Metabolizm węglowodanów
Przemiany węglowodanów
Węglowodany, które zostały rozłożone do najprostszych form, absorbowane są w głównie w jelicie cienkim do krwi żyły wrotnej, wraz z którą dostają się do wątroby – głównego narządu odpowiadającego za metabolizm węglowodanów. Większość heksoz przekształcana jest w glukozę. W normalnych warunkach glukoza z posiłku, rozprowadzana w krwioobiegu, wychwytywana jest przez:
-
wątrobę (15-20%) – synteza glikogenu i lipogeneza de novo
-
mięśnie (75%) – synteza glikogenu
-
inne tkanki (10-15%)
Rycina 1. Schemat dystrybucji węglowodanów w organizmie
Magazynowanie glukozy w formie glikogenu (glikogeneza) jest stymulowane przez insulinę. Forma zapasowa w momencie głodzenia starcza na zaledwie kilka godzin. Synteza glikogenu jest stymulowana przez podwyższone stężenie glukozy we krwi. Rozpad (glikogenolizę), natomiast, hamuje insulina. Nadmiar przyjmowanych wraz z pożywieniem węglowodanów powoduje powstawanie w komórkach wątroby dużych ilości glikogenu oraz kwasów tłuszczowych, które magazynowane są w narządach oraz w tkance tłuszczowej w postaci trójglicerydów. Na proces glikogenolizy oraz zahamowanie syntezy glikogenu wpływ mają takie czynniki jak: hipoglikemia, stres oraz działanie hormonów antagonistycznych względem insuliny (glukagonu, adrenaliny, noradrenaliny, somatotropiny).
Glikogen mięśniowy nie bierze udziału w regulacji stężenia glukozy we krwi. Jest on zużywany tylko na potrzeby mięśni szkieletowych. Glikogen mięśni uwalnia glukozę, która po procesie fosforylacji bierze udział w glikolizie w samym mięśniu. Za wyrównywanie poziomu cukru we krwi do wartości fizjologicznych odpowiada natomiast glikogen wątrobowy. Ustrój, poza uzyskanym w procesie glikogenolizy glikogenem, pozyskuje glukozę także z aminokwasów glukogennych, mleczanów czy glicerolu na drodze glukoneogenezy (syntezy glukozy ze związków niecukrowych). Proces ten ma miejsce w wątrobie oraz nerkach w czasie głodzenia organizmu. Hamowny jest przez insulinę, natomiast pobudzany jest przez glukagon, somatotropinę i glikokortykosteroidy.
Rycina 2. Uproszczony schemat metabolizmu glukozy i mleczanu
Metabolizm węglowodanów odnosi się głównie do glukozy, stanowiącej jedyne źródło energii dla mózgu, rdzenia nerwowego oraz erytrocytów. Stanowi także substrat dla mięśni, wątroby, serca, jelit, nerek. We wszystkich komórkach organizmu glukoza jest metabolizowana na trzech etapach: glikolizy, cyklu Krebsa oraz łańcucha oddechowego. Na każdym z tych etapów wytwarzana jest energia dla komórek organizmu w postaci ATP.
Gospodarka węglowodanowa
W homeostazie glukozy udział biorą dwa bardzo ważne hormony trzustkowe – insulina oraz glukagon, które działają przeciwstawnie.
Insulina produkowana przez komórki β wysp trzustkowych i umożliwiająca wchłanianie glukozy do wnętrza komórek, powoduje obniżenie jej stężenia we krwi. Niski poziom cukru we krwi pobudza komórki α trzustki do produkcji glukagonu. Glukagon stymuluje rozpad glikogenu w wątrobie i tym samym powoduje zwiększenie stężenia glukozy we krwi. Wzrost stężenia glukozy we krwi stymuluje trzustkę do wydzielania insuliny i cykl się zamyka.
Rycina 3. Schemat utrzymywania homeostazy glukozy prze insulinę i glukagon