Metabolismo Glucidico

metabolismo glucidico

Il metabolismo glucidico è quell’insieme di processi biochimici che porta il nostro corpo a ricevere energia e substrati metabolici dai carboidrati che mangiamo.
Si sovrappone ed alterna al metabolismo lipidico che ha lo stesso compito ma utilizza gli acidi grassi come fonte energetica.

In questo articolo cercheremo di comprendere il suo funzionamento, semplificando alcuni passaggi, per poter trarre delle implicazioni pratiche.

Cos’è e come funziona il metabolismo glucidico (la digestione)

Le digestione di quello che mangiamo parte dalla bocca, soprattutto la digestione dei carboidrati che sono i primi, attraverso l’amilasi salivare, ad essere attaccati dagli enzimi e scomposti.
Per comprendere cos’è il metabolismo glucidico dobbiamo un attimo partire da come funziona la digestione dei carboidrati, ipotizzando di mangiare un pezzo di pane.

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 ad un’importante 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 in quanto gli amidi nella bocca subiscono l’idrolisi dei legami alfa-1,4 e sono in parte scomposti in maltosio, maltotriosio e destrani.

I carboidrati per essere digeriti devono rimanere in un ambiente neutro (pH 7), la loro digestione si fermerà allo stomaco (pH <2) e riprenderà nell’intestino; per essere infine assorbiti  dovranno diventare dei monosaccaridi per poter entrare negli enterociti (cellule dell’intestino).

Il pane che è formato da pacchetti di glucosio (amido) che verranno inizialmente scissi, tramite idrolisi, in bocca e poi successivamente nella regione digiunale dell’intestino (amilasi prancreatica) dove verranno definitivamente scomposti in glucosio.

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 abbastanza rapida e raggiunge la velocità di 1g/kg corporeo /ora.
Se pesate 80kg potete assorbire al massimo 80g di glucosio all’ora.

Ogni volta che ingeriamo un buon quantitativo di carboidrati (60% delle calorie del pasto) la glicemia si alza entro 40-60′ passando da 60-100 a 120-130mg /100dl entro le due ore e mezza dal pasto.
glicemia post prandiale

Note bene: soggetti sani non possono andare in iperglicemia (>-140mg/dl), ne in ipoglicemia reattiva (<60mg/dl), questo perchè il fegato modula la glicemia nel sangue. Quando aumenta, perchè arriva il glucosio dall’intestino, il fegato rallenta o blocca l’immissione di glucosio nel flusso ematico, quando la glicemia invece scende riprende sempre più rapidamente ad immettere glucosio.
Soggetti diabetici o insulino resistenti hanno un fegato che risponde poco alle variazioni di glicemia, portando a situazioni di iper o ipoglicemia.

Per saperne di più su come gestite gli zuccheri (l’efficacia con cui il corpo li metabolizza) esiste il test di tolleranza al glucosio che indica come rispondiamo ai carboidrati.

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.

Quali cellule usano il glucosio per il loro metabolismo?

Tutte le cellule del nostro corpo possono utilizzare il glucosio come fonte energetica.

La glicolisi (la via energetica del glucosio) è un processo inizialmente anaerobico ed avviene nel citosol delle cellule. Quelle che non hanno i mitocondri (dove possiamo ricavare energia tramite la via ossidativa) possono solo usare il glucosio ai fini energetici.

Le cellule che usano solo il glucosio ai fini energetici (perchè sono sprovviste di mitocondri) sono: globuli rossi, globuli bianchi, alcune cellule delle gonadi, alcune cellule del surrene, alcune cellule del cervello.

Nota bene: si dice che il SNC utilizza il glucosio come fonte energetica, questo perchè i grassi non riescono a passare la barriera emato-encefalica.
I chetoni invece possono essere utilizzati come substrato energetico dal cervello perchè non hanno questo problema. Tuttavia non tutto il cervello può andare a chetoni e la parte sprovvista di mitocondri è obbligata ad andare sempre a glucosio.

Fegato nel metabolismo degli zuccheri

metabolismo glucidico

Siamo arrivati al fegato il quale non ha bisogno d’insulina per captare gli zuccheri (il muscolo si), questo grazie ai GLUT-2 (specifici trasportatori del glucosio).
Mentre sia il muscolo che il fegato possono conservare al loro interno il glucosio come glicogeno (riserva di glucosio), solo il fegato è in grado di rilasciarlo nel circolo ematico se c’è necessità, 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 contrattile.

Trasportatori del glucosio

Visto che abbiamo parlato rapidamente dei GLUT (i recettori cellulari del glucosio) vediamo rapidamente quali sono e le loro funzioni oltre la diffusione facilitata che permette al glucosio di entrare nella cellula:

Trasportatore Cellule Funzione
GLUT1 Quasi tutte le cellule Permette alle cellule di avere sempre un sostentamento energetico basale
GLUT2 Epatociti, cellule β del pancreas, enterociti, nefroni Ha una bassa affinità, questo permette di assorbire il glucosio in eccesso nel flusso ematico. Permette al pancreas di rilasciare l’insulina e permette il doppio passaggio in entrata ed uscita negli epatociti ed enterociti
GLUT3 Neuroni Permette ai neuroni di nutrirsi costantemente
GLUT4 Miociti, adipociti, cardiociti, epatociti Sono i recettori del glucosio che rispondono all’azione dell’insulina
GLUT5 Enterociti intestino tenue Hanno un’alta affinità per il fruttosio

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 principalmente il glicogeno epatico, mentre quello muscolare viene influenzato principalmente 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/glucagone. La composizione dei pasti  (glucidici, grassi e proteine) influenza la stimolazione ormonale adibita alla produzione e allo stoccaggio dell’energia.

L’assunzione di carboidrati stimola anche il metabolismo glucidico, la produzione di insulina e leptina e indirettamente gli ormoni tiroidei (asse leptina-tiroide).

Fasi del metabolismo glucidico

Perché il glucosio possa entrare nelle cellule (muscolari, adipose, in parte cardiache) ha bisogno dell’insulina. Questo ormone permetterà alle membrane di richiamare uno specifico trasportatore (GLUT-4) che permetterà il passaggio del glucosio.
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 glicemici.

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 esplodendo.

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

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.
Quello indicato è il processo glicolitico:
glicolisiPossiamo descriverlo nel seguente modo: Glucosio + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi → 2 NADH + 2 piruvato + 2 ATP + 2 H2O + 2 H+
il tutto porta porta ad un guadagno complessivo di due molecole di ATP e due di NADH.

Ciclo di Krebs: riassunto

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.

Nota bene: quello che ci preme sottolineare è l’estrema differenza di produzione d’energia tra l’anareobiosi ed i processi ossidativi (2/36-38). Ogni volta che la cellula produce lattato contrae un debito d’ossigeno che successivamente dovrà essere ripagato (ciclo di Corì).

La gluconeogenesi: riassunto

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 attori 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 descritti.

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 la 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.

Valori ed alterazioni del metabolismo glucidico

Le analisi della glicemia possono indicare se il corpo riesce a gestire correttamente il glucosio al suo interno.
Valori sballati possono essere dati sia da problematiche centrali (il fegato e/o il pancreas non rispondono correttamente), sia da problematiche periferiche (le cellule del corpo non rispondono all’azione dell’insulina).

Valori normali di glicemia sono indicativamente:

  • 60-105 mg/dl

Iperglicemia

L’iperglicemia è caratterizzata da un aumento della glicemia a digiuno. Può essere dovuta sia ad una difficoltà delle cellule nel captare il glucosio, sia dal fegato che continua ad immettere glucosio anche se la glicemia è alta.

Valori di iperglicemia sono:

  • >105-125mg/dl : alterata tolleranza al glucosio
  • >125mg/dl : diabete

Una condizione di diabete va riscontrata attraverso più analisi del sangue, l’emoglobina glicata ed eventualmente un test HOMA di tolleranza al glucosio.
Il diabete può diventare una malattia nel tempo invalidante in quanto può colpire i nervi, i vasi sanguigni, il rene, le ossa, gli occhi.

Valori di glicemia anormali devono subito essere discussi col proprio medico di fiducia.

Ipoglicemia

L’ipoglicemia è una condizione patologica che molto raramente si può presentare in soggetti sani. Indica una mancata risposta del fegato all’abbassarsi della glicemia e si presenta solitamente in caso di diabete o di alcuni tumori.

Valori ipoglicemia sono:

  • <60mg/dl
5/5 - (4 votes)