Anatomia e Fisiologia II

Tu mangi periodicamente durante la giornata; Tuttavia, i tuoi organi, specialmente il cervello, hanno bisogno di un rifornimento continuo di glucosio. Come fa il corpo a soddisfare questa costante richiesta di energia? Il tuo corpo elabora il cibo che mangi sia per usarlo immediatamente sia, cosa importante, per immagazzinarlo come energia per richieste successive. Se non ci fosse un metodo per immagazzinare l’energia in eccesso, si dovrebbe mangiare costantemente per soddisfare le richieste di energia. Esistono diversi meccanismi per facilitare l’immagazzinamento dell’energia e per rendere disponibile l’energia immagazzinata durante i periodi di digiuno e fame.

Lo stato di assorbimento

Lo stato di assorbimento, o lo stato di alimentazione, si verifica dopo un pasto quando il corpo sta digerendo il cibo e assorbendo i nutrienti (il catabolismo supera l’anabolismo). La digestione inizia nel momento in cui si mette il cibo in bocca, poiché il cibo viene scomposto nelle sue parti costitutive per essere assorbito attraverso l’intestino. La digestione dei carboidrati comincia nella bocca, mentre la digestione delle proteine e dei grassi comincia nello stomaco e nell’intestino tenue. Le parti costitutive di questi carboidrati, grassi e proteine sono trasportate attraverso la parete intestinale ed entrano nel flusso sanguigno (zuccheri e aminoacidi) o nel sistema linfatico (grassi). Dall’intestino, questi sistemi li trasportano al fegato, al tessuto adiposo o alle cellule muscolari che elaboreranno e utilizzeranno, o immagazzineranno, l’energia.

A seconda delle quantità e dei tipi di nutrienti ingeriti, lo stato di assorbimento può durare fino a 4 ore. L’ingestione di cibo e l’aumento delle concentrazioni di glucosio nel sangue stimolano le cellule beta pancreatiche a rilasciare insulina nel sangue, dove inizia l’assorbimento del glucosio nel sangue da parte degli epatociti del fegato e delle cellule adipose e muscolari. Una volta all’interno di queste cellule, il glucosio viene immediatamente convertito in glucosio-6-fosfato. Così facendo, si stabilisce un gradiente di concentrazione in cui i livelli di glucosio sono più alti nel sangue che nelle cellule. Questo permette al glucosio di continuare a spostarsi dal sangue alle cellule dove è necessario. L’insulina stimola anche l’immagazzinamento del glucosio come glicogeno nel fegato e nelle cellule muscolari, dove può essere utilizzato per i successivi bisogni energetici del corpo. L’insulina promuove anche la sintesi delle proteine nei muscoli. Come si vedrà, le proteine muscolari possono essere catabolizzate e utilizzate come combustibile in tempi di fame.

Se l’energia viene esercitata poco dopo aver mangiato, i grassi e gli zuccheri alimentari che sono stati appena ingeriti saranno elaborati e utilizzati immediatamente per l’energia. In caso contrario, il glucosio in eccesso viene immagazzinato come glicogeno nel fegato e nelle cellule muscolari, o come grasso nel tessuto adiposo; il grasso alimentare in eccesso viene anche immagazzinato come trigliceridi nei tessuti adiposi. La figura 1 riassume i processi metabolici che avvengono nel corpo durante lo stato di assorbimento.

Lo stato postassorbitivo

Lo stato postassorbitivo, o digiuno, si verifica quando il cibo è stato digerito, assorbito e immagazzinato. Di solito si digiuna durante la notte, ma saltare i pasti durante il giorno mette anche il corpo nello stato postabsorpsivo. Durante questo stato, il corpo deve contare inizialmente sul glicogeno immagazzinato. I livelli di glucosio nel sangue iniziano a scendere man mano che viene assorbito e utilizzato dalle cellule. In risposta alla diminuzione del glucosio, anche i livelli di insulina diminuiscono. L’immagazzinamento di glicogeno e trigliceridi rallenta. Tuttavia, a causa delle esigenze dei tessuti e degli organi, i livelli di glucosio nel sangue devono essere mantenuti nell’intervallo normale di 80-120 mg/dl. In risposta a un calo della concentrazione di glucosio nel sangue, l’ormone glucagone viene rilasciato dalle cellule alfa del pancreas. Il glucagone agisce sulle cellule del fegato, dove inibisce la sintesi del glicogeno e stimola la scomposizione del glicogeno immagazzinato in glucosio. Questo glucosio viene rilasciato dal fegato per essere utilizzato dai tessuti periferici e dal cervello. Di conseguenza, i livelli di glucosio nel sangue cominciano a salire. La gluconeogenesi inizierà anche nel fegato per sostituire il glucosio che è stato utilizzato dai tessuti periferici.

Dopo l’ingestione di cibo, i grassi e le proteine vengono elaborati come descritto in precedenza; tuttavia, l’elaborazione del glucosio cambia un po’. I tessuti periferici assorbono preferibilmente il glucosio. Il fegato, che normalmente assorbe ed elabora il glucosio, non lo farà dopo un digiuno prolungato. La gluconeogenesi che è stata in corso nel fegato continuerà dopo il digiuno per sostituire le riserve di glicogeno che sono state esaurite nel fegato. Dopo che queste scorte sono state riempite, il glucosio in eccesso che viene assorbito dal fegato sarà convertito in trigliceridi e acidi grassi per lo stoccaggio a lungo termine. La figura 2 riassume i processi metabolici che si verificano nel corpo durante lo stato postassorbitivo.

Starvation

Quando il corpo è privato di nutrimento per un lungo periodo di tempo, va in “modalità sopravvivenza”. La prima priorità per la sopravvivenza è quella di fornire abbastanza glucosio o carburante per il cervello. La seconda priorità è la conservazione degli aminoacidi per le proteine. Pertanto, il corpo usa i chetoni per soddisfare i bisogni energetici del cervello e di altri organi dipendenti dal glucosio, e per mantenere le proteine nelle cellule. Poiché i livelli di glucosio sono molto bassi durante la fame, la glicolisi si spegne nelle cellule che possono utilizzare combustibili alternativi. Per esempio, i muscoli passeranno dall’uso del glucosio agli acidi grassi come combustibile. Come spiegato in precedenza, gli acidi grassi possono essere convertiti in acetil CoA e trasformati attraverso il ciclo di Krebs per produrre ATP. Il piruvato, il lattato e l’alanina delle cellule muscolari non vengono convertiti in acetil CoA e utilizzati nel ciclo di Krebs, ma vengono esportati al fegato per essere utilizzati nella sintesi del glucosio. Quando la fame continua e c’è bisogno di più glucosio, il glicerolo dagli acidi grassi può essere liberato e usato come fonte per la gluconeogenesi.

Dopo diversi giorni di fame, i corpi chetonici diventano la principale fonte di carburante per il cuore e altri organi. Man mano che la fame continua, gli acidi grassi e le riserve di trigliceridi vengono utilizzati per creare chetoni per il corpo. Questo impedisce la continua scomposizione delle proteine che servono come fonte di carbonio per la gluconeogenesi. Una volta che queste riserve sono completamente esaurite, le proteine dei muscoli vengono rilasciate e scomposte per la sintesi del glucosio. La sopravvivenza complessiva dipende dalla quantità di grasso e proteine immagazzinate nel corpo.

Rassegna del capitolo

Ci sono tre stati metabolici principali del corpo: assorbente (alimentato), postabsorptive (digiuno), e fame. Durante un giorno qualsiasi, il tuo metabolismo passa da uno stato assorbente a uno postassorbente. Gli stati di fame si verificano molto raramente in individui generalmente ben nutriti. Quando il corpo viene nutrito, il glucosio, i grassi e le proteine vengono assorbiti attraverso la membrana intestinale ed entrano nel flusso sanguigno e nel sistema linfatico per essere utilizzati immediatamente come carburante. Qualsiasi eccesso viene immagazzinato per le fasi successive del digiuno. Quando i livelli di glucosio nel sangue aumentano, il pancreas rilascia insulina per stimolare l’assorbimento del glucosio da parte degli epatociti nel fegato, delle cellule/fibre muscolari e degli adipociti (cellule grasse), e per promuovere la sua conversione in glicogeno. Con l’inizio dello stato di postassorbimento, i livelli di glucosio scendono, e c’è un corrispondente calo dei livelli di insulina. La caduta dei livelli di glucosio innesca il pancreas a rilasciare glucagone per spegnere la sintesi di glicogeno nel fegato e stimolare la sua scomposizione in glucosio. Il glucosio viene rilasciato nel flusso sanguigno per servire come fonte di carburante per le cellule di tutto il corpo. Se le riserve di glicogeno sono esaurite durante il digiuno, fonti alternative, compresi gli acidi grassi e le proteine, possono essere metabolizzate e utilizzate come carburante. Quando il corpo entra nuovamente nello stato di assorbimento dopo il digiuno, i grassi e le proteine vengono digeriti e utilizzati per ricostituire le riserve di grassi e proteine, mentre il glucosio viene elaborato e utilizzato prima per ricostituire le riserve di glicogeno nei tessuti periferici, poi nel fegato. Se il digiuno non viene interrotto e inizia la fame, durante i giorni iniziali, il glucosio prodotto dalla gluconeogenesi viene ancora utilizzato dal cervello e dagli organi. Dopo alcuni giorni, tuttavia, i corpi chetonici sono creati dai grassi e servono come fonte di carburante preferenziale per il cuore e altri organi, in modo che il cervello possa ancora utilizzare il glucosio. Una volta che queste riserve sono esaurite, le proteine saranno catabolizzate prima dagli organi con un rapido turnover, come il rivestimento intestinale. Il muscolo sarà risparmiato per prevenire lo spreco di tessuto muscolare; tuttavia, queste proteine saranno utilizzate se non sono disponibili scorte alternative.

Autoverifica

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Glossario

stato assorbente: chiamato anche stato di alimentazione; lo stato metabolico che si verifica durante le prime ore dopo l’ingestione di cibo in cui il corpo sta digerendo il cibo e assorbendo i nutrienti
forma di glicogeno che il glucosio assume quando viene immagazzinato

insulina: ormone secreto dal pancreas che stimola l’assorbimento del glucosio nelle cellule

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