός επινεφριδίων (ACTH) Αδενοκορτι-κοτρόπος ορµόνη Παραγωγή γλυκόζης και γλυκογόνουαπόπρωτεΐνες, απελευθέρωσηαµινοξέων, ενεργοποίηση πρωτεϊνοσύνθεσης στο ήπαρ (για σύνθεση ενζύµων), παραγωγή ενέργειας από κινητοποίηση λίπους Ινσουλίνη β-κύτταρα νησίδων Langerhans παγκρέατος Υψηλά επίπεδα γλυκόζης στο αίµα έσµευση γλυκόζης και αµινοξέων του αίµατος από κύτταρα (αποταµίευσηγλυκογόνου), αύξησηπρωτεϊνοσύνθεσης, ενεργοποίηση λιπογένεσης Γλυκαγόνη α-κύτταρα νησίδων Langerhans παγκρέατος Χαµηλά επίπεδα γλυκόζης στο αίµα Γλυκογονόλυσηµέσωτου camp, γλυκονεογένεση, λιπόλυση µέσω camp, οξείδωση λιπαρώνοξέωνστοήπαρ, καταβολισµός πρωτεϊνών στο ήπαρ, αύξηση της έκκρισης της γλυκόζης από το ήπαρ, αύξηση της γλυκόζης του αίµατος.
Γιατηγλυκόζηπ.χ. µετάαπόέναγεύµαοµεταβολισµόςτηςολοκληρώνεταισεδύοτοπολύώρες. Συνεπώς η κατάσταση νηστείας, ως προς τη γλυκόζη, µε τρία γεύµατα την ηµέρα είναι 18 ώρες ή το 75% τηςζωής. Φαίνεται δηλαδή, ότι είναι απόλυτα απαραίτητο να βρεθούν άλλα καύσιµα κατά την κατάσταση της νηστείαςήµεάλλαλόγιανακαλυφθούνοιανάγκες του οργανισµού από εσωτερικές πηγές. Έτσι άλλοι ιστοί, όπως ο εγκέφαλος, ο φλοιός των επινεφριδίων και τα ερυθρά αιµοσφαίρια, έχουν µια σταθερή παροχή γλυκόζης (πολύ σηµαντικό γι αυτούς), ενώ στους υπόλοιπους ιστούς παρέχεται ενέργεια απόταλιπαράοξέατουλιπώδουςιστούκαιτα κετονικάσώµατααπότοήπαρ.
ηλαδή, κατάτηδιάρκειατουγεύµατοςκαιλίγο µετά από αυτό (µεταγευµατικά) οι ενεργειακές ανάγκες του οργανισµού καλύπτονται κυρίως από τη γλυκόζη ενώ κατά την κατάσταση νηστείας κυρίως από λιπαράοξέα, αµινοξέακαικετονικάσώµατα. Παρ ότιόµωςαυτόγίνεταισχεδόνσεόλουςτους ιστούς, ο κύριος µηχανισµός αποθήκευσης καυσίµων είναιάλλος. Έχουν δηµιουργηθεί εξειδικευµένες δεξαµενές µέσα στοσώµαπουείναιικανέςνααπορροφούνκαινα διατηρούνταπερισσεύµατα, ότανυπάρχουν. Σεπερίπτωσηέλλειψηςεξωγενώνθρεπτικώνυλών, οι αποθηκευµένες ύλες είναι διαθέσιµες για να αποσταλούν σε όλα τα σηµεία του σώµατος (αποµακρυσµένακαιµη).
Για κάθε µια από τις τρεις κύριες τάξεις θρεπτικών υλών υπάρχει και µια τέτοια δεξαµενή. Γιαταλιπαράείναιολιπώδηςιστός, µεµορφή αποθήκευσηςτατριγλυκερίδια. Γιατηγλυκόζητοήπαρ, µετηµορφήαποθήκευσης το γλυκογόνο και Γιατααµινοξέαοµυϊκόςιστός, µεµορφή αποθήκευσης τις πρωτεΐνες. Επίσηςτοήπαραποτελείγιαταελεύθερα αµινοξέα, µια µικρή µεν µεταβολική δεξαµενή αζώτου, αλλά µε υψηλή µεταβολική δραστηριότητα.
Tα συστατικά των τριών αυτών δεξαµενών βρίσκονται σε µια δυναµική κατάσταση όπου συνεχώς αποθηκεύονται ή κινητοποιούνται δηλαδή επικρατούν αµφίδροµες αντιδράσεις. Ηµετάπτωσηαπότηµιακατάστασηστηνάλλη εξαρτάταιµεναπότιςθρεπτικέςύλεςπουείναι διαθέσιµεςστονοργανισµό, αλλά προκαλείται από ορµόνες και σήµατα του νευρικού συστήµατος.
Στηµετάτογεύµακατάσταση, όταν το πάγκρεας εκκρίνει σε µεγαλύτερα ποσά ινσουλίνη και µικρότερα γλυκαγόνη, σε συνδυασµόµετηνπαρουσίαυποστρωµάτων, το καθαρό αποτέλεσµα είναι αναβολισµός. Αντίθετακατάτηνκατάστασητηςνηστείας, οπότε αντιστρέφεται ο λόγος ινσουλίνη/γλυκαγόνηστοπλάσµα, το αποτέλεσµα είναι κινητοποίηση των αποθεµάτων, για καύση σε διάφορες κοντινές και κυρίωςαποµακρυσµένεςπεριοχές.
H κινητοποίηση αυτή προκαλείται από ορισµένα µη αντιστρεπτά στάδια του µεταβολισµού στις δεξαµενές αυτές ως εξής: Ο λιπώδης ιστός δε διαθέτει το κατάλληλο ένζυµο (γλυκεροκινάση) για τη φωσφορυλίωση της γλυκερόλης, σεα-γλυκεροφωσφορικόοξύ. Kαθώς λοιπόν τα τριγλυκερίδια υδρολύονται σε λιπαρά οξέα και γλυκερόλη, δεν είναι δυνατή η επανεστεροποίηση των λιπαρών οξέων µε γλυκερόλη προς τριγλυκερίδια, αλλά αυτή µπορεί να γίνει µόνο µέσω του α-γλυκεροφωσφορικού οξέος και µάλιστα σε βαθµό που καθορίζεται από την ύπαρξη του α-γλυκεροφωσφορικού οξέος που προέρχεται αποκλειστικά από τη γλυκόλυση.
Κινητοποίηση που προκαλείται από ορισµένα µη αντιστρεπτά στάδια του µεταβολισµού στις δεξαµενές του Στοήπαρηύπαρξητουενζύµουφωσφατάση, που καταλύει µε µη αντιστρεπτό τρόπο την υδρόλυση της 6-φωσφογλυκόζης προς γλυκόζη, προκαλεί τη µη αντιστρεπτή απελευθέρωση γλυκόζης από την 6- φωσφο-γλυκόζη, που παράγεται συνεχώς από γλυκογονόλυσηήαπόγλυκονεογένεση. Το ήπαρ µπορεί ακόµα να παράγει γλυκόζη από φρουκτόζη ή γαλακτόζη και να µετατρέπει το γαλακτικόοξύπροςγλυκόζη, µετονκύκλοτου Coriκαιτην αλανίνη προς γλυκόζη µε τον κύκλο της αλανίνης. Στουςµύεςηκατάστασηνηστείαςδενευνοείτη βιοσύνθεση πρωτεϊνών από τα αµινοξέα, που συνεχώς προκύπτουν από την πρωτεόλυση και έτσι αυτάαπελευθερώνονται.
Kατά τη διάρκεια της κατάστασης της νηστείας επίσης, αποικοδοµούνται στο ήπαρ, ακόµα ταχύτερα, οι πρωτεΐνες, µεταξύ των οποίων είναι και αρκετά ένζυµα. Aπό τις τρεις τάξεις ενώσεων που αποθηκεύονται στον οργανισµό: Μόνο η δεξαµενή των λιπαρών οξέων (λιπώδης ιστός) έχει διαµορφωθεί έτσι από τη φύση ώστε αφ ενόςµενναµπορείνααποθηκεύει απεριόριστη (θεωρητικά) ποσότητα, αφ ετέρουδε, ναµπορείνατηναποδώσει χωρίςναβλάπτεταιδοµικάκαιλειτουργικά. εναποτελείµιανεκρήαποθήκη, αλλάµιαπολύ δυναµική, απόµεταβολικήάποψη, περιοχή.
Aπό τις τρεις τάξεις ενώσεων που αποθηκεύονται στον οργανισµό: Αντίθεταδενέχειπροβλεφθείαπότηφύση αποθήκευση περίσσειας αµινοξέων στον οργανισµό. Oι µυϊκοί ιστοί µπορούν να θεωρηθούν είτε απλώς σαν καταφύγιο αµινοξέων είτε σαν το φθηνότερο αντίτιµο που καταβάλει ο οργανισµός γιαναεπιζήσει, κατάτηδιάρκειατηςνηστείας, ξοδεύοντας τις πρωτεΐνες που περιέχει σε µεγαλύτερη ποσότητα και τις οποίες µπορεί ευκολότερανααναπληρώσει.
Aπό τις τρεις τάξεις ενώσεων που αποθηκεύονται στον οργανισµό: Για την περίπτωση της γλυκόζης υπάρχει µια ενδιάµεσηκατάσταση. Aποθηκεύεται σα γλυκογόνο κυρίως στο ήπαρ καισεποσοστό 45% τουβάρουςτουήπατος. Mπορεί να διατηρήσει την κανονική παροχή γλυκόζηςστοαίµαγια 67 ώρες. Σε συνθήκες πλήρους ασιτίας, αλλά επαρκούς πρόσληψηςνερού, τααποθέµατατουσώµατοςεπαρκούνγιανα διατηρήσουν τη ζωή για δύο περίπου µήνες.
Αριθµητικό παράδειγµα των µεταβολικών πορειών όπως διαµορφώνονται σε ενήλικα άνδρα µετά από παρατεταµένηνηστεία 24 hrsκαι 5-6 εβδοµάδων. Στηνπρώτηπερίπτωση (παρατεταµένηνηστεία 24 hrs), σαν ενέργεια χρησιµοποιείται κάθε ηµέρα ποσότητα 75 g πρωτεΐνης από το µυϊκό του σύστηµα και 160 g τριγλυκεριδίων από το λιπώδη ιστό.
Αριθµητικό παράδειγµα των µεταβολικών πορειών όπως διαµορφώνονται σε ενήλικα άνδρα µετά από παρατεταµένη νηστεία 24 hrs και 5-6 εβδοµάδων. Στη δεύτερη περίπτωση (παρατεταµένη νηστεία 5-6 εβδοµάδων), ο οργανισµός τροποποιεί τις πηγές ενέργειας του νευρικού συστήµατος ώστε να χρησιµοποιούνταικαιτακετονικάσώµατα, µειώνοντας έτσι το ποσό του µυϊκού ιστού που καταστρέφεται σε 20 g, για κάλυψη ενεργειακών αναγκών. Συγχρόνως όµως µειώνεται και η αποβολή αζώτου µε τη µορφή της ουρίας, ενώ υπερισχύει η αποβολή του αζώτου σαν αµµωνία. Συγκεκριµένα το άζωτο που αποβάλλεται µε τα ούραείναι 50% µεµορφήαµµωνίαςκαι 12% µε µορφήουρίας.
Αυτό γίνεται για να διατηρηθεί η οξεοβασική ισορροπία, λόγω της αυξηµένης ποσότητας των κετονικώνσωµάτων. Τα µεγαλύτερα ποσά αµµωνίας παράγονται στα νεφρά µε τη δράση της γλουταµινάσης στη γλουταµίνη. Ηγλουταµίνηκαιηαλανίνηείναιταδύοκύρια αµινοξέα που µεταφέρουν άζωτο από τους µύες κατά τον καταβολισµό των πρωτεϊνών σ αυτούς (κύκλοςγλυκόζης-αλανίνης). Αν δεν συνέβαινε αυτή η µεγάλη συγκέντρωση αµµωνίας στα ούρα, τότε τα υψηλά επίπεδα των κετονικών σωµάτων θα προκαλούσε σοβαρή κετοναιµία, καθώς επίσης και σηµαντικές απώλειες αλάτων, λόγω αποβολής τους µε τα κετονικά σώµατα.