Regolamento
Le concentrazioni di Glc nei tessuti e nei fluidi corporei sono stabilizzate da molti meccanismi diversi, molti dei quali coinvolgono l’azione di ormoni specifici. L’omeostasi complessiva viene mantenuta dirigendo il flusso di Glc da o verso le riserve di glicogeno, bilanciando la glicolisi rispetto alla gluconeogenesi e promuovendo il catabolismo proteico nei momenti di bisogno.,
Regolazione ormonale: Tra i molti ormoni con qualche effetto su particolari tessuti o sequenze metaboliche, alcuni si distinguono per le loro azioni dominanti e dominanti sulla disposizione Glc. L’insulina favorisce l’assorbimento e l’ossidazione del Glc da parte dei tessuti e favorisce la conservazione, in particolare nella fase postprandiale. Il glucagone in risposta a una bassa concentrazione di Glc nel sangue aumenta il rilascio di Glc dallo stoccaggio e la sintesi dai precursori. L’adrenalina (epinefrina) mobilita i negozi e accelera l’utilizzo.,
L’insulina viene prodotta nelle cellule beta delle cellule delle isole pancreatiche e rilasciata in un processo zinco-dipendente insieme alla sua compagna amilina. Il tasso di produzione e rilascio in circolazione è correlato ai meccanismi di rilevamento del Glc nella cellula beta. Si ritiene che la generazione di ATP da Glc e concentrazione di calcio citosolico sia fondamentale per il rilevamento di Glc. Un enzima contenente zinco, l’insulisina (EC3.4.24.56), inattiva irreversibilmente l’insulina in molti tessuti (Ding et al., 1992). L’attività dell’insulisina è inibita da alte concentrazioni sia di amilina che di insulina (Mukherjee et al., 2000)., L’insulina si lega ai recettori specifici dell’insulina nei muscoli, negli adipociti e in alcuni altri tessuti insulino-sensibili e innesca con l’attività della chinasi del recettore una cascata di segnalazione. Il peptide contenente cromo la cromodulina si lega al recettore dell’insulina attivato dall’insulina e ottimizza la sua attività chinasica del recettore (Vincent, 2000). In risposta alla cascata di segnalazione iniziata con insulina, GLUT4 (SLC2A4) si sposta verso la membrana plasmatica e aumenta l’assorbimento di Glc nelle cellule stimolate dall’insulina diverse volte., Un altro importante effetto insulinico è l’aumento della trascrizione dell’esochinasi epatica 4 (glucochinasi), che aumenta la disponibilità di glucosio 6-fosfato, il precursore della glicolisi e della sintesi del glicogeno. La glicolisi è ulteriormente promossa dall’aumento delle concentrazioni del metabolita regolatore fruttosio 2,6-bisfosfato (dovuto all’induzione della 6-fosfofructo-2-chinasi, EC2.7.1.105 e alla minore espressione di fruttosio-2,6-bisfosfato-2-fosfatasi, EC3.1.3.46). Allo stesso tempo, la gluconeogenesi è bloccata dall’effetto inibitorio dell’insulina sulla fosfoenolpiruvato carbossichinasi (EC4.1.1.,32) e di fruttosio 2,6-bisfosfato su fruttosio 1,6-bisfosfatasi (EC3.1.3.11). L’insulina promuove la glicogenesi aumentando la disponibilità del precursore del glucosio 6-fosfato e diminuendo la fosforilazione degli enzimi del metabolismo del glicogeno.
Le funzioni metaboliche dell ‘amilina compagna dell’ insulina, che tendono ad essere in opposizione all ‘azione dell’ insulina, stanno solo iniziando a essere comprese. Includono la promozione della degradazione del glicogeno e l’inibizione della sintesi del glicogeno., Anni di eccessiva secrezione di amilina possono essere responsabili del declino delle cellule beta nell’obesità e nella resistenza all’insulina. L’amilina può promuovere la deposizione di placche amiloidi (Hayden e Tyagi, 2001) e indurre apoptosi delle cellule beta (Saafi et al., 2001).
Il glucagone è prodotto e secreto dalle cellule alfa del pancreas in risposta a basse concentrazioni di Glc. Il glucagone promuove il rilascio di glucosio 1-fosfato dal glicogeno. L’adrenalina e la noradrenalina meno potente stimolano la rottura del glicogeno., Queste catecolamine inoltre contrastano gli effetti inibitori dei combustibili del non glucosio sulla glicolisi.
Appetito e sazietà: bassa concentrazione di Glc nel sangue induce la sensazione di fame. Secondo la teoria glucostatica di lunga data, il cervello, aree specifiche come le porzioni paraventricolari e sopraottiche dell’ipotalamo, integrano l’input dai sensori Glc-reattivi periferici e centrali e generano la sensazione di appetito (Briski, 2000).,
L’amilina, d’altra parte, viene secreta in risposta all’alimentazione e all’aumento della concentrazione di Glc nel sangue e agisce sui recettori H1 dell’istamina con un significativo effetto sazietà e anoressizzante (Mollet et al., 2001). È stato anche riportato un effetto che induce la sazietà dell’insulina, ma può essere debole o mediato da altri effettori (come l’amilina).
Metabolismo postprandiale: L’afflusso di Glc appena assorbito e di altri nutrienti altera l’equilibrio delle attività ormonali e metaboliche., Come indicato sopra, il tasso di secrezione di insulina (e amilina) aumenta e il tasso di glucagone diminuisce in risposta alla maggiore concentrazione di Glc nel sangue. La gluconeogenesi viene effettivamente disattivata e la glicolisi viene attivata. L’utilizzo di Glc si verifica in preferenza all’ossidazione dei grassi. Quando un elevato apporto di carboidrati è accoppiato con un eccessivo apporto energetico totale, il grasso (sia dalla dieta che dal turnover del tessuto adiposo) viene preferenzialmente depositato e il carboidrato viene utilizzato come combustibile energetico quasi esclusivo., Infatti, il rilascio di grasso dal tessuto adiposo è rallentato dall’aumentata azione dell’insulina. Questo è un promemoria che sia i tempi che la quantità di ingestione di carboidrati contano.
La deposizione di glicogeno nel fegato e nei muscoli aumenta, anche se con un notevole ritardo temporale. È probabile che la ricostituzione delle riserve di glicogeno esaurite richieda 1-2 giorni (Shearer et al., 2000). Il carico di carboidrati per uno o più giorni può aumentare le riserve di glicogeno di un terzo o più (Tarnopolsky et al., 2001)., Il repleting delle riserve di glicogeno mediante l’alimentazione di carboidrati la sera prima della chirurgia elettiva invece del digiuno sembra migliorare l’esito e ridurre le degenze ospedaliere (Nygren et al., 2001).
Esercizio: Una raffica di sforzo, come in un breve sprint, tasse la capacità del muscolo di generare ATP per la contrazione. La ripartizione glicolitica del Glc in lattato è una modalità inefficiente di utilizzo del carburante, perché genera solo due ATP per molecola di glucosio. I vantaggi sono che la glicolisi è veloce, perché sono necessarie solo 11 reazioni e che funziona anaerobicamente (cioè non richiede ossigeno)., Il lattato risultante si muove dalla cellula muscolare in circolazione attraverso il trasportatore monocarbossilato 1 (MCT1, SLC16A1). A causa del cotrasporto dei protoni, l’aumento dell’acidificazione delle cellule muscolari promuoverà l’esportazione di lattato. Il lattato è usato nel fegato per la gluconeogenesi e il Glc risultante è tornato al muscolo per un altro round potenziale attraverso questo ciclo di lattato–glucosio (Cori).
Un altro dei molti adattamenti allo sforzo muscolare è l’aumentata attività di GLUT4, che promuove l’afflusso di Glc dalla circolazione.,
Digiuno e fame: quando i livelli tissutali di Glc diminuiscono e non arrivano nuove forniture dal cibo, il fegato e i reni iniziano a rilasciare Glc in circolazione. Questo Glc proviene inizialmente dalle riserve di glicogeno e dall’uso di metaboliti Glc (lattato, piruvato e altri) per la gluconeogenesi, successivamente dalle proteine tissutali.