Metabolismo Glucidico

Metabolismo Glucidico

Ho preparato questo video che spiega il funzionamento del metabolismo glucidico. Conoscere i metabolismi dei macronutrienti è fondamentale per comprendere le basi della nostra alimentazione.

Dal pane all’energia: il metabolismo dei glucidi

Si dice che : la struttura è al servizio della funzione, ed anche la nostra dentatura risponde a questo principio.
Osservate quella dei primati:
dentizione
Un cranio stretto ed affusolato indica potenti muscoli masticatori (temporale e massetere) adibiti a masticare tutto il giorno. I gorilla ed i nostri antenati avevano molari il triplo più grandi dei nostri adibiti alla macerazione degli arbusti.
I carnivori possiedono potenti canini atti a squarciare la carne, ma non la masticano la ingoiano. Gli erbivori invece passano buona parte del tempo a digerire i vegetali in bocca, questo grazie all’amilasi salivare.

Il viaggio del nostro pezzo di pane inizia così, all’inizio dell’apparato digerente, in bocca. Questo porrà le basi per il metabolismo glucidico che tra poco vedremo bene insieme.
I carboidrati per essere digeriti devono rimanere in un ambiente neutro  (pH 7), per essere assorbiti dovranno diventare dei monosaccaridi, il pane che è formato da pacchetti di glucosio (amido) verrà inizialmente scisso tramite idrolisi in bocca e poi successivamente nella regione digiunale dell’intestino (amilasi prancreatica).
Una volta che l’amido diverrà glucosio passerà attraverso la membrana intestinale e verrà immesso nel circolo portale dove arriverà al fegato.

La velocità con cui il nostro corpo può assorbire il glucosio (processo ATP dipendente) è molto rapida e raggiunge la velocità di 1g/kg corporeo /ora.
Se pesate 80kg potete assorbire al massimo 80g di glucosio all’ora, ricordatevelo la prossima volta che mangiate 1kg di pane  (440g di carboidrati) in una volta sola.
Ogni volta che ingeriamo un buon quantitativo di carboidrati (60% delle calorie del pasto) la glicemia si alza entro 40-60 min passando da 80-90 a 120-130mg /100 ml, entro le due ore e trenta torna al livello basale o addirittura con valori leggermente inferiori.
glicemia post prandiale
Per sapere come gestite gli zuccheri (l’efficacia con cui il corpo li metabolizza) esiste il test di tolleranza al glucosio che indica se sia verso l’insulino resistenza o la sensibilità insulinica.

Una volta che lo zucchero (glucosio-fruttosio-galattosio) è arrivato al fegato hanno inizio le reazioni biochimiche che lo porteranno a trasformarsi o a diventare energia.

Fegato nel metabolismo degli zuccheri

Abbiamo visto precedentemente che il fegato non ha bisogno d’insulina per captare gli zuccheri (il muscolo si). C’è un’altra grossa differenza tra i due tessuti. Mentre tutte e due possono conservare al loro interno il glucosio come glicogeno, solo il fegato è in grado di rilasciarlo nel circolo ematico, questo grazie all’enzima glucosio-6-fosfato fosforilasi. Questa caratteristica fa si che sia soltanto questo organo a controllare la glicemia (durante il digiuno per esempio), mentre le cellule muscolari possono utilizzare gli zuccheri solo per la propria attività.

Ormoni, glicogeno e glucosio

Le riserve glucidiche del corpo sono influenzate in modo rimarchevole dai livello ormonali ed energetici. Il glucagone rende più facilmente disponibile il glicogeno epatico, mentre quello muscolare viene influenzato dall’adrenalina. L’insulina permette l’avvio dei processi di glicogenosintesi e blocca quelli opposti di glicolisi. Al contrario il cortisolo aumenta la gluconeogenesi ed interrompe la glicogenosintesi. Abbiamo così un antagonismo tra insulina e cortisolo. La composizione dei pasti  (glucidici o proteici) influenza la stimolazione ormonale adibita alla produzione e allo stoccaggio dell’energia. L’assunzione di carboidrati stimola anche il metabolismo glucidico adipocitario, quindi la produzione di leptina e indirettamente gli ormoni tiroidei (se volete tenere alto il metabolismo non potete escludere i carboidrati).

Metabolismo dei glucidi: riassunto

metabolismo glucidico

Perché il glucosio possa entrare nelle cellule ha bisogno dell’insulina. Questo ormone permetterà alle membrane di richiamare uno specifico trasportatore (Glut-4) che permetterà il passaggio dello zucchero. Nel fegato, nel cervello e negli eritrociti (globuli rossi) non c’è n’è bisogno (tessuti insulino indipendenti) e la velocità di passaggio dipende soltanto dai livelli plasmatici di glucosio.

Una volta che lo zucchero entra nelle cellule dell’organismo abbiamo la fosforilazione a glucosio-6-fosfato. L’aggiunta di un gruppo fosfato imprigiona il glucosio nella cellula e ne impedisce la fuoriuscita. Esochinasi e glucochinasi sono gli enzimi che catalizzano la reazione. Soltanto il fegato possiede la glucochinasi e questa aggiunta lo rende il tessuto corporeo più idoneo per impacchettare e salvaguardare il glucosio trasformandolo in glicogeno. Quest’ultimo è la forma finale di conservazione degli zuccheri nella cellula, questo perché il potere osmotico del glucosio è molto maggiore rispetto a quello del glicogeno e la cellula richiamerebbe troppa acqua.

Il metabolismo degli zuccheri comprende diversi processi:

  • Glicolisi
  • Ciclo di Krebs
  • Ciclo di Corì
  • Gluconeogenesi

E coinvolge il fegato, gli ormoni, il glicogeno e glucosio.

Glicolisi: riassunto

zuccheri

Il glucosio non può essere utilizzato se non attraverso la glicolisi. Questo processo porterò alla creazione da una molecola di glucosio in due di piruvato. A questo punto se nella cellula sarà presente sufficiente ossigeno (aerobiosi) avremo l’ossidazione in CO2 e H2O, altrimenti verrà degradato in acido lattico (anaerobiosi).

I passaggi ossidativi (in presenza d’ossigeno) avvengono tutti all’interno del mitocondrio  mentre gli altri nel citosol cellulare.
Questo è il processo glicolitico:
glicolisiDescritto nel seguente modo: Glucosio + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi → 2 NADH + 2 piruvato + 2 ATP + 2 H2O + 2 H+ , porta ad un guadagno complessivo di due molecole di ATP e due di NADH (particolari importanti solo per gli addetti ai lavori).

Riassunto del ciclo di Krebs, reso semplice

cicli di krebs
La glicolisi è solo il primo passaggio della degradazione degli zuccheri, successivamente grazie all’intervento dei mitocondri il piruvato verrà ossidato in anidride carbonica, acqua e si avrà un guadagno totale di 36-38 molecole di ATP.
L’ossidazione del piruvato non è l’unica via di destinazione, può indirizzarsi anche su un percorso anabolico e fornire lo scheletro carbonioso per la formazione dell’aminoacido alanina e per la sintesi degli acidi grassi.

Quello che ci preme sottolineare è l’estrema differenza di produzione d’energia tra l’anareobiosi ed i processi ossidativi. Ogni volta che la cellula produce lattato contrae un debito d’ossigeno che successivamente dovrà essere ripagato (ciclo di Corì). Alcune cellula del nostro corpo (eritrociti) non hanno mitocondri (produzione basale di lattato) mentre altre come quelle del cervello funzionano solamente attraverso la glicolisi aerobica.

La Gluconeogenesi

Per gluconeogenesi si intende la formazione di glucosio a partire da precursori non glucidici, un processo che, insieme ad altri, ha un ruolo fondamentale nel metabolismo glucidico. I principali sono gli aminoacidi glucogenetici (58% degli aminoacidi) che per transaminazione o deaminazione producono ossalacatato. Gli altri aminoacidi sono invece chetogenici e producono acetil-CoA. Ossalacetato e acetil-CoA sono elementi fondamentali nel ciclo di Krebs ma per semplificare non li abbiamo visto.
Anche il lattato (il corpo ne produce almeno 40g al giorno) e il  glicerolo sono due precursori utili alla gluconeogensi.
Rapporti ormonali, livelli energetici citoplasmatici (ATP/ADP+AMP) e  presenza del lattato determinano se nel fegato si attivino processi glicolitici o glucogenetici.
Solo fegato e reni sono gli organi adibiti a alla produzione di glucosio ex novo.

Concludendo possiamo asserire che visto l’importanza che riveste il glucosio nel nostro corpo, noi non ne siamo dipendenti, non esistono zuccheri essenziali. Questa strategia ha permesso all’uomo di sopravvivere ai periodi di carestia, la malnutrizione proteica si verifica dopo un medio-lungo periodo, senza zuccheri nel sangue in pochissimo tempo si muore (il metabolismo eritrocitario è esclusivamente glucidico).
Coi prossimi articoli inizieremo ad entrare sul pratico per iniziare a capire come sfruttare al meglio il nostro metabolismo glucidico.

Andrea Biasci

Andrea Biasci

Professore universitario a contratto all'università Statale di Milano. Fondatore del Project inVictus. Maggiori informazioni

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