भोजन के बाद और उपवास की स्थिति में चयापचय एकीकरण

शरीर लगातार दो चयापचय मोड के बीच स्विच करता है: एक भोजन के बाद (पोस्टप्रैंडियल) की स्थिति, जिसमें पोषक तत्व अवशोषित और संग्रहीत होते हैं, और एक उपवास (पोस्टएब्जॉर्पटिव) की स्थिति, जिसमें मस्तिष्क और अन्य ऊतकों को बनाए रखने के लिए संग्रहीत ईंधन जुटाए जाते हैं। इंसुलिन-से-ग्लूकागन संतुलन यकृत, कंकाल की मांसपेशी और वसा ऊतक में इस स्विच का समन्वय करता है, यह निर्देशित करता है कि ईंधन ग्लाइकोजन और वसा के रूप में जमा होते हैं या ग्लूकोज, मुक्त फैटी एसिड और कीटोन के रूप में जारी होते हैं।

Definition

भोजन के बाद और उपवास की स्थिति में चयापचय एकीकरण अंगों में ईंधन भंडारण और जुटाने का समन्वित, हार्मोन-निर्देशित विनियमन है, जो भोजन के बाद पोषक तत्वों के जमाव और उपवास के दौरान ऊर्जा आपूर्ति और रक्त शर्करा को बनाए रखने के लिए अंतर्जात ईंधन की रिहाई के बीच स्विच करता है।

Scope

यह विषय बताता है कि भोजन और उपवास के बीच पूरे शरीर का चयापचय कैसे समन्वित होता है: इंसुलिन की भोजन-पश्चात क्रियाएं (ग्लूकोज का अवशोषण, ग्लाइकोजन और वसा का संश्लेषण), ग्लूकागन और प्रति-नियामक हार्मोन की उपवास-पश्चात क्रियाएं (ग्लाइकोजेनोलिसिस, ग्लूकोनियोजेनेसिस, लिपोलाइसिस, कीटोजेनेसिस), और यकृत, मांसपेशी और वसा के बीच ईंधन का अंतर-अंग प्रवाह। यह सामान्य ऊर्जा चयापचय और इसके अव्यवस्था का एक संदर्भ-शैक्षणिक संश्लेषण है, जिसमें कोई नैदानिक ​​मार्गदर्शन नहीं है।

Core questions

• भोजन के बाद (पोस्टप्रैंडियल) की स्थिति को कौन से चयापचय परिवर्तन परिभाषित करते हैं?
• उपवास (पोस्टएब्जॉर्पटिव) की स्थिति को कौन से चयापचय परिवर्तन परिभाषित करते हैं?
• यकृत, मांसपेशी और वसा ऊतक भंडारण और जुटाने के कार्य को कैसे विभाजित करते हैं?
• इंसुलिन-से-ग्लूकागन अनुपात भोजन-उपवास स्विच को कैसे निर्देशित करता है?
• लंबे समय तक उपवास ईंधन के उपयोग को वसा और कीटोन की ओर कैसे स्थानांतरित करता है?

Key concepts

• भोजन के बाद (पोस्टप्रैंडियल) की स्थिति
• उपवास (पोस्टएब्जॉर्पटिव) की स्थिति
• ग्लाइकोजन संश्लेषण और ग्लाइकोजेनोलिसिस
• ग्लूकोनियोजेनेसिस
• लिपोलाइसिस और कीटोजेनेसिस
• अंतर-अंग ईंधन प्रवाह
• इंसुलिन-से-ग्लूकागन अनुपात

Key theories

भोजन-उपवास ईंधन स्विच का हार्मोनल नियंत्रण

भंडारण और जुटाने के बीच संक्रमण इंसुलिन-से-ग्लूकागन अनुपात द्वारा निर्धारित होता है: भोजन के बाद की स्थिति में उच्च इंसुलिन ग्लूकोज अवशोषण और ग्लाइकोजन और वसा के संश्लेषण को चलाता है, जबकि उपवास में उच्च ग्लूकागन और प्रति-नियामक हार्मोन के साथ कम इंसुलिन ग्लाइकोजेनोलिसिस, ग्लूकोनियोजेनेसिस, लिपोलाइसिस और कीटोजेनेसिस को चलाता है।

Mechanisms

भोजन के बाद की स्थिति में, बढ़ता ग्लूकोज और इंसुलिन मांसपेशियों और वसा द्वारा ग्लूकोज के अवशोषण, यकृत और मांसपेशियों में ग्लाइकोजन संश्लेषण, और लिपोजेनेसिस को बढ़ावा देता है, जबकि यकृत ग्लूकोज उत्पादन को दबाता है; शरीर आने वाले ईंधन को संग्रहीत करता है। उपवास की स्थिति में, ग्लूकोज और इंसुलिन गिरते हैं और ग्लूकागन तथा अन्य प्रति-नियामक हार्मोन बढ़ते हैं, इसलिए यकृत ग्लाइकोजेनोलिसिस और ग्लूकोनियोजेनेसिस द्वारा ग्लूकोज जारी करता है, वसा ऊतक लिपोलाइसिस द्वारा मुक्त फैटी एसिड जारी करता है, और लंबे समय तक उपवास के साथ यकृत कीटोन निकायों को एक वैकल्पिक ईंधन के रूप में उत्पन्न करता है जो मस्तिष्क के लिए ग्लूकोज को बचाता है। यकृत, मांसपेशी और वसा ऊतक एक एकीकृत तरीके से सब्सट्रेट का आदान-प्रदान करते हैं ताकि चक्र के दौरान रक्त शर्करा और ऊर्जा आपूर्ति बनी रहे (साल्टियल और कान, 2001)।

Clinical relevance

अव्यवस्थित चयापचय एकीकरण सामान्य चयापचय रोग का आधार है: इंसुलिन प्रतिरोध ग्लूकोज और वसा की सामान्य भोजन-पश्चात रिहाई को बाधित करता है, जो हाइपरग्लाइसेमिया और एक्टोपिक वसा संचय में योगदान देता है, और अंगों के बीच ईंधन का अतिप्रवाह मोटापे को टाइप 2 मधुमेह और कार्डियोमेटाबॉलिक रोग से जोड़ता है। यह प्रविष्टि एकीकृत शरीर विज्ञान और शैक्षिक संदर्भ के लिए इसकी गड़बड़ी के आधार का वर्णन करती है और निदान या उपचार का आधार नहीं है (सैमुअल और शुलमैन, 2012; शुलमैन, 2014)।

History

इंसुलिन और प्रति-नियामक हार्मोन के संतुलन द्वारा नियंत्रित विशिष्ट भोजन-पश्चात और उपवास चयापचय स्थितियों की अवधारणा को मध्यवर्ती चयापचय और अंतर-अंग ईंधन विनिमय पर बीसवीं सदी के काम के माध्यम से समेकित किया गया था। बाद के अध्ययनों ने इस एकीकरण की गड़बड़ी, विशेष रूप से एक्टोपिक वसा जमाव और बिगड़ा हुआ इंसुलिन क्रिया को इंसुलिन प्रतिरोध और टाइप 2 मधुमेह से जोड़ा, अंग-स्तरीय शरीर विज्ञान को चयापचय रोग के साथ एकीकृत किया (डीफ्रोंजो, 2009; शुलमैन, 2014)।

Debates

एक्टोपिक वसा भोजन-उपवास ईंधन प्रबंधन को कैसे बाधित करती है?

यकृत और मांसपेशियों में लिपिड का संचय इंसुलिन प्रतिरोध से दृढ़ता से जुड़ा हुआ है, लेकिन क्या विशिष्ट लिपिड प्रजातियां इंसुलिन सिग्नलिंग को कारण के रूप में बाधित करती हैं, और यह भंडारण और जुटाने के बीच सामान्य स्विच को कैसे बदलता है, यह सक्रिय जांच का एक क्षेत्र बना हुआ है।

Key figures

• Gerald Shulman
• Ralph DeFronzo
• C. Ronald Kahn
• Varman Samuel

Seminal works

• saltiel-kahn-2001
• defronzo-2009
• shulman-2014

Frequently asked questions

भोजन के बाद और उपवास की स्थिति में क्या अंतर है?

भोजन के बाद की स्थिति में, खाने के बाद, इंसुलिन शरीर को पोषक तत्वों को ग्लाइकोजन और वसा के रूप में अवशोषित और संग्रहीत करने के लिए प्रेरित करता है। उपवास की स्थिति में, भोजन के बीच, कम इंसुलिन और उच्च ग्लूकागन शरीर को रक्त शर्करा को स्थिर रखने के लिए संग्रहीत ईंधन जारी करने के लिए प्रेरित करते हैं।

शरीर लंबे समय तक उपवास के दौरान कीटोन क्यों बनाता है?

जब उपवास लंबा होता है, तो यकृत फैटी एसिड को कीटोन निकायों में परिवर्तित करता है, जिसका उपयोग मस्तिष्क और अन्य ऊतक ईंधन के रूप में कर सकते हैं। यह ग्लूकोज को बचाता है और ग्लूकोनियोजेनेसिस के लिए प्रोटीन को तोड़ने की आवश्यकता को कम करता है।