Anatomia ja fysiologia II

Syömme ajoittaisesti päivän aikana; elimesi, erityisesti aivot, tarvitsevat kuitenkin jatkuvaa glukoosin saantia. Miten elimistö vastaa tähän jatkuvaan energian tarpeeseen? Kehosi käsittelee syömääsi ruokaa sekä käytettäväksi välittömästi että, mikä on tärkeää, varastoitavaksi energiaksi myöhempää tarvetta varten. Jos ylimääräisen energian varastoimiseen ei olisi menetelmää, sinun pitäisi syödä jatkuvasti, jotta voisit tyydyttää energiantarpeen. Erilaiset mekanismit helpottavat energian varastointia ja tekevät varastoidun energian saataville paaston ja nälänhädän aikana.

Absorptiivinen tila

Absorptiivinen tila eli syöty tila tapahtuu aterian jälkeen, kun elimistösi sulattaa ruokaa ja absorboi ravintoaineita (katabolia ylittää anabolian). Ruoansulatus alkaa sillä hetkellä, kun laitat ruokaa suuhusi, kun ruoka pilkotaan osiinsa imeytymistä varten suoliston kautta. Hiilihydraattien sulatus alkaa suussa, kun taas proteiinien ja rasvojen sulatus alkaa vatsassa ja ohutsuolessa. Näiden hiilihydraattien, rasvojen ja proteiinien rakenneosat kulkeutuvat suolen seinämän läpi ja päätyvät verenkiertoon (sokerit ja aminohapot) tai imusuonistoon (rasvat). Suolistosta nämä järjestelmät kuljettavat ne maksaan, rasvakudokseen tai lihassoluihin, jotka käsittelevät ja käyttävät tai varastoivat energiaa.

Riippuen nautittujen ravintoaineiden määrästä ja tyypistä, imeytymistila voi viipyä jopa neljä tuntia. Ruoan nauttiminen ja glukoosipitoisuuden nousu verenkierrossa stimuloivat haiman beetasoluja vapauttamaan insuliinia verenkiertoon, jossa se käynnistää veren glukoosin imeytymisen maksan hepatosyyteihin sekä rasva- ja lihassoluihin. Näissä soluissa glukoosi muuttuu välittömästi glukoosi-6-fosfaatiksi. Näin syntyy pitoisuusgradientti, jossa glukoosipitoisuus on korkeampi veressä kuin soluissa. Näin glukoosi pääsee edelleen siirtymään verestä soluihin, joissa sitä tarvitaan. Insuliini myös stimuloi glukoosin varastoitumista glykogeeniksi maksaan ja lihassoluihin, jossa sitä voidaan käyttää elimistön myöhempiin energiatarpeisiin. Insuliini edistää myös proteiinisynteesiä lihaksissa. Kuten tulet näkemään, lihasproteiini voidaan kataboloida ja käyttää polttoaineena nälänhädän aikana.

Jos energiaa käytetään pian ruokailun jälkeen, äsken nautitut ravintorasvat ja -sokerit prosessoidaan ja käytetään välittömästi energiaksi. Jos näin ei tapahdu, ylimääräinen glukoosi varastoituu glykogeenina maksaan ja lihassoluihin tai rasvana rasvakudokseen; ylimääräinen ravintorasva varastoituu myös triglyserideinä rasvakudokseen. Kuvassa 1 on yhteenveto elimistössä imeytymistilan aikana tapahtuvista aineenvaihduntaprosesseista.

Postabsorptiotila

Postabsorptiotila eli paastotila tapahtuu, kun ruoka on sulatettu, imeytynyt ja varastoitu. Paastoat yleensä yön yli, mutta myös aterioiden väliin jättäminen päivän aikana saattaa kehosi postabsorptiotilaan. Tämän tilan aikana elimistön on aluksi turvauduttava varastoituun glykogeeniin. Veren glukoosipitoisuus alkaa laskea, kun se imeytyy ja kuluu soluihin. Vastauksena glukoosin vähenemiseen myös insuliinitasot laskevat. Glykogeenin ja triglyseridien varastoituminen hidastuu. Kudosten ja elinten vaatimusten vuoksi veren glukoosipitoisuus on kuitenkin pidettävä normaalilla alueella 80-120 mg/dl. Vastauksena veren glukoosipitoisuuden laskuun haiman alfasoluista vapautuu glukagonihormonia. Glukagoni vaikuttaa maksasoluihin, joissa se estää glykogeenin synteesiä ja stimuloi varastoidun glykogeenin hajoamista takaisin glukoosiksi. Tämä glukoosi vapautuu maksasta perifeeristen kudosten ja aivojen käyttöön. Tämän seurauksena veren glukoosipitoisuus alkaa nousta. Maksassa alkaa myös glukoneogeneesi korvaamaan perifeeristen kudosten käyttämää glukoosia.

Ruoan nauttimisen jälkeen rasvat ja proteiinit prosessoidaan edellä kuvatulla tavalla; glukoosin prosessointi muuttuu kuitenkin hieman. Perifeeriset kudokset imevät ensisijaisesti glukoosia. Maksa, joka normaalisti absorboi ja käsittelee glukoosia, ei tee niin pitkittyneen paaston jälkeen. Maksassa käynnissä oleva glukoneogeneesi jatkuu paaston jälkeen maksan tyhjentyneiden glykogeenivarastojen korvaamiseksi. Kun nämä varastot on täydennetty, ylimääräinen glukoosi, joka imeytyy maksaan, muunnetaan triglyserideiksi ja rasvahapoiksi pitkäaikaista varastointia varten. Kuvassa 2 on yhteenveto elimistössä imeytymisen jälkeisen tilan aikana tapahtuvista aineenvaihduntaprosesseista.

Nälkä

Kun elimistö jää ilman ravintoa pitkäksi aikaa, se siirtyy ”selviytymistilaan”. Selviytymisen ensimmäinen prioriteetti on tarjota riittävästi glukoosia eli polttoainetta aivoille. Toinen prioriteetti on aminohappojen säilyttäminen proteiineja varten. Siksi elimistö käyttää ketoaineita aivojen ja muiden glukoosista riippuvaisten elinten energiantarpeen tyydyttämiseen ja proteiinien ylläpitämiseen soluissa. Koska glukoositasot ovat nälkiintymisen aikana hyvin alhaiset, glykolyysi sammuu soluissa, jotka voivat käyttää vaihtoehtoisia polttoaineita. Esimerkiksi lihakset siirtyvät käyttämään polttoaineena glukoosia rasvahappoihin. Kuten aiemmin on selitetty, rasvahapot voidaan muuntaa asetyyli-CoA:ksi ja käsitellä Krebsin syklin kautta ATP:n tuottamiseksi. Lihassoluista peräisin olevaa pyruvaattia, laktaattia ja alaniinia ei muuteta asetyyli-CoA:ksi ja käytetä Krebsin syklissä, vaan ne viedään maksaan käytettäväksi glukoosin synteesissä. Kun nälkiintyminen jatkuu ja glukoosia tarvitaan lisää, rasvahapoista voi vapautua glyserolia, jota voidaan käyttää glukoneogeneesin lähteenä.

Muutaman päivän nälkiintymisen jälkeen ketoaineista tulee sydämen ja muiden elinten tärkein polttoainelähde. Nälkiintymisen jatkuessa rasvahappoja ja triglyseridivarastoja käytetään elimistön ketoaineiden tuottamiseen. Tämä estää glukoneogeneesin hiililähteenä toimivien proteiinien jatkuvan hajoamisen. Kun nämä varastot ovat täysin tyhjentyneet, lihasten proteiinit vapautuvat ja hajoavat glukoosisynteesiä varten. Yleinen selviytyminen on riippuvainen elimistöön varastoituneen rasvan ja proteiinin määrästä.

Luvun katsaus

Kehossa on kolme pääasiallista aineenvaihduntatilaa: absorptiotila (ruokailu), postabsorptiotila (paastoaminen) ja nälkä. Minkä tahansa päivän aikana aineenvaihduntasi vaihtelee absorptio- ja postabsorptiotilojen välillä. Nälkiintymistiloja esiintyy hyvin harvoin yleisesti ottaen hyvin ravituilla henkilöillä. Kun elimistö on ravittu, glukoosi, rasvat ja proteiinit imeytyvät suolikalvon läpi ja kulkeutuvat verenkiertoon ja imusuonistoon käytettäväksi välittömästi polttoaineena. Mahdollinen ylimäärä varastoituu myöhempiä paastovaiheita varten. Kun veren glukoosipitoisuus nousee, haima vapauttaa insuliinia stimuloidakseen glukoosin ottoa maksan hepatosyytteihin, lihassoluihin/kuituihin ja adiposyytteihin (rasvasoluihin) ja edistääkseen sen muuntumista glykogeeniksi. Kun imeytymisen jälkeinen tila alkaa, glukoositasot laskevat ja insuliinitasot laskevat vastaavasti. Laskevat glukoosipitoisuudet saavat haiman vapauttamaan glukagonia, joka sammuttaa glykogeenisynteesin maksassa ja stimuloi sen hajoamista glukoosiksi. Glukoosi vapautuu verenkiertoon ja toimii polttoainelähteenä koko kehon soluille. Jos glykogeenivarastot tyhjenevät paaston aikana, vaihtoehtoisia lähteitä, kuten rasvahappoja ja proteiineja, voidaan metaboloida ja käyttää polttoaineena. Kun elimistö siirtyy paaston jälkeen jälleen imeytymistilaan, rasvat ja proteiinit sulatetaan ja käytetään rasva- ja proteiinivarastojen täydentämiseen, kun taas glukoosi käsitellään ja käytetään ensin glykogeenivarastojen täydentämiseen perifeerisissä kudoksissa ja sitten maksassa. Jos paastoa ei katkaista ja nälänhätä alkaa, aivot ja elimet käyttävät vielä ensimmäisten päivien aikana glukoneogeneesistä tuotettua glukoosia. Muutaman päivän kuluttua rasvoista syntyy kuitenkin ketoaineita, jotka toimivat sydämen ja muiden elinten ensisijaisena polttoainelähteenä, jolloin aivot voivat edelleen käyttää glukoosia. Kun nämä varastot ovat tyhjentyneet, proteiinit katabolisoituvat ensin elimistä, joiden liikevaihto on nopeaa, kuten suoliston limakalvoista. Lihaksia säästetään, jotta estetään lihaskudoksen tuhoutuminen; näitä proteiineja kuitenkin käytetään, jos vaihtoehtoisia varastoja ei ole saatavilla.

Self Check

Vastaamalla alla oleviin kysymyksiin näet, kuinka hyvin ymmärrät edellisessä osiossa käsiteltyjä aiheita.

Sanasto

absorptiotila: Kutsutaan myös syötetyksi tilaksi; aineenvaihduntatila, joka esiintyy ensimmäisten tuntien aikana ruuan nauttimisen jälkeen, jolloin elimistö sulattaa ruokaa ja absorboi ravintoaineita
glykogeenin muotoon, jonka glukoosi ottaa varastoidessaan

insuliini: haiman erittämä hormoni, joka stimuloi glukoosin ottoa soluihin

.