Anatómia és élettan II

A nap folyamán időszakosan étkezel; azonban a szerveidnek, különösen az agynak, folyamatos glükózellátásra van szüksége. Hogyan elégíti ki a szervezet ezt az állandó energiaigényt? A szervezeted feldolgozza az elfogyasztott táplálékot, hogy azonnal felhasználja, és ami fontos, hogy energiaként elraktározza a későbbi igényekre. Ha nem lenne módszer a felesleges energia tárolására, akkor folyamatosan ennie kellene, hogy kielégítse az energiaigényt. Különböző mechanizmusok segítik az energiatárolást, és teszik elérhetővé a tárolt energiát koplalás és éhezés idején.

A felszívódási állapot

A felszívódási állapot, vagyis a táplált állapot az étkezés után következik be, amikor a szervezet megemészti az ételt és felszívja a tápanyagokat (a katabolizmus meghaladja az anabolizmust). Az emésztés abban a pillanatban kezdődik, amikor az ételt a szánkba vesszük, mivel az étel alkotóelemeire bomlik, hogy a bélrendszerben felszívódjon. A szénhidrátok emésztése a szájban kezdődik, míg a fehérjék és zsírok emésztése a gyomorban és a vékonybélben. E szénhidrátok, zsírok és fehérjék alkotórészei a bélfalon keresztül a véráramba (cukrok és aminosavak) vagy a nyirokrendszerbe (zsírok) kerülnek. A belekből ezek a rendszerek a májba, a zsírszövetbe vagy az izomsejtekhez szállítják őket, amelyek feldolgozzák és felhasználják, illetve tárolják az energiát.

A bevitt tápanyagok mennyiségétől és típusától függően a felszívódási állapot akár 4 órán át is eltarthat. A táplálék elfogyasztása és a véráram glükózkoncentrációjának emelkedése a hasnyálmirigy béta-sejtjeit arra serkenti, hogy inzulint szabadítsanak fel a véráramba, ahol az elindítja a vércukor felszívódását a máj hepatocitáiban, valamint a zsír- és izomsejtekben. Ezekben a sejtekben a glükóz azonnal glükóz-6-foszfáttá alakul át. Ezáltal egy koncentrációs gradiens jön létre, ahol a glükózszint magasabb a vérben, mint a sejtekben. Ez lehetővé teszi, hogy a glükóz továbbra is a vérből a sejtekbe jusson, ahol szükség van rá. Az inzulin a glükóz glikogén formájában történő tárolását is serkenti a májban és az izomsejtekben, ahol a szervezet későbbi energiaszükségleteihez felhasználható. Az inzulin elősegíti a fehérjeszintézist is az izomban. Mint látni fogja, az izomfehérje katabolizálódhat és üzemanyagként felhasználható éhezés idején.

Ha az energiát röviddel az étkezés után fejtjük ki, az éppen bevitt táplálékzsírokat és cukrokat feldolgozzuk és azonnal energiaként használjuk fel. Ha nem, a felesleges glükóz glikogénként tárolódik a májban és az izomsejtekben, vagy zsírként a zsírszövetben; a felesleges táplálékzsír szintén trigliceridek formájában tárolódik a zsírszövetekben. Az 1. ábra összefoglalja a szervezetben a felszívódási állapot alatt lejátszódó anyagcsere-folyamatokat.

A posztabszorpciós állapot

A posztabszorpciós állapot vagy koplalási állapot akkor következik be, amikor a táplálék megemésztődött, felszívódott és elraktározódott. Általában éjszakai böjtöt tartunk, de a napközbeni étkezések kihagyása is a posztaabszorpciós állapotba helyezi a szervezetet. Ebben az állapotban a szervezetnek kezdetben a tárolt glikogénre kell támaszkodnia. A vér glükózszintje csökkenni kezd, ahogy a sejtek felszívódnak és felhasználják. A glükózszint csökkenésére válaszul az inzulinszint is csökken. A glikogén- és trigliceridraktározás lelassul. A szövetek és szervek igénybevétele miatt azonban a vércukorszintet a 80-120 mg/dl közötti normál tartományban kell tartani. A vércukorszint csökkenésére válaszul a hasnyálmirigy alfa-sejtjeiből glükagon hormon szabadul fel. A glükagon a májsejtekre hat, ahol gátolja a glikogén szintézisét, és serkenti a tárolt glikogén glükózzá történő visszabontását. Ez a glükóz felszabadul a májból, hogy a perifériás szövetek és az agy felhasználhassa. Ennek eredményeképpen a vércukorszint emelkedni kezd. A májban is megkezdődik a glükoneogenezis a perifériás szövetek által felhasznált glükóz pótlására.

A táplálékbevitel után a zsírok és a fehérjék feldolgozása a korábban leírtak szerint történik, a glükóz feldolgozása azonban egy kicsit megváltozik. A perifériás szövetek előnyben részesítik a glükóz felszívódását. A máj, amely normális esetben felszívja és feldolgozza a glükózt, hosszabb koplalás után ezt nem teszi meg. A májban zajló glükoneogenezis a koplalás után is folytatódik, hogy pótolja a májban kimerült glikogénraktárakat. Miután ezek a raktárak feltöltődtek, a máj által felszívódó felesleges glükóz trigliceridekké és zsírsavakká alakul át a hosszú távú tárolás érdekében. A 2. ábra összefoglalja a szervezetben a felszívódás utáni állapot során lejátszódó anyagcsere-folyamatokat.

Éhség

Amikor a szervezet hosszabb időre megvonja a táplálékot, “túlélési üzemmódba” kapcsol. A túlélés első számú prioritása, hogy elegendő glükózt vagy üzemanyagot biztosítson az agy számára. A második prioritás a fehérjékhez szükséges aminosavak megőrzése. Ezért a szervezet ketonokat használ az agy és más glükózfüggő szervek energiaszükségletének kielégítésére, valamint a sejtekben lévő fehérjék fenntartására. Mivel az éhezés során a glükózszint nagyon alacsony, a glikolízis leáll az alternatív üzemanyagokat használni képes sejtekben. Az izmok például a glükózról a zsírsavakra állnak át üzemanyagként. Amint azt korábban már elmagyaráztuk, a zsírsavak acetil-CoA-vá alakíthatók, és a Krebs-cikluson keresztül feldolgozva ATP-t állítanak elő. Az izomsejtekből származó piruvát, laktát és alanin nem alakul át acetil-CoA-vá és nem kerül felhasználásra a Krebs-ciklusban, hanem a májba kerül, ahol glükózszintézisre használják fel. Ahogy az éhezés folytatódik, és több glükózra van szükség, a zsírsavakból glicerin szabadulhat fel, amelyet a glükoneogenezis forrásaként lehet felhasználni.

A többnapos éhezés után a ketontestek válnak a szív és más szervek fő üzemanyagforrásává. Ahogy az éhezés folytatódik, a zsírsavakat és a trigliceridraktárakat a szervezet ketonok előállítására használja fel. Ez megakadályozza a glükoneogenezishez szénforrásként szolgáló fehérjék folyamatos lebontását. Amint ezek a raktárak teljesen kimerülnek, az izmokból származó fehérjék felszabadulnak és lebomlanak a glükózszintézishez. Az általános túlélés a szervezetben tárolt zsír és fehérje mennyiségétől függ.

Kapiteli áttekintés

A szervezetnek három fő anyagcsereállapota van: felszívódó (táplált), posztabszorpciós (koplalás) és éhezés. Egy adott nap folyamán az anyagcseréd váltakozik a felszívódó és a felszívódás utáni állapotok között. Az éhezési állapotok nagyon ritkán fordulnak elő az általában jól táplált egyéneknél. Amikor a szervezet táplálkozik, a glükóz, a zsírok és a fehérjék felszívódnak a bélhártyán keresztül, és belépnek a véráramba és a nyirokrendszerbe, hogy azonnal üzemanyagként hasznosuljanak. A felesleg elraktározódik a későbbi koplalási szakaszokra. Ahogy a vércukorszint emelkedik, a hasnyálmirigy inzulint bocsát ki, hogy serkentse a májban lévő hepatociták, az izomsejtek/rostok és az adipociták (zsírsejtek) glükózfelvételét, és elősegítse annak glikogénné történő átalakulását. A posztabszorpciós állapot kezdetével a glükózszint csökken, és ennek megfelelően az inzulinszint is csökken. A csökkenő glükózszint a hasnyálmirigyet glükagon felszabadítására készteti, hogy kikapcsolja a glikogénszintézist a májban, és serkentse annak glükózzá történő lebontását. A glükóz a véráramba kerül, hogy üzemanyagforrásként szolgáljon a sejtek számára az egész testben. Ha a glikogénraktárak a koplalás során kimerülnek, alternatív források, köztük zsírsavak és fehérjék metabolizálhatók és használhatók fel üzemanyagként. Amikor a szervezet a koplalás után ismét abszorpciós állapotba kerül, a zsírokat és a fehérjéket megemésztik és a zsír- és fehérjeraktárak feltöltésére használják, míg a glükózt feldolgozzák és először a perifériás szövetek, majd a máj glikogénraktárainak feltöltésére használják fel. Ha a böjtöt nem szakítják meg, és az éhezés elkezdődik, a kezdeti napokban a glükoneogenezisből előállított glükózt az agy és a szervek még felhasználják. Néhány nap elteltével azonban a zsírokból ketontestek keletkeznek, amelyek a szív és más szervek számára előnyben részesített üzemanyagforrásként szolgálnak, így az agy továbbra is képes a glükóz felhasználására. Amint ezek a raktárak kimerülnek, a fehérjék katabolizálódnak először a gyors forgalmú szervekből, például a bélbélből. Az izmokat kímélni fogják, hogy megakadályozzák az izomszövet pazarlását; ezeket a fehérjéket azonban felhasználják, ha nem állnak rendelkezésre alternatív raktárak.

Self Check

Válaszoljon az alábbi kérdés(ek)re, hogy lássa, mennyire érti az előző részben tárgyalt témákat.

Glosszárium

abszorpciós állapot: táplált állapotnak is nevezik; a táplálékfelvételt követő első néhány órában bekövetkező anyagcsere-állapot, amelyben a szervezet megemészti a táplálékot és felszívja a tápanyagokat
glikogén formában, amelyet a glükóz a tárolás során vesz fel

inzulin: A hasnyálmirigy által kiválasztott hormon, amely serkenti a glükóz felvételét a sejtekbe

.