coordonarea_metabolismului

Coordonarea Metabolismului

Mecanismele biochimice de sinteza si degradare a principalelor clase de biomolecule sunt aceleasi in toate organele. Si totusi metabolismul individualpe organe trebuie integrat, subordonat necesitatilor organismului.Aceasta integrare se realizeaza de catre hormoni si se exemplifica pt treiSituatii:

1. Coordonarea metabolica in conditii de hranire si fasting2. Coordonarea metabolica la trecerea din stare de repaus in stare activa3. Coordonarea metabolica in cazuri extreme pt organism (starea septica)

Coordonarea Metabolismului Coordonarea metabolica in conditii de hranire si fasting

Principiu general: in conditii de abundenta calorica (hrana) organismulStocheaza energie si biomolecule in organe specializate din care pe timp deFasting le elibereaza.

Organe de stocare principale:FicatulMuschii scheleticiTesutul adipos


In ficat carbohidratii din hrana sunt transformati in Glicogen

Ficatul trebuie cumva sa deosebeasca intre glucoza obtinuta din hranasi glucoza endogena, circulanta. Aceasta se realizeaza de catre asa numitulsemnal portal si anume numai glucoza care ajunge la ficat prin vena portalastimuleaza sinteza de glicogen si suprima (inhiba) gluconeogeneza endogena.

Semnalul portal exploateaza diferenta dintre concentratia glucozei dinArteria hepatica si artera portala. Aceasta diferenta este sesizata de nerviintrahepatici care emit un semnal colinergic.

Semnalul portal poate fi manipulat farmacologic: stimulare: acetilcolinaInhibitie: atropina

Administrarea exogena de glucoza in vena nu induce biosinteza glicogenului!


Ficatul, ca organ de stocare

Aceasta functie se explica usor si prin pozitia anatomica a ficatuluicare preia din tractul intestinal produsi de digestie, vitamine si electroliti(dar nu si lipide-lipidele din hrana trec direct din tractul intestinal in lichidullimfatic si apoi din Ductus thoracicus ajung in circulatia mare) prin venahepatica portala care se ramifica in lobulii hepatici si se termina insinusoide.

Ramificatie venahepatica portala

Canalebiliare

Sinusoide

Vena centrala

HepatociteRamificatie artera portalaAria portala

Coordonarea Metabolismului Coordonarea metabolica in conditii de hranire si fastingFicatul, ca organ de stocare

Neo-Lipogeneza, formarea de triacilglicerolidin glucoza, nu are o semnificatiemetabolica atita timp cit organismul poatesa extraga lipide din hrana.

Tesut adiposLipoliza

Acizi grasi

Acizi grasi


Ficatul, ca organ de stocare

20% din Aminoacizii din hrana sunt folositi in ficat pt sinteza de proteine

Aminoacizii glucogenici sunt transformati in glucoza

Leu, Lys, Ileu, Phe, Trp furnizeaza Acetil-CoA

Gln& Asp sunt folositi pt biosinteza de uree, bazelor purinicesi pirimidinice


Muschii scheletici ca rezervor de energie si substrate

Dupa mese bogate in carbohidrati, nivelul glucozei in circulatiecreste. O parte din glucoza este preluata de muschii scheletici sitransformata in glicogen.

In mod similar, o parte din lipidele din hrana sunt preluatede muschii scheletici si transformate in triacilgliceride


Tesutul adipos ca rezervor de energie si substrate

Tesutul adipos este cel mai important rezervor de energie

Rezerva de glicogen din ficat si muschii scheletici este de aprox. 400 g si ar ajunge pt max 24 ore. Din acest motiv stocurileenergetice sub forma de Triacilgliceroli din tesutul adipos joacaun rol central in formarea de rezerve energetice.

Calcule: un om normal are circa 12% Grasime din greutateacorporala normala. Grasimea contine 95% triacilgliceroli (deciaprox 8 kg sau 308 000 kJ). Pe zi un om are nevoie de 8400 kJ adica rezerva de grasime este suficienta pt a supravietui 37 zile.

Coordonarea Metabolismului Tesutul adipos ca rezervor de energie si substrate

Tesutul adipos este singura sursa de acizi grasi din circulatie. Acizii grasidin circulatei au o viata medie f. scurta de aprox. 1-2 minute (!) pt ca suntpreluati de alte organe (ficat, muschi, miocard unde sunt folositi pt generareade energie prin oxidare (preferatial chiar fata de glucoza)

Coordonarea Metabolismului Tesutul adipos ca rezervor de energie si substrate

Lipogeneza din celula adipoasa se bazeaza in primul rind pe triacilgliceridele dinchilomicroni (VLDL) care sub actiunea LPL sunt scindate in glicerin si acizi grasi

LIPOGENEZA

LPL, lipoprotein lipaza

Fettsäuren, acizi grasi

DHAP, dididroxiacetonfosfat


DGAT, Diaclglicerin-aciltransferase

GPAT, Glicerofosfat-Aciltransferase

PKA, Proteinkinaza A

SREBP, Sterol Response Element Binding Protein

Reglarea Lipogenezei si Lipolizei

Tesutul adipos ca rezervor de energie si substrate

Coordonarea Metabolismului Reglarea hormonala a rezervelor din tesuturi

Dupa mesecreste concentratia de glucoza si aminoacizi in plasmacreste concentratia hormonului insulinacreste continutul de chilomicroni in plasma

Relatia dintre concentratia glucozei si a insulinei dupa mese este atit de strinscorelata incit este folosita pt Testul de Toleranta al Glucozei

Glucoza


Tesutul adipos este organ endocrin si regleaza prin hormonul LEPTINAaportul caloric din hrana. Lipsa acestui hormon cauzeaza obezitatea in soricei


Reglarea aportulului caloric din hrana de catre hormonul LEPTINA secretat de tesutul adipos

Lipoliza

Reducereahranei

Inhibitia hipotalamicade aport caloric

Exces de grasimiInsulina (?)

Secretia de Leptina


Tesutul adipos este organ endocrin. Hormonii secretati sint:

EstrogeneLeptinaIGF-1 (Insulin Growth Factor)TNF-α (Tumor Necrosis Factor)AngiotensinogenProstaglandine

Coordonarea Metabolismului Starea de fasting. Rolul ficatului si tesuturilorextrahepatice

Principiu general: in conditii de abundenta calorica (hrana) organismulStocheaza energie si biomolecule in organe specializate din care pe timp deFasting le elibereaza.

Organe de stocare principale:FicatulMuschii scheleticiTesutul adipos

Organe care sunt dependente exclusiv de glucoza:Tesutul nervosRinichi (medula)Eritrocite

Minimul de glucoza necesar pt aceste tesuturi este de 200 g.

Coordonarea Metabolismului Starea de fasting. Rolul tesutului adipos.

Pricipiu general:

Organele dependente de glucoza (CNS, eritrocite, medula renala) trebuie sa lise asigura glucoza necesara; celelalte organe pot utiliza acizii grasi si corpiicetonici) pt acoperirea necesarului de energie. Necesar zilnic de mentinere: 150-160 g acizi grasi.

Acizii grasi din circulatie provin exclusiv prin hidroliza grasimilordin tesutul adipos sub actiunea Lipazei a carei actiune este reglatahormonal. Acizii grasi eliberati prin hidroliza sunt complexati cu albuminasi transportati la tesuturi. Glicerina este preluata de ficat si folosita ptsinteza glucozei (Gluconeogeneza).

Un rol deosebit al joaca tesutul adipos braun (este maroniu pt ca arein compozitie multe mitocondrii si citocromi si este f. bine vascularizat).Sub actiunea hormonilor adrenalina si noradrenalina are loc hidrolizatriacilglicerolilor dar acizii grasi eliberati nu sunt exportati ci oxidatiIntern, proces care genereaza caldura (termogeneza). Eliberarea de caldura este posibila datorita Termogeninei, o proteina care decupleazafosforilarea oxidativa prin crearea unui canal in membrana internamitocondriala.

Coordonarea Metabolismului Starea de fasting. Rolul ficatului.

Ficatul poate stoca maximal 150 g glicogen. Necesarul zilnic de glicogen este de aporx. 200 gdeci ficatul nu poate furniza mai mult de 24 ore glucoza obtinuta prin degradarea glicogenului.Dupa epuizarea rezervelor de glicogen ficatul sintetizeaza glucoza din Lactat (din muschi)Aminoacizi glucogenici si glicerina (din tesutul adipos).

Pt acoperirea de nevoi energetice proprii, ficatul oxideaza acizii grasi proveniti din tesutulAdipos. Ficatul produce de asemenea corpi cetonici din acizi grasi (acetoacetat si β-hidroxibutiratpe care-i elibereaza in singe si asigura in acest fel necesarul energetic al altor organe.


In starea de fasting ficatul oxideaza acizii grasi provenitidin tesutul adipos si produce de asemenea corpi cetonici

Ficatul poate stoca maximal 150 g glicogen. Necesarul zilnic de glicogeneste de aprox. 200 g deci ficatul nu poate furniza mai mult de 24 oreglucoza obtinuta prin degradarea glicogenului. Dupa epuizarea rezervelorde glicogen ficatul sintetizeaza glucoza din Lactat (din muschi)aminoacizi glucogenici si glicerina (din tesutul adipos).

Pt acoperirea de nevoi energetice proprii, ficatul oxideaza acizii grasiproveniti din tesutul adipos. Ficatul produce de asemenea corpi cetonicidin acizi grasi (acetoacetatul si β-hidroxibutiratul pe care-i elibereazain singe si asigura in acest fel necesarul energetic al altor organe.


In starea de fastingMuschii scheleticioxideaza acizii grasiproveniti din tesutuladipos si corpiicetonici furnizati de ficat si produceaminoacizipt gluconeogeneza

Corpi cetonici

Corpi cetonici

FICAT

Acizi grasi Acizi grasi

Tesut adipos

Rinichi (medula)


In starea de fasting muschii scheletici degradeaza proteinele la aminoacizi. Din aminaocizise obtine lactat care impreuna cu lactatul obtinut prin glicoliza anaeroba este transportatprin circulatie in ficat unde functioneaza ca substrat pt gluconeogeneza (ciclul CORI). In acelasi timp insa organismul este privat de proteine structurale astfel incit o carentacalorica prelungita are consecinte pt sanatatea organismului.

FICAT

Uree

Acizi α-cetonici

(SINGE)

Acizi α-cetonici


In starea de fasting muschii scheletici oxideaza acizi grasi pt obtinerea de energie si in acelasi timp se diminueaza importul de glucoza din circulatie de catre citrat care inhibaFosfofructokinaza (ciclul Glucoza-Acizi grasi).

Acizi grasi Acizi grasi

MIOCIT


Starea de fasting este caracterizata de hormoni cu actiune anti-insulinica (Glucagon, adrenalin, noradrenalin) in ficat, muschi si tesut adipos care determina starea de lipoliza

Acizi grasi

Corpi cetonici

Acizi grasi

Tesut adipos Acizi grasi

Lipaza hormon-sensitiva

c-AMP

Β-Receptori


La femei lipsesc receptorii de tip beta pt (Nor-)adrenalina in tesutul adipos (coapse, sezut) si din acestmotiv chiar pe timp de fasting acesti hormoni nu reduc cantitatea de tesut adipos din locatiilementionate!

Acizi grasi

Corpi cetonici

Acizi grasi

Tesut adipos Acizi grasi

Lipaza hormon-sensitiva

c-AMP

Β-Receptori

Starea de fasting


Starea de fasting este caracterizata de hormoni cu actiune anti-insulinica(Glucagon, adrenalin, noradrenalin) care determinastarea de lipoliza prin intermediul sistemului simpatic ale carui terminatiinervoase elibereaza Noradrenalina in vecinatatea celulelor adipoase

Rolul hormonilor in Starea de fasting este bine caracterizat la diabetus mellitus:

nivel scazut de insulina

Degradare rapida a tesutului adipos

Cresterea conc. acizilor grasi din singe

Formarea corpilor cetonici in ficat

Acidoza

Moarte


Rolul hormonilor in Starea de fasting in ficat:

Celulele de tip alfa din insulele Langerhans din Pancreas elibereazaGlucagon care activeaza adenilat ciclaza si blocheaza fosfodiesteraza. Consecinte

Stimularea glicogenolizei; Inhibitia sintezei glicogenului

Stimularea gluconeogenezei

Stimularea oxidarii acizilor grasi

Formarea corpilor cetonici

Eliberare de Glucoza si corpi cetonici in singe


Rolul hormonilor in Starea de fasting in musculatura de schelet:

Stimularea glicogenolizei; Inhibitia sintezei glicogenului

Stimularea glicolizei

Inhibitia sintezei proteinelor

Inhibitia biosintezei TAG

Coordonarea Metabolismului Rolul hormonilor in Starea de fasting in musculatura de schelet:

Carenta de aminoacizi siglucocorticoizii inhiba translatiaProteinelor. Insulina si factorii decrestere stimuleaza biosintezaproteica in muschii de schelet

InsulinaFactori de crestere

Aminoacizi

eIF-4, Factor de initiere al translatiei

METABOLISMUL AMINOACIZILOR. Degradarea Aminoacizilor

Organismul are chiar si in conditii de fasting un poolde AA in singe care poate fi utilizat pt nevoi esentialecum ar fi:

sinteza proteicasinteza de neurotransmiteriGluconeogeneza (ficat)

Contributii la mentinerea acestui pool:hranadegradarea proteinelor din muschi skeletici

Fluxul de AA in traume si septicemie

coordonarea_metabolismului

Documents