Anatomi og fysiologi II

Du spiser med jævne mellemrum i løbet af dagen; men dine organer, især hjernen, har brug for en kontinuerlig tilførsel af glukose. Hvordan opfylder kroppen dette konstante behov for energi? Din krop bearbejder den mad, du spiser, både for at bruge den med det samme og, hvilket er vigtigt, for at lagre den som energi til senere behov. Hvis der ikke fandtes nogen metode til at lagre overskydende energi, ville du være nødt til at spise konstant for at opfylde energibehovet. Der findes forskellige mekanismer til at lette energilagring og til at gøre den lagrede energi tilgængelig i perioder med faste og sult.

Den absorberende tilstand

Den absorberende tilstand, eller den fodrede tilstand, opstår efter et måltid, når din krop fordøjer maden og absorberer næringsstofferne (katabolismen overstiger anabolismen). Fordøjelsen begynder i det øjeblik, du putter maden i munden, idet maden nedbrydes i sine bestanddele for at blive optaget gennem tarmen. Fordøjelsen af kulhydrater begynder i munden, mens fordøjelsen af proteiner og fedtstoffer begynder i maven og tyndtarmen. Kulhydraternes, fedtstoffernes og proteinernes bestanddele transporteres gennem tarmvæggen og kommer ind i blodbanen (sukkerstoffer og aminosyrer) eller i lymfesystemet (fedtstoffer). Fra tarmene transporterer disse systemer dem til leveren, fedtvævet eller muskelcellerne, som vil behandle og bruge eller lagre energien.

Afhængigt af de indtagne mængder og typer af næringsstoffer kan den optagelige tilstand vare i op til 4 timer. Indtagelsen af føde og stigningen i glukosekoncentrationen i blodbanen stimulerer pancreas betacellerne til at frigive insulin i blodbanen, hvor det sætter gang i optagelsen af blodglukose af leverhepatocytter og af fedt- og muskelceller. Når glukose er inde i disse celler, omdannes det straks til glukose-6-fosfat. Herved etableres der en koncentrationsgradient, hvor glukoseniveauet er højere i blodet end i cellerne. Dette gør det muligt for glukose at fortsætte med at bevæge sig fra blodet til de celler, hvor der er behov for det. Insulin stimulerer også oplagringen af glukose som glykogen i leveren og muskelcellerne, hvor det kan bruges til kroppens senere energibehov. Insulin fremmer også syntesen af protein i musklerne. Som du vil se, kan muskelprotein kataboliseres og bruges som brændstof i perioder med sult.

Hvis der udøves energi kort tid efter at have spist, vil de lige indtagne fedtstoffer og sukkerarter fra kosten blive forarbejdet og anvendt straks til energi. Hvis ikke, lagres det overskydende glukose som glykogen i leveren og muskelcellerne eller som fedt i fedtvævet; overskydende kostfedt lagres også som triglycerider i fedtvævet. Figur 1 opsummerer de metaboliske processer, der finder sted i kroppen under absorptionstilstanden.

Den postabsorptive tilstand

Den postabsorptive tilstand, eller fastetilstanden, opstår, når maden er blevet fordøjet, absorberet og lagret. Man faster normalt natten over, men hvis man springer måltider over i løbet af dagen, kommer kroppen også i den postabsorberende tilstand. I denne tilstand må kroppen i første omgang stole på lagret glykogen. Glukoseniveauet i blodet begynder at falde, efterhånden som det absorberes og bruges af cellerne. Som reaktion på faldet i glukose falder insulinniveauet også. Glykogen- og triglyceridlagringen bliver langsommere. På grund af vævets og organernes krav skal blodglukoseniveauet dog holdes inden for det normale område på 80-120 mg/dL. Som reaktion på et fald i blodglukosekoncentrationen frigives hormonet glukagon fra alfacellerne i bugspytkirtlen. Glukagon virker på levercellerne, hvor det hæmmer syntesen af glykogen og stimulerer nedbrydningen af det lagrede glykogen tilbage til glukose. Dette glukose frigives fra leveren til brug i de perifere væv og i hjernen. Som følge heraf begynder blodglukoseniveauet at stige. Glukoneogenese vil også begynde i leveren for at erstatte det glukose, der er blevet brugt af de perifere væv.

Efter indtagelse af mad behandles fedtstoffer og proteiner som beskrevet tidligere; glukosebehandlingen ændres dog en smule. De perifere væv optager fortrinsvis glukose. Leveren, som normalt absorberer og forarbejder glukose, vil ikke gøre det efter en længerevarende faste. Den glukoneogenese, der har været i gang i leveren, vil fortsætte efter fasten for at erstatte de glykogenlagre, der blev opbrugt i leveren. Når disse lagre er blevet fyldt op, vil overskydende glukose, der absorberes af leveren, blive omdannet til triglycerider og fedtsyrer med henblik på langtidsopbevaring. Figur 2 opsummerer de metaboliske processer, der finder sted i kroppen under den postabsorptive tilstand.

Sult

Når kroppen er frataget næring i en længere periode, går den i “overlevelsestilstand”. Den første prioritet for overlevelse er at sørge for nok glukose eller brændstof til hjernen. Den anden prioritet er bevarelse af aminosyrer til proteiner. Derfor bruger kroppen ketoner til at dække hjernens og andre glukoseafhængige organers energibehov og til at bevare proteiner i cellerne. Da glukoseniveauet er meget lavt under sult, vil glykolysen lukke ned i celler, der kan bruge alternative brændstoffer. F.eks. vil musklerne skifte fra at bruge glukose til fedtsyrer som brændstof. Som tidligere forklaret kan fedtsyrer omdannes til acetyl-CoA og behandles gennem Krebs-cyklusen for at fremstille ATP. Pyruvat, laktat og alanin fra muskelcellerne omdannes ikke til acetyl-CoA og anvendes i Krebs-cyklus, men eksporteres til leveren for at blive brugt i syntesen af glukose. Efterhånden som sult fortsætter, og der er behov for mere glukose, kan glycerol fra fedtsyrer frigøres og anvendes som kilde til glukoneogenese.

Efter flere dages sult bliver ketonlegemer den vigtigste brændstofkilde for hjertet og andre organer. Efterhånden som sulten fortsætter, bruges fedtsyrer og triglyceridlagre til at skabe ketoner til kroppen. Dette forhindrer den fortsatte nedbrydning af proteiner, der tjener som kulstofkilder til glukoneogenese. Når disse lagre er helt udtømt, frigøres proteiner fra musklerne og nedbrydes til glukosesyntese. Den samlede overlevelse er afhængig af mængden af fedt og protein, der er lagret i kroppen.

Kapitelgennemgang

Der er tre primære metaboliske tilstande i kroppen: absorptive (fodret), postabsorptive (fastende) og sult. I løbet af en given dag skifter dit stofskifte mellem absorptive og postabsorptive tilstande. Sulttilstande forekommer meget sjældent hos generelt velernærede personer. Når kroppen bliver fodret, absorberes glukose, fedtstoffer og proteiner gennem tarmmembranen og kommer ind i blodbanen og lymfesystemet for straks at blive brugt som brændstof. Et eventuelt overskud lagres til senere fastefaser. Når blodglukoseniveauet stiger, frigiver bugspytkirtlen insulin for at stimulere optagelsen af glukose af hepatocytter i leveren, muskelceller/fibre og adipocytter (fedtceller) og for at fremme omdannelsen til glykogen. Når den postabsorptive tilstand begynder, falder glukoseniveauet, og der sker et tilsvarende fald i insulinniveauet. De faldende glukoseniveauer udløser, at bugspytkirtlen frigiver glucagon for at slukke for glykogensyntesen i leveren og stimulere nedbrydningen til glukose. Glukosen frigives i blodbanen for at tjene som brændstofkilde for cellerne i hele kroppen. Hvis glykogendepoterne er opbrugt under faste, kan alternative kilder, herunder fedtsyrer og proteiner, omsættes og bruges som brændstof. Når kroppen igen går ind i absorptionstilstand efter faste, fordøjes fedtstoffer og proteiner og anvendes til at genopbygge fedt- og proteinlagrene, mens glukose forarbejdes og anvendes først til at genopbygge glykogenlagrene i de perifere væv og derefter i leveren. Hvis fasten ikke brydes, og sult begynder at indtræde, anvendes glukose produceret fra glukoneogenese i de første dage stadig af hjernen og organerne. Efter nogle få dage dannes der imidlertid ketonlegemer fra fedtstoffer og tjener som den foretrukne brændstofkilde for hjertet og andre organer, således at hjernen stadig kan bruge glukose. Når disse lagre er opbrugt, vil proteiner blive kataboliseret først fra de organer med hurtig omsætning, f.eks. tarmslimhinden. Muskler vil blive skånet for at forhindre spild af muskelvæv; disse proteiner vil dog blive brugt, hvis der ikke er alternative lagre til rådighed.

Selvkontrol

Svar på nedenstående spørgsmål for at se, hvor godt du forstår de emner, der blev behandlet i det foregående afsnit.

Glossar

absorptionstilstand: også kaldet fed-tilstand; den metaboliske tilstand, der opstår i de første timer efter indtagelse af føde, hvor kroppen fordøjer maden og optager næringsstofferne
glykogenform, som glukose antager, når det lagres

insulin: hormon udskilt af bugspytkirtlen, der stimulerer optagelsen af glukose i cellerne