Anatomi och fysiologi II

Du äter periodvis under dagen; Men dina organ, särskilt hjärnan, behöver en kontinuerlig tillförsel av glukos. Hur tillgodoser kroppen detta ständiga behov av energi? Din kropp bearbetar den mat du äter både för att använda den omedelbart och, vilket är viktigt, för att lagra den som energi för senare behov. Om det inte fanns någon metod för att lagra överskottsenergi skulle du behöva äta konstant för att tillgodose energibehovet. Det finns olika mekanismer för att underlätta energilagring och för att göra lagrad energi tillgänglig under fasta och svält.

Det absorberande tillståndet

Det absorberande tillståndet, eller det matade tillståndet, inträffar efter en måltid när kroppen smälter maten och absorberar näringsämnena (katabolismen överstiger anabolismen). Matsmältningen börjar i samma ögonblick som du stoppar maten i munnen, då maten bryts ner i sina beståndsdelar för att absorberas genom tarmen. Matsmältningen av kolhydrater börjar i munnen, medan matsmältningen av proteiner och fetter börjar i magsäcken och tunntarmen. De ingående delarna av dessa kolhydrater, fetter och proteiner transporteras genom tarmväggen och hamnar i blodomloppet (sockerarter och aminosyror) eller i lymfsystemet (fetter). Från tarmarna transporterar dessa system dem till levern, fettvävnaden eller muskelcellerna som kommer att bearbeta och använda, eller lagra, energin.

Avhängigt av de mängder och typer av näringsämnen som intagits kan absorptionstillståndet dröja i upp till fyra timmar. Intaget av mat och ökningen av glukoskoncentrationen i blodet stimulerar betacellerna i bukspottkörteln att frisätta insulin i blodet, där det initierar absorptionen av glukos i blodet av leverhepatocyter och av fett- och muskelceller. När glukos väl befinner sig i dessa celler omvandlas det omedelbart till glukos-6-fosfat. Genom att göra detta etableras en koncentrationsgradient där glukosnivåerna är högre i blodet än i cellerna. Detta gör att glukos kan fortsätta att röra sig från blodet till de celler där det behövs. Insulin stimulerar också lagringen av glukos som glykogen i levern och muskelcellerna där det kan användas för kroppens senare energibehov. Insulin främjar också syntesen av protein i musklerna. Som du kommer att se kan muskelprotein kataboliseras och användas som bränsle vid svält.

Om man anstränger sig kort efter att ha ätit kommer de kostfetter och sockerarter som just intagits att bearbetas och användas omedelbart som energi. Om inte lagras den överflödiga glukosen som glykogen i levern och muskelcellerna eller som fett i fettvävnaden; överflödigt kostfett lagras också som triglycerider i fettvävnaden. Figur 1 sammanfattar de metaboliska processer som sker i kroppen under absorptionstillståndet.

Det postabsorptiva tillståndet

Det postabsorptiva tillståndet, eller fastande tillståndet, inträffar när maten har smält, absorberats och lagrats. Vanligtvis fastar man över natten, men om man hoppar över måltider under dagen hamnar kroppen också i det postabsorptiva tillståndet. Under detta tillstånd måste kroppen först förlita sig på lagrat glykogen. Glukosnivåerna i blodet börjar sjunka när det absorberas och används av cellerna. Som svar på minskningen av glukos sjunker också insulinnivåerna. Lagringen av glykogen och triglycerider saktar ner. På grund av vävnadernas och organens krav måste dock blodglukosnivåerna hållas inom det normala intervallet 80-120 mg/dL. Som svar på en sänkning av blodglukoskoncentrationen frisätts hormonet glukagon från alfacellerna i bukspottkörteln. Glukagon verkar på levercellerna, där det hämmar syntesen av glykogen och stimulerar nedbrytningen av lagrat glykogen tillbaka till glukos. Denna glukos frigörs från levern för att användas av de perifera vävnaderna och hjärnan. Som ett resultat av detta börjar blodglukosnivåerna stiga. Glukoneogenesen kommer också att påbörjas i levern för att ersätta den glukos som har använts av de perifera vävnaderna.

Efter intag av föda bearbetas fetter och proteiner på det sätt som beskrivits tidigare; glukosbearbetningen förändras dock en aning. De perifera vävnaderna absorberar företrädesvis glukos. Levern, som normalt absorberar och bearbetar glukos, kommer inte att göra det efter en långvarig fasta. Den glukoneogenes som har pågått i levern kommer att fortsätta efter fastan för att ersätta de glykogenlager som har tömts i levern. När dessa lager har fyllts på kommer överskottsglukos som absorberas av levern att omvandlas till triglycerider och fettsyror för långtidsförvaring. Figur 2 sammanfattar de metaboliska processer som sker i kroppen under det postabsorberande tillståndet.

Starvation

När kroppen berövas näring under en längre tid går den in i ”överlevnadsläge”. Den första prioriteringen för överlevnad är att tillhandahålla tillräckligt med glukos eller bränsle till hjärnan. Den andra prioriteringen är att bevara aminosyror för proteiner. Därför använder kroppen ketoner för att tillgodose hjärnans och andra glukosberoende organs energibehov och för att bibehålla proteiner i cellerna. Eftersom glukosnivåerna är mycket låga under svält kommer glykolysen att stängas av i celler som kan använda alternativa bränslen. Musklerna kommer till exempel att övergå från att använda glukos till fettsyror som bränsle. Som tidigare förklarats kan fettsyror omvandlas till acetyl-CoA och bearbetas genom Krebscykeln för att skapa ATP. Pyruvat, laktat och alanin från muskelceller omvandlas inte till acetyl-CoA och används i Krebscykeln, utan exporteras till levern för att användas vid syntesen av glukos. När svälten fortsätter och mer glukos behövs kan glycerol från fettsyror frigöras och användas som källa för glukoneogenesen.

Efter flera dagars svält blir ketonkroppar den viktigaste bränslekällan för hjärtat och andra organ. När svälten fortsätter används fettsyror och triglyceridlager för att skapa ketoner för kroppen. Detta förhindrar den fortsatta nedbrytningen av proteiner som tjänar som kolkällor för glukoneogenes. När dessa lager är helt uttömda frigörs proteiner från musklerna och bryts ner för glukossyntes. Den totala överlevnaden är beroende av mängden fett och protein som lagras i kroppen.

Kapitelgenomgång

Det finns tre huvudsakliga metaboliska tillstånd i kroppen: absorptivt (matad), postabsorptivt (fastande) och svält. Under en viss dag växlar din ämnesomsättning mellan absorptiva och postabsorptiva tillstånd. Svälttillstånd förekommer mycket sällan hos allmänt välnärda personer. När kroppen får mat absorberas glukos, fetter och proteiner genom tarmmembranet och kommer in i blodomloppet och lymfsystemet för att omedelbart användas som bränsle. Eventuellt överskott lagras för senare fastefaser. När blodglukosnivåerna stiger frisätter bukspottkörteln insulin för att stimulera upptaget av glukos av hepatocyter i levern, muskelceller/fibrer och adipocyter (fettceller) och för att främja dess omvandling till glykogen. När det postabsorptiva tillståndet börjar sjunker glukosnivåerna och insulinnivåerna sjunker i motsvarande grad. De sjunkande glukosnivåerna utlöser att bukspottkörteln frisätter glukagon för att stänga av glykogensyntesen i levern och stimulera dess nedbrytning till glukos. Glukosen frigörs i blodomloppet för att fungera som en bränslekälla för celler i hela kroppen. Om glykogendepåerna är uttömda under fastan kan alternativa källor, inklusive fettsyror och proteiner, metaboliseras och användas som bränsle. När kroppen återigen går in i absorptionstillstånd efter fasta, smälts fetter och proteiner och används för att fylla på fett- och proteinlagren, medan glukos bearbetas och används först för att fylla på glykogenlagren i de perifera vävnaderna och sedan i levern. Om fastan inte bryts och svälten börjar sätta in, används under de första dagarna fortfarande glukos som produceras från glukoneogenesen av hjärnan och organen. Efter några dagar bildas dock ketonkroppar från fetter och tjänar som prioriterad bränslekälla för hjärtat och andra organ, så att hjärnan fortfarande kan använda glukos. När dessa lager är uttömda kommer proteiner att kataboliseras först från organ med snabb omsättning, t.ex. tarmslemhinnan. Musklerna kommer att sparas för att förhindra att muskelvävnad slösas bort, men dessa proteiner kommer att användas om alternativa lager inte finns tillgängliga.

Självkontroll

Svar på frågan/frågorna nedan för att se hur väl du förstår de ämnen som behandlades i det föregående avsnittet.

Glossar

absorptionstillstånd: även kallat mattillstånd; det metaboliska tillstånd som uppstår under de första timmarna efter intag av föda där kroppen smälter maten och absorberar näringsämnena
glykogenform som glukos antar när det lagras

insulin: Hormon som utsöndras av bukspottkörteln och som stimulerar upptaget av glukos i cellerna

.