METABOLISMO Y BALANCE DE ENERGÍA El cerebro controla la ingestión de alimentos por medio de mecanismos conductuales como el hambre y la saciedad que nos indican cuándo y cuanto comer. El hipotálamo tiene dos centros que regulan la ingestión de alimentos: Centro de la alimentación ( tónicamente activo) Centro de la saciedad (detiene la ingesta inhibiendo al centro de la alimentación.) Teorías sobre la ingestión de alimentos Teoría glucostática Cuando la glucemia disminuye se torna dominante el centro de la alimentación y se inhibe el centro de la saciedad. Teoría lipostática Si los depósitos de grasa aumentan el deseo de comer disminuye y viceversa.
Hoy, conocemos la leptina, una hormona proteica sintetizada por los adipocitos bajo el control del gen obese (ob). Cuando aumentan los depósitos de grasa, hay más secreción de leptina y el deseo de comer disminuye. Los ratones que carecen del gen ob y por lo tanto de leptina se vuelven obesos, igual que los ratones con receptores para leptina defectuosos. Pero no es lo mismo en los seres humanos, ya que solo un pequeño porcentaje de obesos tienen deficiencia de leptina ; la mayoría tiene concentraciones elevadas de leptina. De modo que la leptina solo es parte de la historia. NPY Otros neuropéptiidos y hormonas Centro de alimentación hipotalámico Ingestión de alimentos Depósitos de grasas Neuropéptido Y (NPY), neurotransmisor encefálico que parece ser el estímulo para la ingestión de alimentos. En animales de peso normal la leptina inhibe al NPY. Otros neuropéptidos y hormonas ( grelina/ secretada por el estómago, aumenta el hambre; orexinas/ péptido encefálico hipotalámico podría interactuar con otros factores. El apetito también está influenciado por el acto de masticar, de deglutir, que ayudan a la sensación de plenitud. La visión, el olfato, el gusto sin duda pueden estimular o suprimir el apetito. Secreción de leptina
BALANCE DE ENERGÍA Una vez que el alimento ha sido digerido y absorbido, las acciones químicas del cuerpo, conocidas con el nombre de metabolismo, determinan lo que sucede con los nutrientes contenidos en los alimentos: se queman como calor? se convierten en músculo? se convierten en kg extra? El trabajo químico del cuerpo se puede subdividir en síntesis y almacenamiento. El almacenamiento incluye el almacenamiento de energía a corto plazo en compuestos de alta energía como ATP y a largo plazo en los enlaces químicos del glucógenos y las grasas. En el cuerpo humano, al menos el 50% de la energía liberada en las reacciones químicas se pierde hacia el medio ambiente como calor.la mayoría de los procesos que consumen energía están bajo control consciente; de hecho caminando y haciendo ejercicio podemos aumentar voluntariamente el egreso de energía y podemos controlar el ingreso limitando lo que comemos. Cómo se mide el contenido de energía de los alimentos? El alimento se quema en un instrumento llamado calorímetro y el calor liberado es atrapado y medido en kilocalorías (Kcal) Qué es una Kcal? Es la cantidad de calor necesaria para elevar en 1º C la temperatura de un litro de agua Las proteínas e hidratos de carbono tienen 4 kcal/g. Las grasas tienen 9 kcal/g. El gasto de energía de un individuo ( índice metabólico o tasa metabólica) puede calcularse midiendo el consumo de oxígeno o bien la producción de dióxido de carbono sola o combinada con el consumo de oxígeno. La relación entre O2 consumido y CO2 producido se llama cociente respiratorio. METABOLISMO El metabolismo es la suma de todas las reacciones químicas del cuerpo que incluyen vías para : 1. Extraer energía de los nutrientes. 2. Utilizar la energía. 3. Almacenar el exceso de energía para que pueda ser utilizado más tarde. Las vías metabólicas pueden ser anabólicas (sintetizan grandes moléculas a partir de otras más pequeñas), o catabólicas (degradan moléculas grandes en otras más pequeñas). El metabolismo puede dividirse en dos estados: posprandial o absortivo (luego de una comida, período anabólico ) y estado de ayuno o posabsortivo ( en que los nutrientes de una comida ya no están en el torrente sanguíneo y el cuerpo utiliza las reservas almacenadas, es catabólico)
DIETA Grasas Hidratos de carbono Proteínas Äcidos grasos libres + glicerol Depósitos de grasas (triglicéridos) Pool de ácidos grasos libres Exceso de nutrientes Metabolismo en la mayoría de los tejidos Lipogénesis Exseso de glucosa Orina Glucosa Depósitos de glucosa 2.Si el pool de glucosa se mantiene dentro del rango normal, la mayoría de los tejidos la utilizan como fuente de energía. Pero si cae por debajo de cierto nivel, solo el cerebro tiene acceso a la glucosa. Así como el aparato circulatorio prioriza el aporte de oxígeno al cerebro, lo mismo sucede con el metabolismo. 1.Los H de C son absorbidos principalmente como glucosa. El pool de glucosa es el más estrechamente regulado porque la glucosa es el único combustible que el cerebro puede metabolizar. Glucogenogénesis 3.Si el ingreso de glucosa es bajo, los aa pueden ser Depósitos convertidos en de glucógeno glucosa (gluconeogénesis) Glucogenólisis Gluconeogénesis Metabolismo cerebral Rango normal de glucosa plasmática Amino ácidos Proteínas corporales Pool de aminoácidos Síntesis de proteínas 4.El exceso de glucosa se almacena como glucógeno ( glucogenogénesis). Este almacenamiento tiene un límite y el exceso de glucosa es convertido en grasas (lipogénesis) Si la glucosa disminuye se degrada glucógeno ( glucogenólisis) y libera glucosa. 5. Si la glucosa plasmática excede un nivel crítico ( diabetes mellitus) el exceso de glucosa se excreta por orina., cuando se excede el umbral renal.
METABOLISMO EN ESTADO DE AYUNO 1.El glucógeno hepático se convierte en glucosa Depósito hepático de glucógeno Ácidos grasos libres 2.Los lípidos se convierten en ácidos grasos libres y glicerol que entran en la sangre. Depósitos de triglicéridos Ácidos grasos libres Glicerol Producción de energía Glucosa Cuerpos cetónicos Producción de energía Glucógeno Proteínas Piruvato Lactato Glucosa Cuerpos Cetónicos Amino ácidos 3.El cerebro utiliza sólo glucosa como fuente de energía. En caso de inanición prolongada utliza cetonas. Producción de energía El glucógeno muscular puede ser utilizado como fuente de energía. Los músculos también pueden utilizar ácidos grasos y en última instancia proteínas.
CONTROL HOMEOSTÁTICO DEL METABOLISMO La regulación metabólica está a cargo del sistema endócrino y fundamentalmente de las hormonas insulina y glucagón secretadas por las células endócrinas del páncreas. El sistema nervioso influye sobre todo en el deseo de ingerir alimentos. PÁNCREAS Constituido por una parte exócrina que secreta enzimas digestivas y bicarbonato y una parte endócrina ( islotes de Langerhans) con células: α que secretan glucagón, Β que secretan insulina, D que secretan somatostatina y PP que secretan un polipéptido pancreático. Los islotes están estrechamente asociados a capilares en los que se liberan las hormonas. Además neuronas simpáticas y parasimpáticas terminan en los islotes y ejercen su influencia. Insulina y Glucagón actúan en forma antagónica para mantener la concentración plasmática de glucosa ( glucemia: 70 a 110 mg/ dl Estímulos para liberación de insulina: Estado posprandial: domina la insulina Aumento de glucosa ( mayor a 100 mg/dl). Aumento de la concentración de aminoácidos. Secreción prealimentaria de hormonas gastrointestinales, como GLP-1, Estado de ayuno: domina el glucagón Glucogenólisis Gluconeogénesis Cetogénesis Oxidación de glucosa Síntesis de glucógeno Síntesis de grasas Síntesis de proteínas CCK, gastrina, que promueven la secreción anticipada de insulina impidiendo la elevación súbita de la concentración plasmática de la glucosa. Es estimulada por la actividad parasimpática e inhibida por la actividad simpática. En períodos de estrés las catecolaminas inhiben la secreción de insulina y cambian el metabolismo hacia la gluconeogénesis para proporcionar combustible extra para el sistema nervioso y músculo esquelético. TEJIDOS DIANA DE INSULINA Hígado Tejido adiposo Músculo esquelético
Los órganos diana primarios de la insulina son hígado, músculo esquelético y tejido adiposo, donde regula los transportadores GLUT. El encéfalo y los epitelios intestinal y renal no requieren insulina para captar y metabolizar glucosa, como tampoco lo requiere el músculo esquelético en ejercicio. En ausencia de insulina la glucosa no puede entrar en la célula. Músculo esquelético y tejido adiposo La insulina ordena a la célula que inserte transportadores GLUT en la membrana, lo que permite que la glucosa entre en la célula Glucosa Insulina unida al receptor Glucosa Receptor de insulina Vesícula secretora Cascada de transducción de señales La glucosa entra en la célula Proteína de transporte Glut 4
En las células hepáticas el transporte de glucosa no es directamente dependiente de insulina pero está influenciado por la presencia o ausencia de insulina. Los hepatocitos tienen transportadores GLUT 2 que (a diferencia de músculo y tejido adiposo,) están siempre presentes en la membrana celular y son activados por la `presencia de insulina en estado posprandial como consecuencia del aumento de la concentración plasmática de glucosa. Hepatocito en estado posprandial: la célula hepática capta glucosa Hepatocito en estado de ayuno: la célula hepática fabrica glucosa y la transporta hacia la sangre Insulina Glucosa alta Baja Insulina Glucosa baja Cascada de señales Glucosa baja Depósitos de glucógeno y gluconeogénesis Glucosa alta Célula hepática En estado posprandial la insulina activa una hexocinasa que fosforila la glucosa a glucosa 6-fosfato, manteniendo la concentración de glucosa intracelular baja en relación con la plasmática, lo que permite que la glucosa difunda hacia dentro a través de GLUT 2
La insulina activa las enzimas para la utilización celular de glucosa ( glucólisis) y para la síntesis de glucógeno ( glucogenogénesis) y grasa ( lipogénesis) e inhibe las enzimas para la degradación de glucógeno ( glucegenólisis), síntesis de glucosa ( gluconeogénesis) y degradación de grasa (lipólsis), asegurando que el metabolismo se mueva en dirección anabólica. Cuando se ha ingerido más glucosa que la necesaria para energía y síntesis. El exceso se transforma en glucógeno o ácidos grasos. Glucosa plasmática La insulina aumenta la utilización de aminoácidos para síntesis de proteínas tanto por el hígado como por el músculo. La insulina promueve la conversión del exceso de glucosa o aminoácidos en triglicéridos (lipogénesis) Insulina Hígado Células musculares, adiposas y otras células Glucólisis Glucogenogénesis Lipogénesis Transporte de glucosa Glucosa plasmática
Glucosa en plasma Hígado Lactato, piruvato aminoácidos Ácidos grasos Tejido muscular y adiposo GLUCAGÓN Su función es evitar la hipoglucemia y este es el estímulo primario para su liberación. Cuando la glucemia cae por debajo de 100 mg/dl, la secreción de glucagón aumenta. El órgano diana primario es el hígado, donde estimula la glucogenólisis y gluconeogénesis y también la lipólisis. La liberación de glucagón también es estimulada por los aminoácidos plasmáticos, lo que evita la hipoglucemia luego de la ingestión de una comida proteica pura. Es importante destacar que para ejercer su acción hiperglucemiante, el glucagón requiere la acción permisiva del cortisol, cuyo efecto metabólico principal es evitar la hipoglucemia. Hipoglucemia prolongada Glucogenólisis Gluconeogénesis Cetonas Glucosa en plasma Cortisol es una hormona esencial para la vida, principalmente catabólica. Promueve la gluconeogénesis en hígado; la glucosa es liberada a sangre y el resto es almacenada como Para uso del cerebro y Tejidos periféricos glucógeno. Degrada proteínas del músculo esquelético para obtener sustratos para la gluconeogénesis Aumenta la lipólisis, produciendo ácidos grasos para que los tejidos periféricos utilicen como energía y el glicerol es utilizado para la gluconeogénesis. Esto queda bien evidenciado cuando el exceso de cortisol produce hiperglucemia similar a la diabetes.
DIABETES MELLITUS La diabetes se caracteriza por concentraciones plasmáticas de glucosa anormalmente elevadas. La hiperglucemia crónica y sus anomalías metabólicas asociadas producen complicaciones en vasos sanguíneos, ojos, riñones y el sistema nervioso. Diabetes tipo 1: déficit de insulina como resultado de la destrucción de las células β del páncreas. En la mayor parte de los casos es una enfermedad autoinmune en la que el cuerpo no reconoce las células β del páncreas como propias y las destruye. Como estos enfermos carecen de insulina, el único tratamiento son inyecciones de insulina. 1.Metabolismo de la glucosa. En ausencia de insulina, la glucosa permanece en sangre (hiperglucemia). El hígado inicia las vías del ayuno de glucogenólisis y gluconeogénesis, produciendo glucosa adicional. 2.Metabolismo de los lípidos. Al igual que en estado de ayuno se degradan grasas, los ácidos grasos entran a sangre y son transportados al hígado donde son degradados por betaoxidación y se producen cuerpos cetónicos (cetoacidosis) 3.Metabolismo de las proteínas.los músculos degradan sus proteínas para obtener energía. Los aminoácidos resultantes son transportados hacia el hígado. 4. Metabolismo cerebral. El encéfalo no es insulinodependiente, pero las neuronas del centro de la saciedad son sensibles a la insulina por lo que en su ausencia estas células son incapaces de captar glucosa plasmática, el centro lo interpreta como inanición, y estimula la ingesta de alimentos. El resultado es polifagia ( comer en exceso). 5. Diuresis osmótica y poliuria. Cuando se excede el umbral renal para glucosa ( capacidad del riñón de reabsorber la glucosa filtrada ), esta es excretada por orina ( glucosuria). La presencia del soluto ( glucosa) en los túbulos renales hace que se reabsorba menos agua y se excrete más (diuresis osmótica), lo que lleva a la eliminación de grandes volúmenes de orina (poliuria), lo cual lleva a deshidratación. 6. Deshidratación. La deshidratación produce reducción del volumen sanguíneo y de la presión arterial. Esto lleva a la producción de mecanismos homeostáticos como secreción de HAD, aumento de la sed ( polidipsia) y compensaciones cardiovasculares. La cetoacidosis + la hipoxia por colapso circulatorio puede llevar al coma e incluso la muerte. El tratamiento incluye insulina + reposición de líquidos y electrolitos para restaurar el volumen y los iones perdidos.
Diabetes tipo 2 Una de las características de la Diabetes tipo 2 es la resistencia a la insulina. Significa que hay insulina en sangre pero es incapaz de llevar a cabo su función. Como en la diabetes tipo 2 hay metabolización parcial de glucosa, los síntomas agudos de esta forma de enfermedad no suelen ser tan graves como los de la diabetes tipo 1. Los expertos atribuyen esta enfermedad al sedentarismo por lo que el tratamiento recomendado es un cambio en el estilo de vida, fundamentalmente ejercicio físico ya que el músculo esquelético en ejercicio no requiere insulina para captar glucosa. Los fármacos usados para tratar la diabetes tipo 2 pueden: 1. Estimular la secreción de insulina en las células β del páncreas. 2. Retardar la digestión o la absorción de los hidratos de carbono en el intestino. 3. Inhibir la producción hepática de glucosa. 4. Hacer que los tejidos diana sean más reactivos a la insulina. Síndrome metabólico Desde hace muchos años se sabe que las personas con sobrepeso tienen predisposición a desarrollar diabetes tipo 2, aterosclerosis e hipertensión arterial. La combinación de estos tres trastornos se llama síndrome metabólico. Los individuos con síndrome metabólico reúnen al menos tres de los cinco criterios siguientes: Obesidad central ( visceral) ( circunferencia de la cintura mayor de 100 cm en los hombres y de 87,5 en las mujeres. Las mujeres con cuerpo de manzana ( más ancho en la cintura) son más propensas a desarrollar síndrome metabólico que las que tienen forma de pera ( más ancho en la cadera) Presión arterial > 130 /85 mm Hg. Glucemia en ayunas > 110 mg/dl Concentraciones elevadas de triglicéridos en ayunas. Niveles plasmáticos bajos de HDL.
Glucosa en plasma ( mg/dl) Diagnóstico y control de la diabetes Glucemia: 70 a 110 mg /dl Hemoglobina glicosilada. Uno de los objetivos del tratamiento de la diabetes es mantener la glucemia tan cerca de los valores normales como sea posible. La glucosa circula en sangre unida a la hemoglobina ( hemoglobina glicosilada) La concentración de hemoglobina glicosilada se relaciona en forma directa con la exposición de la hemoglobina a la glucosa durante un período de 8 a 12 semanas, de modo que esta prueba permite controlar las fluctuaciones de la glucemia a largo plazo y ajustar el tratamiento del paciente diabético. Prueba de tolerancia a la glucosa. Primero se determina la glucemia en ayunas (hora 0). Luego el individuo consume una bebida rica en glucosa y se mide la glucemia durante 2 o más horas. En el individuo normal luego de dos horas la glucemia retorna a sus valores normales, mientras que en las personas diabéticas la glucemia se mantiene elevada. Esta prueba muestra simplemente que la respuesta a la sobrecarga de glucosa no es normal, no puede distinguir entre problemas de síntesis de insulina, liberación de insulina o reactividad de los tejidos a la hormona. Además de estas pruebas, son necesarios otros estudios complementarios para arribar a un diagnóstico de diabetes. Individuo diabético Individuo normal Tiempo después de la glucosa oral (horas)
Esto es solo una parte.! No te conformes.; busca información y transfórmala en conocimiento.