Thema 6: Metabole adaptaties
Zelfstudie: Metabole adaptatie aan de hongertoestand
De glucostase (homeostase van [glucose] in bloed) is 1 van de prioriteiten van zoogdieren. Dit vereist aanpassingen in
een periode van vasten. De glucostase kan in 4 fases worden opgedeeld:
A) Gevoed (absorptief) – 0 tot 4 uur na de maaltijd
B) Post-absorptief – 4 tot 12 uur na de laatste maaltijd
C) Hongerfase I – 12 uur tot 1-2 weken na de laatste maaltijd
D) Hongerfase II – meer dan 1-2 weken na de laatste maaltijd
6.1 Gevoed (absorptief)
Periode na het nuttigen van een maaltijd. Het digestiestelsel is actief. Dier is in anabole staat. De [glucose] is hoog, dit
stimuleert de afgifte van insuline door de β-cellen in de pancreas. De verhoogde insuline/glucagonratio en de
substraatbeschikbaarheid stimuleert de glycogeen-, TAG- en eiwitsynthese.
6.2 Post-absorptief
Deze fase begint wanneer de inhoud v/d dunne darm geabsorbeerd is. Deze periode wordt gekenmerkt door:
- Mobilisatie van glycogeen uit de lever.
- (Bescheiden) mobilisatie van vrije vetzuren uit de TAG-reserve in het vetweefsel.
De glycogeenmobilisatie zorgt voor glucose voor de perifere weefsels. Tegen het einde van deze fase zal de [glucose] en
dus ook de [insuline] dalen, wat leidt tot minder glucose-opname in de periferie en de lever. Dit blijft zakken tot een
zodanig niveau dat glycogeensynthase wordt geremd en de activiteit van glycogeenfosforylase in de lever toeneemt.
Hierdoor wordt glycogeen dus afgebroken en wordt er meer glucose aan het bloed afgegeven.
Tijdens deze periode van vasten beginnen er ook vrijevetzuren uit het vetweefsel te stromen door hydrolyse van TAG,
onder invloed van glucagon. In het begin zullen de meeste weefsels nog glucose verbruiken, maar tijdens de laatste fase
doen alleen nog de hersenen en de “anaeroob” functionerende weefsels dit. Deze adaptatie wordt gecontroleerd door
kleine verlagingen in de concentraties glucose en insuline, waardoor de glucagon/insuline ratio stijgt. De stijgende
[vetzuren] stimuleert de snelheid van de vetzuuroxidatie, waardoor deze automatisch minder glucose verbruiken.
6.3 Hongerfase I
Hoe verder de glycogeenvoorraad in de lever daalt, hoe belangrijker de gluconeogenese wordt om de glucosespiegel op
peil te houden. Eerst gebeurt dit alleen maar in de levercel. Zelfs met actieve vetzuuroxidatie is de glycogeenvoorraad in
de lever na ongeveer 24 uur al op. Bij de gluconeogenese kan glucose worden gemaakt uit lactaat, glycerol en
aminozuren. Lactaat is afkomstig uit anaeroob functionerende weefsels die alleen op glucose kunnen leven. Dit wordt in
de lever weer omgezet in de glucose via de Cori-cyclus.
Vooral gedurende de eerste week na de laatste maaltijd treden complexe veranderingen op in de substraatvoorziening.
De snelheid v/d gluconeogenese stijgt eerst sterk, maar daalt later weer, omdat dan de ketogenese op gang komt (en de
ketonlichaamspiegel toeneemt tot >2 mM.
Een aantal aminozuren afkomstig van spierafbraak bij vasten wordt in de spier omgezet in alanine en glutamine om
vervolgens aan de bloedbaan te worden afgegeven. Een gedeelte van de glutamine wordt in de darm gemetaboliseerd en
50% wordt omgezet tot alanine en weer aan het bloed afgegeven. Uiteindelijk komt dus een groot deel van het
afgebroken spiereiwit bij de lever als alanine, een substraat voor de gluconeogenese. Ook andere glucogene
aminozuren kunnen hiervoor worden gebruikt.
Maar de snelle afbraak van spiereiwitten leidt tot een probleem; voor elke gram glucose uit AZ moet je 1,75 g spiereiwit
afbreken. Het lichaam kan niet meer dan 50% missen, bij deze snelheid zou na 17 dagen het lichaam ‘op’ zijn. Dus aan
het begin is de spiereiwitafbraak hoog, maar deze daalt.
Deze daling kan alleen doordat de hersenen overschakelen van glucose naar ketonlichamen voor hun verbranding.
Wanneer de ketonlichaamspiegel ongeveer 8 mM is, krijgen de hersenen de prikkel om steeds meer ketonlichamen en
dus minder glucose te oxideren. Het gebruik van glucogene aminozuren daalt hierdoor dus ook, waardoor de spieren niet
zo snel worden afgebroken.
In deze lange periode van vasten veranderen ook de locatie van de gluconeogenese en het gebruik van
aminozuurprecursors hiervoor. In het begin gebeurt gluconeogenese van aminozuren alleen in de lever, en worden de
stikstofatomen omgezet in ureum. Maar tegen het einde van deze periode ontstaat er een acidose door de toegenomen
[ketonlichamen]. De nier gaat dan meer protonen uitscheiden, en om de zure urine te neutraliseren gaat hij ook ammonia
maken, dit gebeurt door de renale gluconeogenese op gang te brengen. Glutamine is hiervoor de belangrijkste
grondstof, want die bevat 2 N-atomen.
Zelfstudie: Metabole adaptatie aan de hongertoestand
De glucostase (homeostase van [glucose] in bloed) is 1 van de prioriteiten van zoogdieren. Dit vereist aanpassingen in
een periode van vasten. De glucostase kan in 4 fases worden opgedeeld:
A) Gevoed (absorptief) – 0 tot 4 uur na de maaltijd
B) Post-absorptief – 4 tot 12 uur na de laatste maaltijd
C) Hongerfase I – 12 uur tot 1-2 weken na de laatste maaltijd
D) Hongerfase II – meer dan 1-2 weken na de laatste maaltijd
6.1 Gevoed (absorptief)
Periode na het nuttigen van een maaltijd. Het digestiestelsel is actief. Dier is in anabole staat. De [glucose] is hoog, dit
stimuleert de afgifte van insuline door de β-cellen in de pancreas. De verhoogde insuline/glucagonratio en de
substraatbeschikbaarheid stimuleert de glycogeen-, TAG- en eiwitsynthese.
6.2 Post-absorptief
Deze fase begint wanneer de inhoud v/d dunne darm geabsorbeerd is. Deze periode wordt gekenmerkt door:
- Mobilisatie van glycogeen uit de lever.
- (Bescheiden) mobilisatie van vrije vetzuren uit de TAG-reserve in het vetweefsel.
De glycogeenmobilisatie zorgt voor glucose voor de perifere weefsels. Tegen het einde van deze fase zal de [glucose] en
dus ook de [insuline] dalen, wat leidt tot minder glucose-opname in de periferie en de lever. Dit blijft zakken tot een
zodanig niveau dat glycogeensynthase wordt geremd en de activiteit van glycogeenfosforylase in de lever toeneemt.
Hierdoor wordt glycogeen dus afgebroken en wordt er meer glucose aan het bloed afgegeven.
Tijdens deze periode van vasten beginnen er ook vrijevetzuren uit het vetweefsel te stromen door hydrolyse van TAG,
onder invloed van glucagon. In het begin zullen de meeste weefsels nog glucose verbruiken, maar tijdens de laatste fase
doen alleen nog de hersenen en de “anaeroob” functionerende weefsels dit. Deze adaptatie wordt gecontroleerd door
kleine verlagingen in de concentraties glucose en insuline, waardoor de glucagon/insuline ratio stijgt. De stijgende
[vetzuren] stimuleert de snelheid van de vetzuuroxidatie, waardoor deze automatisch minder glucose verbruiken.
6.3 Hongerfase I
Hoe verder de glycogeenvoorraad in de lever daalt, hoe belangrijker de gluconeogenese wordt om de glucosespiegel op
peil te houden. Eerst gebeurt dit alleen maar in de levercel. Zelfs met actieve vetzuuroxidatie is de glycogeenvoorraad in
de lever na ongeveer 24 uur al op. Bij de gluconeogenese kan glucose worden gemaakt uit lactaat, glycerol en
aminozuren. Lactaat is afkomstig uit anaeroob functionerende weefsels die alleen op glucose kunnen leven. Dit wordt in
de lever weer omgezet in de glucose via de Cori-cyclus.
Vooral gedurende de eerste week na de laatste maaltijd treden complexe veranderingen op in de substraatvoorziening.
De snelheid v/d gluconeogenese stijgt eerst sterk, maar daalt later weer, omdat dan de ketogenese op gang komt (en de
ketonlichaamspiegel toeneemt tot >2 mM.
Een aantal aminozuren afkomstig van spierafbraak bij vasten wordt in de spier omgezet in alanine en glutamine om
vervolgens aan de bloedbaan te worden afgegeven. Een gedeelte van de glutamine wordt in de darm gemetaboliseerd en
50% wordt omgezet tot alanine en weer aan het bloed afgegeven. Uiteindelijk komt dus een groot deel van het
afgebroken spiereiwit bij de lever als alanine, een substraat voor de gluconeogenese. Ook andere glucogene
aminozuren kunnen hiervoor worden gebruikt.
Maar de snelle afbraak van spiereiwitten leidt tot een probleem; voor elke gram glucose uit AZ moet je 1,75 g spiereiwit
afbreken. Het lichaam kan niet meer dan 50% missen, bij deze snelheid zou na 17 dagen het lichaam ‘op’ zijn. Dus aan
het begin is de spiereiwitafbraak hoog, maar deze daalt.
Deze daling kan alleen doordat de hersenen overschakelen van glucose naar ketonlichamen voor hun verbranding.
Wanneer de ketonlichaamspiegel ongeveer 8 mM is, krijgen de hersenen de prikkel om steeds meer ketonlichamen en
dus minder glucose te oxideren. Het gebruik van glucogene aminozuren daalt hierdoor dus ook, waardoor de spieren niet
zo snel worden afgebroken.
In deze lange periode van vasten veranderen ook de locatie van de gluconeogenese en het gebruik van
aminozuurprecursors hiervoor. In het begin gebeurt gluconeogenese van aminozuren alleen in de lever, en worden de
stikstofatomen omgezet in ureum. Maar tegen het einde van deze periode ontstaat er een acidose door de toegenomen
[ketonlichamen]. De nier gaat dan meer protonen uitscheiden, en om de zure urine te neutraliseren gaat hij ook ammonia
maken, dit gebeurt door de renale gluconeogenese op gang te brengen. Glutamine is hiervoor de belangrijkste
grondstof, want die bevat 2 N-atomen.
