Anatomie a fyziologie II

Jídlo přijímáte pravidelně během dne; Vaše orgány, zejména mozek, však potřebují nepřetržitý přísun glukózy. Jak tělo uspokojuje tuto neustálou potřebu energie? Vaše tělo zpracovává snědenou potravu jednak proto, aby ji okamžitě využilo, ale také, což je důležité, aby si ji uložilo jako energii pro pozdější potřeby. Pokud by neexistoval způsob ukládání přebytečné energie, museli byste jíst neustále, abyste uspokojili energetické potřeby. Existují odlišné mechanismy, které usnadňují ukládání energie a zpřístupňují uloženou energii v době hladovění a hladovění.

Vstřebávací stav

Vstřebávací stav neboli stav nasycení nastává po jídle, kdy vaše tělo tráví potravu a vstřebává živiny (katabolismus převyšuje anabolismus). Trávení začíná v okamžiku, kdy vložíte jídlo do úst, protože potrava se rozkládá na jednotlivé složky, které se vstřebávají ve střevě. Trávení sacharidů začíná v ústech, zatímco trávení bílkovin a tuků začíná v žaludku a tenkém střevě. Složky těchto sacharidů, tuků a bílkovin jsou transportovány přes střevní stěnu a dostávají se do krevního oběhu (cukry a aminokyseliny) nebo do lymfatického systému (tuky). Ze střev je tyto systémy dopraví do jater, tukové tkáně nebo svalových buněk, které je zpracují a využijí nebo uloží energii.

V závislosti na množství a druhu přijatých živin může stav vstřebávání přetrvávat až 4 hodiny. Požití potravy a zvýšení koncentrace glukózy v krevním řečišti stimuluje beta buňky slinivky břišní k uvolnění inzulínu do krevního řečiště, kde iniciuje vstřebávání glukózy z krve jaterními hepatocyty a tukovými a svalovými buňkami. Po vstupu do těchto buněk se glukóza okamžitě přemění na glukóza-6-fosfát. Tím se vytvoří koncentrační gradient, kdy je hladina glukózy v krvi vyšší než v buňkách. To umožňuje, aby se glukóza dále přesouvala z krve do buněk, kde je potřebná. Inzulin také stimuluje ukládání glukózy ve formě glykogenu v játrech a svalových buňkách, kde může být využita pro pozdější energetické potřeby organismu. Inzulin také podporuje syntézu bílkovin ve svalech. Jak uvidíte, svalové bílkoviny mohou být katabolizovány a použity jako palivo v době hladovění.

Pokud je energie vynaložena krátce po jídle, tuky a cukry, které byly právě přijaty, budou okamžitě zpracovány a použity na energii. Pokud se tak nestane, přebytečná glukóza se uloží jako glykogen v játrech a svalových buňkách nebo jako tuk v tukové tkáni; přebytečný tuk ze stravy se rovněž uloží jako triglyceridy v tukové tkáni. Obrázek 1 shrnuje metabolické procesy probíhající v těle během absorpčního stavu.

Postabsorpční stav

Postabsorpční stav neboli stav lačnění nastává, když je potrava strávena, vstřebána a uložena. Běžně se postíte přes noc, ale i vynechání jídla během dne uvádí tělo do postabsorpčního stavu. Během tohoto stavu se tělo musí zpočátku spoléhat na uložený glykogen. Hladina glukózy v krvi začne klesat, protože je vstřebávána a využívána buňkami. V reakci na pokles glukózy klesá také hladina inzulínu. Ukládání glykogenu a triglyceridů se zpomaluje. Vzhledem k nárokům tkání a orgánů se však hladina glukózy v krvi musí udržovat v normálním rozmezí 80-120 mg/dl. V reakci na pokles koncentrace glukózy v krvi se z alfa buněk slinivky břišní uvolňuje hormon glukagon. Glukagon působí na jaterní buňky, kde inhibuje syntézu glykogenu a stimuluje odbourávání uloženého glykogenu zpět na glukózu. Tato glukóza se uvolňuje z jater, aby ji využily periferní tkáně a mozek. V důsledku toho se začne zvyšovat hladina glukózy v krvi. V játrech také začne probíhat glukoneogeneze, která nahradí glukózu spotřebovanou periferními tkáněmi.

Po požití potravy se tuky a bílkoviny zpracovávají tak, jak bylo popsáno dříve; zpracování glukózy se však trochu mění. Periferní tkáně přednostně vstřebávají glukózu. Játra, která normálně glukózu vstřebávají a zpracovávají, tak po delším půstu nečiní. Glukoneogeneze, která probíhala v játrech, bude po půstu pokračovat, aby nahradila zásoby glykogenu, které byly v játrech vyčerpány. Po doplnění těchto zásob se přebytečná glukóza, kterou játra vstřebají, přemění na triglyceridy a mastné kyseliny k dlouhodobému uložení. Obrázek 2 shrnuje metabolické procesy probíhající v těle během postabsorpčního stavu.

Hladovění

Když je tělo delší dobu bez výživy, přejde do „režimu přežití“. První prioritou pro přežití je zajistit dostatek glukózy neboli paliva pro mozek. Druhou prioritou je zachování aminokyselin pro bílkoviny. Proto tělo využívá ketony k uspokojení energetických potřeb mozku a dalších orgánů závislých na glukóze a k udržení bílkovin v buňkách. Protože hladina glukózy je během hladovění velmi nízká, v buňkách, které mohou využívat alternativní paliva, se glykolýza vypne. Například svaly přejdou z používání glukózy na používání mastných kyselin jako paliva. Jak již bylo vysvětleno, mastné kyseliny mohou být přeměněny na acetyl CoA a zpracovány prostřednictvím Krebsova cyklu za vzniku ATP. Pyruvát, laktát a alanin ze svalových buněk se nepřeměňují na acetyl CoA a nepoužívají se v Krebsově cyklu, ale jsou exportovány do jater, kde se používají k syntéze glukózy. Jak hladovění pokračuje a je potřeba více glukózy, může se uvolnit glycerol z mastných kyselin a použít se jako zdroj pro glukoneogenezi.

Po několika dnech hladovění se ketolátky stávají hlavním zdrojem paliva pro srdce a další orgány. Jak hladovění pokračuje, jsou k tvorbě ketolátek pro tělo využívány mastné kyseliny a zásoby triglyceridů. Tím se zabrání dalšímu odbourávání bílkovin, které slouží jako zdroj uhlíku pro glukoneogenezi. Jakmile jsou tyto zásoby zcela vyčerpány, uvolňují se bílkoviny ze svalů a rozkládají se pro syntézu glukózy. Celkové přežití závisí na množství tuků a bílkovin uložených v těle.

Přehled kapitol

Existují tři hlavní metabolické stavy organismu: absorpční (sytý), postabsorpční (nalačno) a hladovění. Během každého dne se váš metabolismus přepíná mezi absorpčními a postabsorpčními stavy. K hladovění dochází u obecně dobře živených jedinců velmi zřídka. Když je tělo nasycené, glukóza, tuky a bílkoviny se vstřebávají přes střevní membránu a dostávají se do krevního oběhu a lymfatického systému, kde jsou okamžitě využity jako palivo. Případný přebytek se ukládá pro pozdější fáze hladovění. Jakmile hladina glukózy v krvi stoupne, slinivka břišní uvolňuje inzulin, který stimuluje vychytávání glukózy hepatocyty v játrech, svalovými buňkami/vlákny a adipocyty (tukovými buňkami) a podporuje její přeměnu na glykogen. Jakmile nastane postabsorpční stav, hladina glukózy klesá a tomu odpovídá i pokles hladiny inzulínu. Klesající hladina glukózy vyvolá v pankreatu uvolňování glukagonu, který vypne syntézu glykogenu v játrech a stimuluje jeho odbourávání na glukózu. Glukóza se uvolňuje do krevního oběhu a slouží jako zdroj paliva pro buňky v celém těle. Pokud jsou zásoby glykogenu během hladovění vyčerpány, mohou být jako palivo využity alternativní zdroje, včetně mastných kyselin a bílkovin. Když se tělo po půstu opět dostane do absorpčního stavu, tuky a bílkoviny jsou stráveny a použity k doplnění zásob tuků a bílkovin, zatímco glukóza je zpracována a použita nejprve k doplnění zásob glykogenu v periferních tkáních a poté v játrech. Pokud není půst přerušen a začne se hladovět, během prvních dnů je glukóza vyrobená glukoneogenezí stále využívána mozkem a orgány. Po několika dnech se však z tuků vytvoří ketolátky, které slouží jako přednostní zdroj paliva pro srdce a další orgány, takže mozek může stále využívat glukózu. Jakmile jsou tyto zásoby vyčerpány, dojde nejprve ke katabolizaci bílkovin z orgánů s rychlým obratem, například střevní sliznice. Svaly budou ušetřeny, aby se zabránilo plýtvání svalovou tkání; tyto bílkoviny však budou použity, pokud nebudou k dispozici alternativní zásoby.

Samokontrola

Odpovězte na níže uvedené otázky, abyste zjistili, jak dobře rozumíte tématům probíraným v předchozí části.

Slovník

absorpční stav: nazývaný také stav nasycení; metabolický stav probíhající během několika prvních hodin po požití potravy, kdy tělo tráví potravu a vstřebává živiny
glykogenovou formu, kterou glukóza nabývá při ukládání

inzulínu: hormon vylučovaný slinivkou břišní, který stimuluje příjem glukózy do buněk

.