Vztahy v intermediárním

Vztahy v intermediárním metabolismu Eva Samcová

Starve feed cycle Nejlepší způsob jak porozumět vztahům mezi jednotlivými metabolickými drahami a pochopit změny, které probíhají v časovém období po najedení, následném hladovění a znovu najedení.

Stav najedení I. (well-fed state) Glukóza (Glc) prochází intestinálními epiteliálními buňkami enterocyty (SGLT při vstupu do enterocytu a GLUT2-facilitovaná difuze koncentrační gradient při vstupu do krevního řečiště portální žilou do jater. Aminokyseliny (AK) jsou již částečně metabolizovány před uvolněním do portální krve. Lipidy chylomikrony sekretovány enterocyty do lymfatických cév a skrze ductus thoracicus do krve.

Stav najedení II. Játra jsou první tkání, kde se využívá Glc z potravy. Glc může být přeměněna na glykogen glykogeneze, na pyruvát a laktát glykolýzou nebo může být použita v pentosovém cyklu pro tvorbu NADPH. Mnoho Glc játry prochází specielně do tkání závislých na Glc (mozek, varlata). V tomto stavu se z cirkulující Glc (pyruvátu a laktátu) tvoří neutrální tuky. Glukoneogeneze neprobíhá, stejně jako Coriho a Alaninový cyklus. Glc, laktát, pyruvát a AK podporují jaterní lipogenezi. Vzniklý tuk je uvolněn do krve ve formě VLDL (lipoproteinová lipáza, MK jsou potom přijaty adipocyty).

Stav najedení III.. Proteiny z potravy jsou hydrolyzovány ve střevě. Většina AK projde do portální krve, ale v iintestinálních buňkách metabolizují aspartát, asparagin, glutamát a glutamin a uvolňují alanin, laktát, citrulin a prolin do portální krve a tedy i dále do jater. AK zdroj energie i pro enterocyt. Zvýšená koncentrace uvolněného inzulinu zvýšený poměr hormonů inzulin/glukagon. Stimulace tkání pro vstup do anabolického metabolismu.

Stav najedení

Stav časného hladovění Jaterní glykogenolýza je důležitým zdrojem krevní glukózy Lipogeneze je snížena AK, laktát a pyruvát jsou pozvolna využívány pro glukoneogenezi (příklon ke Coriho cyklu) Rovněž alaninový cyklus začíná nabývat na důležitosti (C a N se vrací do jater ve formě alaninu) Katabolismus AK kvůli získání energie je snížen, protože AK jsou méně dosažitelné Snižuje se poměr insulin/glukagon

Stav časného hladovění

Stav hladovění I. Žádné živiny nevstupují ze střeva Zbývá málo glykogenu v játrech, tkáně závislé na glukóze začínají být odkázány na glukoneogenezi (substráty: laktát; pyruvát; glycerol-produkt lipolýzy v AT; alanin) Coriho a Alaninový cyklus důležité (nejsou však zásobou nových C atomů). Mastné kyseliny nemohou být použity pro tvorbu Glc. Glycerol je však důležitý substrát pro glukoneogenezi. Avšak proteiny,zvláště z kosterního svalu, dodávají většinu uhlíku potřebného pro syntézu Glc. Proteiny jsou ve svalu hydrolyzovány většina AK je tam částečně metabolizována. Pouze 2 AK alanin a glutamin jsou uvolněny ve větším množství do krve. Ostatní jsou metabolizovány na pyruvát a α- ketoglutarát.

Stav hladovění II. Větvené AK jsou hlavním zdrojem N pro produkci Ala a Gln ve svalu. Mnoho Gln uvolněného ze svalu je přeměněno na Ala v intestinálních buňkách. Zde slouží i jako energetický zdroj pro enterocyty Proces se nazývá glutaminolýza. protože glutamin je jen částečně oxidován a konečným produktem řady reakcí je alanin a NH 4+, které se uvolňují do krve. Glutaminolýze používána pro energii i buňkami imunitního systému (lymfocyty a makrofágy).

Stav hladovění III. Tuková tkáň je velmi důležitá při hladovění. Kvůli nízké hladině inzulinu (změna poměru inzulin/glukagon), je ve tkáních aktivována lipolýza. To zvyšuje hladinu MK v krvi, a ty jsou přednostně využívány mnoha tkáněmi. V srdci a svalu oxidace MK inhibuje glykolýzu. V játrech poskytuje oxidace MK většinu energie potřebné pro glukoneogenezi. Acetyl-CoA není oxidován úplně, ale použit pro tvorbu ketolátek v mitochondrii hepatocytu. Ketolátky se stávají alternativním palivem pro mozek.ketolátky rovněž potlačují proteolýzu a oxidaci rozvětvených AK ve svalu a snižují uvolňování Ala do cirkulace. Ukázkový příklad metabolických vztahů mezi játry, svalem a tukovou tkání (tkáně šetří Glc pro mozek).

Stav hladovění IV. Tkáňová kooperace je závislá na hladinách hormonů v krvi. Při hladovění je hladina inzulinu nízká a přednostně je z pankreatu uvolňován glukagon a adrenalin z nadledvin. Kromě toho hladovění redukuje tvorbu trijodtyroninu z thyroxinu. Tím se redukuje požadavek denní bazální energie o 25% (nejmenší množství energie k zajištění základních funkcí organismu BMR).

Stav hladovění

Stav brzy po znovu najedení Tuk je metabolizován obvyklým způsobem jako je ve stavu najedení. Oproti tomu glukoza není příliš uvolňována, zůstává v glukoneogenetickém módu ještě nějaký čas po znovu najedení. Tato jaterní glukoneogeneze poskytuje glukozu pro glykogenezi v játrech. V periferních tkáních je ale glukoza katabolizována (laktát, který přichází do jater). Za nějaký čas rychlost glukoneogeneze klesá a začíná převažovat glykolýza glukózový paradox.

Metabolické vztahy hlavních tkání brzy po znovu najedení

Fáze Původ Tkáně Palivo I Exogenní všechny Glukosa II Gly,Jat.glu vše mimo játra. Glukosa Jater.glukon. málo sval.a.at III Jat.glukon. vše mimo játra Glukosa Glykogen IV Jater.a renální Mozek Glukosa glukoneogen. Dřeň ledviny Ketolátky V Jater.a renální Mozek Ketolátky glukoneogen. Dřeň ledviny Glukosa

Metabolické vztahy tkání v různých nutričních a hormonálních stavech Mnoho změn, které se vyskytují v nutričních a hormonálních stavech jsou vlastně variacemi na Starve-Feed cyklus. Některé změny v metabolismu lze předvídat, některým však ještě podle současných znalostí nerozumíme.

Aerobní cvičení

Aerobní cvičení Aerobní cvičení běhy na dlouhou trať, vyčerpávající dlouhý trenink Anaerobní cvičení sprinty, vzpírání málo interorgánové spolupráce, krevní cévy stlačeny během kontrakce, a tím dochází k izolaci od zbytku orgánů. Sval spoléhá pouze na svůj glykogen a fosfokreatin. Při aerobním cvičení je mnoho energie odvozeno od glykolýzy svalového glykogenu - ten může být zvýšen důkladným, vyčerpávajícím tréninkem (výkonodpočinek-strava s vysokým obsahem sacharidů.), dochází ke stimulaci metabolismu rozvětvených AK. Avšak zdravý, dobře živený člověk neskladuje dost Glc a glykogenu přepnutí na metabolismus MK, rozhodující je Respirační koeficient. Lipolýza vzrůstá, svaly oxidují více MK než Glc. Na rozdíl od hladovění, nedochází ke zvýšení hladin ketolátek v krvi.

Stres

Stres I. Zranění, infekce, popálení, renální selhání atd. Koncentrace krevního kortisolu, glukagonu, katecholaminů, růstového hormonu se zvyšuje Pacient je resistentní na insulin Bazální metabolická rychlost, krevní Glc, a MK jsou zvýšeny. Ketogeneze není akcelerována jako u hladovění Nejasné proč? Ale intracelulární svalový Gln je redukován a to vede potlačení proteosyntézy a zvýšená proteolýza.

Stres II. Negativní dusíková bilance znamená, že více dusíku je vyloučeno než přijato potravou a vypovídá to o úbytku tělesných bílkovin. Je způsobena monocytárními a lymfocytárními proteiny Interleukin 1 (aktivuje proteolýzu ve svalu), Interleukin 6 (stimuluje v játrech syntézu řady proteinůproteiny akutní fáze:fibrinogen,některé srážecí faktory,..) TNF-α potlačuje syntézu tuků v adipocytech,brání vstupu TAG do adipocytů inhibicí lipoproteinové lipázy, stimuluje lipolýzu,inhibuje uvolnění insulinu a podporuje insulinovou resistenci

Příjem alkoholu

Příjem alkoholu Játra primárně odpovědná za první dva kroky katabolismu ethanolu : alkoholdehydrogenáza (acetaldehyd, cytosol), aldehyddehydrogenáza (acetát, mitochondrie). Spotřeba vznikajícího NADH v respiračním řetězci a při tvorbě ATP. Příjem i malého množství generuje relativně mnoho NADH, který inhibuje některé enzymy β-oxidace a glukoneogeneze hypoglykemie a kumulace jaterních TAG ztukovatělá játra cirhóza. Laktát se může hromadit (metabolická acidosa). Limitovaná kapacita oxidace acetátu na CO 2 protože acetát Acetyl-CoA málo GTP vzniká kvůli inhibici CKC vysokými koncentracemi NADH. Acetaldehyd rovněž přechází i do krve, kde může stejně jako ve tkáních, tvořit adukty s proteiny (kontrola abstinence).

Onemocnění jater

Onemocnění jater Způsobí zmatek v metabolizmu Největší problémy jsou v metabolismu AK a v produkci močoviny (cyklus močoviny) U pacientů s cirhózou, játra nejsou schopna konvertovat NH 4 + do urey a proto NH 4 + a Gln v krvi vzrůstá. NH 4 + je velmi toxický pro CNS a je hlavní příčinou pro kóma u pacientů s jaterním selháním. V pokročilém stadiu, aromatické AK se kumulují v krvi a využívají stejný transportní systém jako rozvětvené AK a zvýšený poměr obou způsobí zvýšený příjem aromatických AK mozkem zvýšená syntéza neurotransmiterů neurologické potíže spojené s jaterním onemocněním

Acidosa

Acidosa Regulaci acidobazické rovnováhy, stejně jako exkreci dusíku, zajišťují společně játra a ledviny. Metabolismus proteinů produkuje nadbytek H + iontů. Ledviny pomáhají regulovat ph krve exkrecí H + iontů, které jsou nezbytné pro reabsorpci bikarbonátu, titrací fosfátu a amoniaku v tubulárním filtrátu. Při chronické acidóze se zvyšuje aktivita renální glutaminázy, glutamát dehydrogenázy, fosfoenolpyruvát karboxykinázy a koreluje se zvýšenou urinální sekrecí amonného iontu. Játra participují, tím, že syntetizují méně urey, a to způsobí větší dosažitelnost glutaminu pro ledviny.