Vías metabólicas activadas en el ayuno

Metabolismo normal:

El término metabolismo se refiere a cambio o transformación, y designa a todas las reacciones químicas que se producen en el organismo. Hay dos tipos de metabolismo: 1- catabolismo, que implica todas aquellas reacciones químicas que degradan moléculas orgánicas complejas en compuestos simples, y en general son reacciones exergónicas (producen más energía de la que consumen y liberan la energía química almacenada en las moléculas orgánicas); 2- anabolismo, se refiere a las reacciones químicas que combinan moléculas simples y monómeros para formar componentes estructurales y funcionales complejos del organismo, son reacciones endergónicas (consumen más energía de la que producen).

La molécula que más participa en el intercambio de energía en las células es adenosín trifosfato (ATP), funciona como “moneda energética” de las células vivas y permite el acople de reacciones catabólicas y anabólicas.

La regulación de estas reacciones metabólicas depende del ambiente químico dentro de las células del organismo, así como de los niveles de ATP y oxígeno, y de las señales del sistema nervioso y sistema endocrino. Algunos aspectos del metabolismo dependen del tiempo transcurrido desde la última comida.

Los alimentos que se ingieren son la única fuente de energía para la actividad biológica e inmediatamente luego de ingerirlos comienzan los procesos de digestión (degradación de alimentos). Posteriormente, se da el estado de absorción, donde los nutrientes entran al torrente sanguíneo, a nivel del tubo digestivo en forma de glucosa, aminoácidos y triglicéridos (TG). Existen dos pilares metabólicos durante el estado de absorción: la oxidación de la glucosa para la producción de ATP (catabolismo de la glucosa) y el almacenamiento del exceso de moléculas energéticas, para uso futuro entre las comidas, sobre todo en los hepatocitos, adipocitos y fibras musculares.

Alrededor del 50% de la glucosa absorbida es oxidada por las células para producir ATP, la restante es transportada y almacenada en el hígado en forma de glucógeno a través de la glucogenogénesis y en TG a través de la lipogénesis. Algunos de los ácidos grasos y TG sintetizados en el hígado permanecen en él, pero en su mayoría serán transportados y  almacenados en el tejido adiposo. En general, alrededor del 40% de la glucosa restante se convierte en TG, y el 10% se almacena como glucógeno en el músculo esquelético y en los hepatocitos. Por otro lado, muchos de los aminoácidos que entran en los hepatocitos se utilizan para la producción de ATP, para la síntesis de glucosa o de ácidos grasos. Otros, que no entran en los hepatocitos se utilizan para formar proteínas, sustancias químicas, hormonas, enzimas, entre otras.

Durante el estado absortivo, la insulina promueve la entrada de glucosa y aminoácidos en las células de muchos tejidos y en general aumenta la intensidad de las enzimas necesarias para el anabolismo y la síntesis de moléculas de almacenamiento, al mismo tiempo que disminuye la actividad de enzimas para las reacciones catabólicas. En el hígado y en el tejido adiposo, la insulina aumenta la síntesis de TG y en el resto de las células favorece la síntesis proteica.

En el estado postabsortivo, la absorción de nutrientes en el tubo digestivo ya se completó (luego de 4 horas postingesta) y los requerimientos energéticos (ATP) del organismo son cubiertos con los combustibles que aportan los nutrientes absorbidos. El objetivo más importante durante este período es mantener los niveles de glucosa sanguínea dentro de los límites normales, y a medida que transcurre el tiempo y se consumen los nutrientes disponibles circulantes, la energía se obtiene mediante la conversión del glucógeno del hígado y del músculo esquelético en glucosa y del glicerol y los aminoácidos en glucosa. Los ácidos grasos, los cuerpos cetónicos (CC) y los aminoácidos se oxidan para formar ATP . 

Los hepatocitos producen moléculas de glucosa y la exportan a la sangre, y otras células buscan otros combustibles para la producción de ATP a fin de conservar la pequeña cantidad de glucosa disponible.

Metabolismo durante el ayuno

Fuente: sebbm.es

Las reacciones más importantes del estado de post absorción que producen glucosa son:

Glucogenólisis: durante el ayuno la principal fuente de glucosa sanguínea es el glucógeno hepático. Este se forma y se degrada continuamente de acuerdo con las necesidades del organismo.

Lipólisis: el glicerol producido por la degradación de los TG en el tejido adiposo, también se utiliza para formar glucosa dentro de la gluconeogénesis.

Gluconeogénesis a partir de aminoácidos: la modesta degradación de proteínas en el músculo esquelético y otros tejidos liberan grandes cantidades de aminoácidos, que pueden convertirse en glucosa por la gluconeogénesis en el hígado .

A pesar de estas formas de producción de glucosa, la glicemia no se puede mantener por largos tiempos sin otros cambios metabólicos, de tal modo que se debe hacer un ajuste importante durante el estado postabsortivo, para producir ATP mientras se conserva la glucosa.

Las reacciones siguientes producen ATP sin utilizar glucosa:

1. Oxidación de ácidos grasos: los ácidos grasos liberados por lipólisis de los TG no pueden utilizarse para la producción de glucosa, porque el acetil coenzima A (molécula intermediaria clave en el metabolismo) no puede convertirse a piruvato, pero la mayoría de las células pueden oxidar los ácidos grasos directamente, ingresarlos en el ciclo de Krebs como acetil coenzima A y producir ATP a través de la cadena respiratoria.

2. Oxidación de aminoácidos: en los hepatocitos los aminoácidos pueden oxidarse directamente para producir ATP.

3. Oxidación de CC: los hepatocitos también pueden convertir los ácidos grasos en CC, que pueden utilizarse en el corazón, los riñones y otros tejidos para producir ATP (23).

4. Oxidación de ácido láctico: el músculo cardíaco puede producir ATP en forma aeróbica a partir del ácido láctico..

5. Desdoblamiento del glucógeno muscular: las células del músculo esquelético degrada el glucógeno a glucosa-6 fosfato (molécula de glucosa fosforilada), ésta ingresa a la glucólisis y provee ATP para la contracción muscular.