Integración Metabólica y Estados de Alimentación-Ayuno

La integración metabólica es la coordinación del metabolismo de carbohidratos, lípidos y proteínas a través de los estados nutricionales del cuerpo: el estado de alimentación (después de una comida), el período post-absortivo y el ayuno progresivamente más prolongado. Las mismas vías se alternan entre el almacenamiento y la movilización mediante señales hormonales, asegurando así un suministro continuo a los tejidos con diferentes preferencias de combustible.

Definition

La integración metabólica a través de los estados de alimentación y ayuno es la regulación coordinada de las vías de carbohidratos, lípidos y proteínas entre los órganos a lo largo del ciclo de alimentación-ayuno, dirigiendo los combustibles hacia el almacenamiento cuando los nutrientes son abundantes y hacia la movilización y conservación cuando son escasos.

Scope

Esta entrada aborda cómo los principales combustibles se distribuyen entre el hígado, el músculo, el tejido adiposo y el cerebro; el control hormonal ejercido por la insulina, el glucagón y las hormonas contrarreguladoras; y la progresión ordenada del uso de combustibles desde el estado de alimentación hasta el ayuno temprano y prolongado. Se trata de un tema de referencia y no de una guía clínica.

Key concepts

• Estado de alimentación (absortivo)
• Estados post-absortivo y de ayuno
• Relación insulina-glucagón
• Intercambio interorgánico de combustibles
• Ahorro de glucosa y uso de cetonas
• Lipólisis del tejido adiposo
• Gluconeogénesis hepática y amortiguación de glucógeno

Mechanisms

Después de una comida, la alta relación insulina-glucagón impulsa la captación de glucosa, la síntesis de glucógeno y triacilglicerol, y la deposición de proteínas, con el hígado almacenando glucosa y el intestino entregando grasa dietética como quilomicrones. A medida que finaliza la absorción, el glucagón y la disminución de la insulina revierten este proceso: el glucógeno hepático se moviliza y la gluconeogénesis aumenta para mantener la glucosa en sangre para el cerebro y los glóbulos rojos. Con el ayuno continuado, la lipólisis adiposa suministra ácidos grasos que la mayoría de los tejidos oxidan, ahorrando glucosa, y el hígado convierte el exceso de acetil-CoA en cuerpos cetónicos que el cerebro adopta progresivamente. Las proteínas musculares proporcionan aminoácidos glucogénicos al principio del ayuno, pero este proceso se reduce a medida que aumenta el uso de cetonas, conservando el tejido magro. El efecto neto es una coreografía interorgánica ordenada que mantiene a cada tejido provisto de un combustible apropiado a medida que cambia la disponibilidad de nutrientes.

Clinical relevance

La integración metabólica explica cómo el cuerpo mantiene el suministro de combustible al cerebro durante el ayuno y cómo fallan los controles en condiciones como la cetoacidosis diabética o la inanición prolongada. Esta entrada describe estos mecanismos como conocimiento de base y no constituye una base para decisiones dietéticas o de tratamiento individuales.

History

Los estudios de George Cahill sobre humanos en ayunas en las décadas de 1960 y 1970 mapearon el uso secuencial de glucógeno, gluconeogénesis y cuerpos cetónicos y mostraron cómo el cerebro cambia a combustible cetónico, definiendo la comprensión moderna de la integración de combustibles a lo largo del tiempo. Trabajos moleculares posteriores sobre la señalización de la insulina aclararon los interruptores hormonales que impulsan estas transiciones.

Key figures

• George Cahill
• Philip Felig
• C. Ronald Kahn
• Alan Saltiel

Seminal works

• cahill-2006

Frequently asked questions

¿Qué cambia entre los estados de alimentación y ayuno?

En el estado de alimentación, la insulina promueve el almacenamiento de glucosa, grasa y proteínas, mientras que en el ayuno, el glucagón y otras hormonas invierten el flujo, movilizando glucógeno, grasa y aminoácidos y dirigiendo los tejidos hacia los ácidos grasos y los cuerpos cetónicos.

¿Cómo se mantiene el cerebro abastecido de combustible durante el ayuno prolongado?

Al principio, el hígado suministra glucosa mediante gluconeogénesis, y a medida que el ayuno continúa, el cerebro utiliza cada vez más cuerpos cetónicos derivados de la grasa, lo que ahorra glucosa y conserva las proteínas musculares.