Anatomía y fisiología II

Usted come periódicamente a lo largo del día; sin embargo, tus órganos, especialmente el cerebro, necesitan un suministro continuo de glucosa. Cómo satisface el cuerpo esta demanda constante de energía? El cuerpo procesa los alimentos que ingiere tanto para utilizarlos inmediatamente como, sobre todo, para almacenarlos como energía para demandas posteriores. Si no existiera un método para almacenar el exceso de energía, habría que comer constantemente para satisfacer la demanda energética. Existen distintos mecanismos para facilitar el almacenamiento de energía y para que la energía almacenada esté disponible durante los periodos de ayuno e inanición.

El estado de absorción

El estado de absorción, o estado de alimentación, se produce después de una comida cuando el cuerpo está digiriendo los alimentos y absorbiendo los nutrientes (el catabolismo supera al anabolismo). La digestión comienza en el momento en que te metes la comida en la boca, ya que los alimentos se descomponen en sus partes constituyentes para ser absorbidos a través del intestino. La digestión de los hidratos de carbono comienza en la boca, mientras que la de las proteínas y las grasas empieza en el estómago y el intestino delgado. Los componentes de estos hidratos de carbono, grasas y proteínas son transportados a través de la pared intestinal y entran en el torrente sanguíneo (azúcares y aminoácidos) o en el sistema linfático (grasas). Desde los intestinos, estos sistemas los transportan al hígado, al tejido adiposo o a las células musculares que procesarán y utilizarán, o almacenarán, la energía.

Dependiendo de las cantidades y tipos de nutrientes ingeridos, el estado de absorción puede prolongarse hasta 4 horas. La ingestión de alimentos y el aumento de las concentraciones de glucosa en el torrente sanguíneo estimulan a las células beta del páncreas para que liberen insulina en el torrente sanguíneo, donde se inicia la absorción de la glucosa en sangre por parte de los hepatocitos del hígado y de las células adiposas y musculares. Una vez dentro de estas células, la glucosa se convierte inmediatamente en glucosa-6-fosfato. Al hacer esto, se establece un gradiente de concentración en el que los niveles de glucosa son más altos en la sangre que en las células. Esto permite que la glucosa siga moviéndose desde la sangre hasta las células donde se necesita. La insulina también estimula el almacenamiento de glucosa en forma de glucógeno en el hígado y en las células musculares, donde puede utilizarse para las necesidades energéticas posteriores del organismo. La insulina también promueve la síntesis de proteínas en los músculos. Como se verá, la proteína muscular puede ser catabolizada y utilizada como combustible en tiempos de inanición.

Si se ejerce energía poco después de comer, las grasas y los azúcares de la dieta que se acaban de ingerir serán procesados y utilizados inmediatamente para obtener energía. Si no, el exceso de glucosa se almacena como glucógeno en el hígado y las células musculares, o como grasa en el tejido adiposo; el exceso de grasa dietética también se almacena como triglicéridos en los tejidos adiposos. La figura 1 resume los procesos metabólicos que tienen lugar en el organismo durante el estado de absorción.

El estado postabsortivo

El estado postabsortivo, o de ayuno, se produce cuando los alimentos han sido digeridos, absorbidos y almacenados. Comúnmente se ayuna durante la noche, pero saltarse las comidas durante el día pone al cuerpo en el estado postabsortivo también. Durante este estado, el cuerpo debe recurrir inicialmente al glucógeno almacenado. Los niveles de glucosa en la sangre comienzan a descender a medida que ésta es absorbida y utilizada por las células. En respuesta a la disminución de la glucosa, los niveles de insulina también descienden. El almacenamiento de glucógeno y triglicéridos se ralentiza. Sin embargo, debido a las demandas de los tejidos y órganos, los niveles de glucosa en sangre deben mantenerse en el rango normal de 80-120 mg/dL. En respuesta a un descenso de la concentración de glucosa en sangre, las células alfa del páncreas liberan la hormona glucagón. El glucagón actúa sobre las células del hígado, donde inhibe la síntesis de glucógeno y estimula la descomposición del glucógeno almacenado en glucosa. Esta glucosa se libera del hígado para ser utilizada por los tejidos periféricos y el cerebro. Como resultado, los niveles de glucosa en sangre comienzan a aumentar. La gluconeogénesis también comenzará en el hígado para reemplazar la glucosa que ha sido utilizada por los tejidos periféricos.

Después de la ingestión de alimentos, las grasas y las proteínas se procesan como se ha descrito anteriormente; sin embargo, el procesamiento de la glucosa cambia un poco. Los tejidos periféricos absorben preferentemente la glucosa. El hígado, que normalmente absorbe y procesa la glucosa, no lo hará después de un ayuno prolongado. La gluconeogénesis que ha estado en curso en el hígado continuará después del ayuno para reemplazar las reservas de glucógeno que se agotaron en el hígado. Después de reponer estas reservas, el exceso de glucosa absorbido por el hígado se convertirá en triglicéridos y ácidos grasos para su almacenamiento a largo plazo. La figura 2 resume los procesos metabólicos que tienen lugar en el organismo durante el estado postabsortivo.

Estarvación

Cuando el cuerpo se ve privado de alimento durante un periodo de tiempo prolongado, entra en «modo de supervivencia». La primera prioridad para la supervivencia es proporcionar suficiente glucosa o combustible para el cerebro. La segunda prioridad es la conservación de los aminoácidos para las proteínas. Por lo tanto, el cuerpo utiliza las cetonas para satisfacer las necesidades energéticas del cerebro y otros órganos dependientes de la glucosa, y para mantener las proteínas en las células. Debido a que los niveles de glucosa son muy bajos durante la inanición, la glucólisis se apagará en las células que pueden utilizar combustibles alternativos. Por ejemplo, los músculos pasarán de utilizar la glucosa a los ácidos grasos como combustible. Como se ha explicado anteriormente, los ácidos grasos pueden convertirse en acetil CoA y procesarse a través del ciclo de Krebs para producir ATP. El piruvato, el lactato y la alanina de las células musculares no se convierten en acetil CoA y se utilizan en el ciclo de Krebs, sino que se exportan al hígado para ser utilizados en la síntesis de glucosa. A medida que la inanición continúa y se necesita más glucosa, el glicerol de los ácidos grasos puede liberarse y utilizarse como fuente para la gluconeogénesis.

Después de varios días de inanición, los cuerpos cetónicos se convierten en la principal fuente de combustible para el corazón y otros órganos. A medida que la inanición continúa, los ácidos grasos y las reservas de triglicéridos se utilizan para crear cetonas para el cuerpo. Esto impide que se sigan descomponiendo las proteínas que sirven como fuentes de carbono para la gluconeogénesis. Una vez que estas reservas se agotan por completo, las proteínas de los músculos se liberan y se descomponen para la síntesis de glucosa. La supervivencia general depende de la cantidad de grasa y proteína almacenada en el cuerpo.

Repaso del capítulo

Hay tres estados metabólicos principales del cuerpo: absortivo (alimentado), postabsortivo (en ayunas) y de inanición. Durante cualquier día, su metabolismo cambia entre los estados de absorción y postabsorción. Los estados de inanición son muy raros en personas generalmente bien alimentadas. Cuando el cuerpo se alimenta, la glucosa, las grasas y las proteínas se absorben a través de la membrana intestinal y entran en el torrente sanguíneo y el sistema linfático para ser utilizadas inmediatamente como combustible. Cualquier exceso se almacena para posteriores etapas de ayuno. A medida que los niveles de glucosa en sangre aumentan, el páncreas libera insulina para estimular la captación de glucosa por parte de los hepatocitos del hígado, las células/fibras musculares y los adipocitos (células grasas), y para promover su conversión en glucógeno. Cuando comienza el estado postabsortivo, los niveles de glucosa descienden y se produce el correspondiente descenso de los niveles de insulina. El descenso de los niveles de glucosa hace que el páncreas libere glucagón para desactivar la síntesis de glucógeno en el hígado y estimular su descomposición en glucosa. La glucosa se libera en el torrente sanguíneo para servir de fuente de combustible a las células de todo el cuerpo. Si las reservas de glucógeno se agotan durante el ayuno, se pueden metabolizar fuentes alternativas, como los ácidos grasos y las proteínas, y utilizarlas como combustible. Cuando el cuerpo vuelve a entrar en el estado de absorción después del ayuno, las grasas y las proteínas se digieren y se utilizan para reponer las reservas de grasa y proteínas, mientras que la glucosa se procesa y se utiliza primero para reponer las reservas de glucógeno en los tejidos periféricos y luego en el hígado. Si no se rompe el ayuno y se empieza a pasar hambre, durante los primeros días, la glucosa producida por la gluconeogénesis sigue siendo utilizada por el cerebro y los órganos. Sin embargo, al cabo de unos días, los cuerpos cetónicos se crean a partir de las grasas y sirven como fuente de combustible preferente para el corazón y otros órganos, de modo que el cerebro puede seguir utilizando la glucosa. Una vez agotadas estas reservas, se catabolizarán primero las proteínas de los órganos de rápida rotación, como el revestimiento intestinal. El músculo se preservará para evitar el desgaste del tejido muscular; sin embargo, estas proteínas se utilizarán si no se dispone de almacenes alternativos.

Autocomprobación

Responda a la(s) siguiente(s) pregunta(s) para ver en qué medida comprende los temas tratados en la sección anterior.