یکپارچگی متابولیک در حالت سیری و گرسنگی
بدن به طور مداوم بین دو حالت متابولیک در نوسان است: حالت سیری (پس از غذا)، که در آن مواد مغذی جذب و ذخیره میشوند، و حالت گرسنگی (پس از جذب)، که در آن سوختهای ذخیره شده برای حفظ عملکرد مغز و سایر بافتها بسیج میشوند. تعادل انسولین به گلوکاگون این تغییر را در کبد، ماهیچههای اسکلتی و بافت چربی هماهنگ میکند و تعیین میکند که آیا سوختها به صورت گلیکوژن و چربی ذخیره شوند یا به صورت گلوکز، اسیدهای چرب آزاد و کتونها آزاد گردند.
Definition
یکپارچگی متابولیک در حالت سیری و گرسنگی، تنظیم هماهنگ و هورمونی ذخیره و بسیج سوخت در سراسر اندامها است که بین ذخیره مواد مغذی پس از غذا و آزادسازی سوختهای درونزا در طول گرسنگی برای حفظ تأمین انرژی و گلوکز خون تغییر میکند.
Scope
این موضوع چگونگی هماهنگی متابولیسم کل بدن بین حالت سیری و گرسنگی را پوشش میدهد: اقدامات انسولین در حالت سیری (جذب گلوکز، سنتز گلیکوژن و چربی)، اقدامات گلوکاگون و هورمونهای ضدتنظیمی در حالت گرسنگی (گلیکوژنولیز، گلوکونئوژنز، لیپولیز، کتوژنز)، و جریان بین اندامی سوختها بین کبد، ماهیچه و چربی. این یک سنتز آموزشی-مرجع از متابولیسم طبیعی انرژی و اختلالات آن است، بدون ارائه راهنمایی بالینی.
Core questions
- چه تغییرات متابولیکی حالت سیری (پس از غذا) را تعریف میکنند؟
- چه تغییرات متابولیکی حالت گرسنگی (پس از جذب) را تعریف میکنند؟
- کبد، ماهیچه و بافت چربی چگونه وظیفه ذخیره و بسیج را تقسیم میکنند؟
- نسبت انسولین به گلوکاگون چگونه تغییر بین حالت سیری و گرسنگی را هدایت میکند؟
- چگونه گرسنگی طولانیمدت مصرف سوخت را به سمت چربی و کتونها تغییر میدهد؟
Key concepts
- حالت سیری (پس از غذا)
- حالت گرسنگی (پس از جذب)
- سنتز گلیکوژن و گلیکوژنولیز
- گلوکونئوژنز
- لیپولیز و کتوژنز
- جریان سوخت بین اندامی
- نسبت انسولین به گلوکاگون
Key theories
- کنترل هورمونی تغییر سوخت در حالت سیری و گرسنگی
- انتقال بین ذخیره و بسیج توسط نسبت انسولین به گلوکاگون تعیین میشود: انسولین بالا در حالت سیری باعث جذب گلوکز و سنتز گلیکوژن و چربی میشود، در حالی که انسولین پایین همراه با گلوکاگون بالا و هورمونهای ضدتنظیمی در گرسنگی باعث گلیکوژنولیز، گلوکونئوژنز، لیپولیز و کتوژنز میشود.
Mechanisms
در حالت سیری، افزایش گلوکز و انسولین باعث جذب گلوکز توسط ماهیچه و چربی، سنتز گلیکوژن در کبد و ماهیچه، و لیپوژنز میشود، در حالی که تولید گلوکز کبدی را سرکوب میکند؛ بدن سوخت ورودی را ذخیره میکند. در حالت گرسنگی، گلوکز و انسولین کاهش مییابند و گلوکاگون و سایر هورمونهای ضدتنظیمی افزایش مییابند، بنابراین کبد گلوکز را از طریق گلیکوژنولیز و گلوکونئوژنز آزاد میکند، بافت چربی اسیدهای چرب آزاد را از طریق لیپولیز آزاد میکند، و با گرسنگی طولانیمدت کبد اجسام کتونی را به عنوان یک سوخت جایگزین تولید میکند که گلوکز را برای مغز حفظ میکند. کبد، ماهیچه و بافت چربی سوبستراها را به صورت یکپارچه مبادله میکنند تا گلوکز خون و تأمین انرژی در طول چرخه حفظ شود (Saltiel & Kahn, 2001).
Clinical relevance
اختلال در یکپارچگی متابولیک زیربنای بیماریهای متابولیک رایج است: مقاومت به انسولین، سرکوب طبیعی آزادسازی گلوکز و چربی در حالت سیری را مختل میکند و به هیپرگلیسمی و تجمع چربی اکتوپیک کمک میکند، و سرریز سوختها بین اندامها، چاقی را به دیابت نوع ۲ و بیماریهای کاردیومتابولیک مرتبط میکند. این مدخل فیزیولوژی یکپارچه و اساس اختلال آن را برای مرجع آموزشی توصیف میکند و مبنایی برای تشخیص یا درمان نیست (Samuel & Shulman, 2012; Shulman, 2014).
History
مفهوم حالتهای متابولیک متمایز سیری و گرسنگی، که توسط تعادل انسولین و هورمونهای ضدتنظیمی کنترل میشود، از طریق کارهای قرن بیستم در مورد متابولیسم واسطهای و تبادل سوخت بین اندامها تثبیت شد. مطالعات بعدی، اختلالات این یکپارچگی، به ویژه رسوب چربی اکتوپیک و اختلال در عملکرد انسولین را به مقاومت به انسولین و دیابت نوع ۲ مرتبط کردند و فیزیولوژی در سطح اندام را با بیماریهای متابولیک متحد ساختند (DeFronzo, 2009; Shulman, 2014).
Debates
- چگونه چربی اکتوپیک، مدیریت سوخت در حالت سیری و گرسنگی را مختل میکند؟
- تجمع چربی در کبد و ماهیچه به شدت با مقاومت به انسولین مرتبط است، اما اینکه آیا گونههای خاص لیپیدی به طور علّی سیگنالدهی انسولین را مختل میکنند و چگونه این امر تغییر طبیعی بین ذخیره و بسیج را تغییر میدهد، همچنان یک حوزه فعال تحقیقاتی است.
Key figures
- Gerald Shulman
- Ralph DeFronzo
- C. Ronald Kahn
- Varman Samuel
Related topics
Seminal works
- saltiel-kahn-2001
- defronzo-2009
- shulman-2014
Frequently asked questions
- تفاوت بین حالت سیری و گرسنگی چیست؟
- در حالت سیری، پس از غذا خوردن، انسولین بدن را به جذب و ذخیره مواد مغذی به صورت گلیکوژن و چربی سوق میدهد. در حالت گرسنگی، بین وعدههای غذایی، انسولین پایین و گلوکاگون بالا بدن را وادار به آزادسازی سوختهای ذخیره شده برای حفظ سطح ثابت گلوکز خون میکند.
- چرا بدن در طول گرسنگی طولانیمدت کتون تولید میکند؟
- هنگامی که گرسنگی طولانیمدت میشود، کبد اسیدهای چرب را به اجسام کتونی تبدیل میکند که مغز و سایر بافتها میتوانند از آنها به عنوان سوخت استفاده کنند. این کار گلوکز را حفظ میکند و نیاز به تجزیه پروتئین برای گلوکونئوژنز را کاهش میدهد.