Chu Trình Ăn-Nhịn Ăn (Phần 2)

VI. Não

Mặc dù đóng góp chỉ 2% trọng lượng người trưởng thành nhưng não chiếm đến 20% sự tiêu thu oxygen nền của cơ thể lúc nghỉ ngơi. Bởi vì não cần thiết cho sự thực hiện chức năng thích hợp của tất cả các cơ quan của cơ thể nên sự ưu tiên đặc biệt được đưa đến cho các nhu cầu về nguyên liệu của nó. Để cung cấp năng lượng, các cơ chất phải có thể đi qua các tế bào nội mô mà lót các mạch máu trong não (hàng rào máu-não [blood–brain barrier – BBB]). Trong trạng thái được ăn (no), não hoàn toàn sử dụng glucose như là một nguyên liệu (GLUT-1 của BBB thì phụ thuộc insulin với một K_m thấp [1 đến 2 mM]), oxy hóa hoàn toàn khoảng 140 grams/ngày thành carbon dioxide và nước. Bởi vì não không chứa các sự tích trữ glycogen đáng kể nên nó hoàn toàn phụ thuộc vào sự có mặt sẵn của glucose máu (Hình 1). (Chú ý: Nếu như các mức glucose máu giảm xuống dưới 50 mg/dl [glucose máu khi đói bình thường là 70 đến 99 mg/dl], chức năng não bị suy giảm [xem loạt bài viết trước]). Não cũng thiếu các sự tích trữ TAG (triacylglycerol) đáng kể và FA (fatty acids – các acid béo) tuần hoàn trong máu tạo ra ít sự đóng góp vào sự sản xuất năng lượng vì các lý do không rõ ràng. Đặc điểm trao đổi giữa các mô của trạng thái hấp thu được tóm tắt trong Hình 2.

VII. Tổng quan về trạng thái đói (nhịn ăn)

Nhịn ăn (đói [fasting]) bắt đầu nếu như không có thức ăn được tiêu hóa sau giai đoạn hấp thu. Nó có thể là do một sự mất khả năng thu nhận thức ăn, muốn giảm cân nhanh hoặc các tình huống lâm sàng mà trong đó một người không thể ăn vào (ví dụ, do chấn thương, phẫu thuật, ung thư hay bỏng). Trong sự vắng mặt của thức ăn, các mức trong huyết tương của glucose, amino acids và TAG giảm, khơi mào cho một sự giảm trong sự bài tiết insulin và một sự tăng lên trong sự bài tiết glucagon, epinephrine và cortisol. Tỷ số insulin/hormone đối điều hòa (insulin/counterregulatory hormone ratio) giảm và giảm sự có mặt sẵn của các cơ chất khiến cho giai đoạn thiếu chất dinh dưỡng sau hấp thu trở thành một giai đoạn dị hóa được đặc trưng bởi sự thoái hóa của TAG, glycogen và protein. Điều này khởi động một sự trao đổi các cơ chất giữa gan, mô mỡ, cơ xương và não mà được điều khiển bởi hai ưu tiên: (1) nhu cầu duy trì các mức glucose trong huyết tương đầy đủ để duy trì sự chuyển hóa năng lượng trong não, các tế bào hồng cầu và các mô cần glucose khác và (2) nhu cầu đối với việc huy động FA từ TAG trong WAT cho sự tổng hợp và giải phóng các thể ketone bởi gan để cung cấp năng lượng đến các mô khác nhau và tiết kiệm protein cơ thể. Kết quả, các mức glucose máu được duy trì trong một khoảng hẹp trong quá trình nhịn ăn, mặc dù các mức FA và thể ketone tăng lên. (Chú ý: Duy trì glucose cần các cơ chất cho quá trình tân tạo đường [như pyruvate, alanine và glycerol] được có mặt sẵn).

A. Các tích trữ nguyên liệu

Các nguyên liệu chuyển hóa có mặt sẵn ở một người nam giới nặng 70 kg bình thường ở lúc đầu của một quá trình nhịn ăn được thể hiện trong Hình 3. Quan sát các sự tích trữ calories khổng lồ có sẵn ở dạng TAG so với lượng được chứa trong glycogen. (Chú ý: Mặc dù protein được liệt kê là một nguồn năng lượng nhưng mỗi protein cũng có một chức năng không liên quan đến chuyển hóa năng lượng [như là một thành phần cấu trúc của cơ thể hoặc là một enzyme]. Vì thế, chỉ khoảng một phần ba protein của cơ thể có thể được sử dụng để sản xuất năng lượng mà không làm suy giảm các chức năng thiết yếu gây tử vong).

B. Các sự thay đổi về mặt enzyme

Trong trạng thái đói (fasting) (cũng như trong trạng thái ăn no [well-fed state]), dòng các chất trung gian qua các con đường chuyển hóa năng lượng được kiểm soát bởi bốn cơ chế: (1) sự có mặt sẵn của các cơ chất, (2) sự điều hòa dị lập thể của các enzyme, (3) sự chỉnh sửa cộng hóa trị của các enzyme, và (4) sự cảm ứng và ngăn chặn sự tổng hợp enzyme. Các sự thay đổi chuyển hóa được quan sát thấy trong trạng thái đói nhìn chung là đối nghịch với những gì được mô tả đối với trạng thái hấp thu (Hình 2). Ví dụ, mặc dù hầu hết các enzymes được điều hòa bởi sự chỉnh sửa cộng hóa trị được dephosphoryl hóa và hoạt hóa trong trạng thái ăn no nhưng chúng được phosphoryl hóa và bất hoạt trong trạng thái nhịn ăn (fasted state). Ba ngoại lệ là glycogen phosphorylase, glycogen phosphorylase kinase và HSL, là hoạt hóa trong các trạng thái phosphoryl hóa của chúng. Trong trạng thái nhịn ăn, các cơ chất không được cung cấp bởi chế độ ăn nhưng có sẵn từ sự thoái hóa của các sự tích trữ và/hoặc các mô, như quá trình phân giải glycogen (glycogenolysis) với sự giải phóng của glucose từ gan, sự phân giải lipid (lipolysis) với sự giải phóng của FA và glycerol từ TAG trong mô mỡ và sự phân giải protein (proteolysis) với sự giải phóng của các amino acids từ cơ. Sự nhận ra là các sự thay đổi trong trạng thái nhịn ăn là đối nghịch với những gì xảy ra trong trạng thái ăn no thì hữu ích trong việc hiểu sự tăng và giảm của quá trình chuyển hóa.

VIII. Gan trong trạng thái nhịn ăn

Vai trò chủ yếu của gan trong trạng thái nhịn ăn là sự duy trì glucose máu thông qua sự sản xuất glucose (từ quá trình phân giải glycogen và quá trình tân tạo đường [gluconeogenesis]) cho các mô cần glucose và sự tổng hợp và phân bố các thể ketones để sử dụng bởi các mô khác. Vì thế, sự chuyển hóa của gan được phân biệt với sự chuyển hóa ngoại vi (hay ngoài gan).

A. Sự chuyển hóa carbohydrate

Gan đầu tiên sử dụng sự thoái hóa glycogen và sau đó là quá trình tân tạo đường để duy trì các mức glucose máu để duy trì sự chuyển hóa năng lượng của não bộ và các mô cần glucose khác trong trạng thái nhịn ăn. (Chú ý: Nhớ lại là sự có mặt của glucose 6-phosphatase trong gan cho phép sự sản xuất của glucose tự do từ cả quá trình phân giải glycogen và từ quá trình tân tạo đường [Hình 4, phần 1]).

1. Tăng quá trình phân giải glycogen: Hình 4 cho thấy các nguồn glucose máu trong suốt một ngày 3 bữa ăn điển hình. Sau bữa sáng, bữa trưa và bữa tối, nguồn cho các mức glucose máu chính trong giai đoạn hấp thu là từ chế độ ăn, mà đạt đỉnh trong vòng hai giờ đầu tiên. Trong suốt thời gian này, các sự tích trữ glycogen của gan được làm đầy lại (Hình 3, phần 1). Khi các mức glucose máu trong chế độ ăn giảm xuống, có một sự tăng bài tiết của glucagon và sự giảm bài tiết insulin. Tỷ số glucagon/insulin tăng lên gây ra một sự huy động nhanh của các tích trữ glycogen của gan (khoảng 80 grams glycogen từ trạng thái ăn no [fed state]) do sự phosphoryl hóa qua trung gian PKA (và sự hoạt hóa) của glycogen phosphorylase kinase mà phosphoryl hóa (và hoạt hóa) glycogen phosphorylase. Quá trình tân tạo đường chỉ đóng góp một phần trăm nhỏ vào trong các mức glucose máu sau bữa sáng và bữa trưa, bởi vì các tích trữ glycogen là đủ trong suốt các giai đoạn giữa các bữa ăn ngắn hơn này. Các tích trữ glycogen của gan thì hầu như không đủ để duy trì các mức glucose máu trong suốt các khoảng thời gian dài hơn (khoảng 12 giờ) sau bữa tối và nhịn ăn trong khi chúng ta ngủ. Tối trễ hoặc sáng sớm, khi phần glycogen gan chính trở nên cạn kiệt, quá trình tân tạo đường trở thành nguồn glucose máu chính. Nếu như một người tiếp tục nhịn ăn ngày tiếp theo, quá trình tân tạo đường sẽ vẫn là nguồn duy trì các mức glucose máu chính. Hình 5 cho thấy sự thoái hóa glycogen như là một phần của đáp ứng chuyển hóa tổng quan của gan trong suốt quá trình nhịn ăn. (Chú ý: Sự phosphoryl hóa của glycogen synthase ức chế quá trình tổng hợp glycogen [glycogenesis] một cách đồng thời).

2. Tăng quá trình tân tạo đường: Sự tổng hợp của glucose và sự giải phóng của nó vào trong hệ tuần hoàn là các chức năng gan quan trọng trong suốt quá trình nhịn ăn ngắn và dài hạn (Hình 5). Các khung carbon cho quá trình tân tạo đường có nguồn gốc chủ yếu từ các amino acids tạo đường, lactate từ cơ và glycerol từ mô mỡ. Quá trình tân tạo đường, tạo điều kiện bởi sự hoạt hóa của fructose 1,6-bisphosphatase (do giảm sự có mặt sẵn chất ức chế của nó là fructose 2,6-bisphosphate) và bởi sự cảm ứng (tạo ra) của PEPCK bởi glucagon, bắt đầu 4 đến 6 giờ sau bữa ăn cuối cùng và trở nên hoạt hóa hoàn toàn khi các sự tích trữ glycogen của gan bị cạn kiệt (Hình 4). (Chú ý: Sự giảm trong fructose 2,6-bisphosphate ức chế một cách đồng thời quá trình đường phân ở PFK-1).

B. Sự chuyển hóa chất béo

1. Sự oxy hóa FA tăng lên: Sự oxy hóa của FA thu được từ sự thủy phân TAG trong mô mỡ là nguồn năng lượng chính trong mô gan trong trạng thái nhịn ăn (Hình 5). Sự giảm trọng malonyl CoA do sự phosphoryl hóa (sự bất hoạt) của ACC bởi AMPK giúp loại bỏ sự kìm hãm đối với CPT-I, cho phép sự β-oxy hóa (β-oxidation) xảy ra. Sự oxy hóa FA tạo thành NADH, flavin adenine dinucleotide (FADH₂) và acetyl CoA. NADH ức chế chu trình TCA và chuyển OAA thành malate. Điều này làm cho acetyl CoA có sẵn cho sự tổng hợp thể ketone (ketogenesis). Acetyl CoA cũng là một chất hoạt hóa dị lập thể của PC và một chất ức chế dị lập thể của PDH, bằng cách đó, tạo điều kiện cho việc sử dụng pyruvate trong quá trình tân tạo đường (xem loạt bài viết trước). (Chú ý: Acetyl CoA không thể được sử dụng như là một cơ chất cho quá trình tân tạo đường một phần bởi vì phản ứng PDH thì không thể đảo ngược). Sự oxy hóa của NADH và FADH₂ bắt cặp với sự phosphoryl hóa oxy hóa cung cấp năng lượng cần bởi các phản ứng PC và PEPCK của quá trình tân tạo đường.

2. Tăng tổng hợp thể ketone: Gan là cơ quan duy nhất trong việc có khả năng tổng hợp và giải phóng các thể ketone, chủ yếu là 3-hydroxybutyrate, ngoài ra còn có acetoacetate, để sử dụng như là nguyên liệu bởi các mô ngoại vi mà không phải bởi chính gan bởi vì gan thiếu thiophorase. Quá trình tổng hợp thể ketone, mà bắt đầu trong suốt các ngày đầu tiên của quá trình nhịn ăn (Hình 6), được tạo điều kiện khi nồng độ của acetyl CoA từ sự oxy hóa FA vượt quá khả năng oxy hóa của chu trình TCA. (Chú ý: Quá trình tổng hợp thể ketone giải phóng CoA, đảm bảo sự có mặt sẵn của nó cho sự oxy hóa FA liên tục). Sự có mặt sẵn của các thể ketone tan trong nước tuần hoàn thì quan trọng trong quá trình nhịn ăn bởi vì chúng có thể được sử dụng làm nguyên liệu bởi hầu hết các mô, bao gồm não, một khi mức trong máu của chúng thì đủ cao. Nồng độ thể ketone trong máu tăng từ khoảng 50 μM đến khoảng 6 mM trong quá trình nhịn ăn. Điều này làm giảm nhu cầu của quá trình tân tạo đường từ các khung carbon của amino acid, vì thế, bảo tồn protein thiết yếu (Hình 4). Quá trình tổng hợp thể ketone như là một phần của đáp ứng gan tổng quan đối với quá trình nhịn ăn được thể hiện trong Hình 5. (Chú ý: Các thể ketone [ketone bodies] là các acids hữu cơ và, khi xuất hiện ở các nồng độ cao, có thể gây ra tình trạng nhiễm toan ketone [ketoacidosis]).

IX. Mô mỡ trong quá trình nhịn ăn

A. Sự chuyển hóa carbohydrate

Sự vận chuyển glucose bởi GLUT-4 nhạy cảm insulin vào trong tế bào mỡ và sự chuyển hóa kế tiếp của nó bị giảm do các mức thấp của insulin tuần hoàn. Điều này gây ra sự tổng hợp TAG giảm.

B. Sự chuyển hóa chất béo

1. Sự thoái hóa chất béo tăng lên: Sự phosphoryl hóa qua trung gian PKA và sự hoạt hóa của HSL và sự thủy phân kế tiếp của chất béo tích trữ (TAG) được tăng cường bởi các catecholamines là norepinephrine và epinephrine tăng lên. Các hormones này, mà được bài tiết từ các đầu tận thần kinh trong mô mỡ và/hoặc từ tủy thượng thận, là các chất hoạt hóa quan trọng về mặt sinh lý của HSL (Hình 7).

2. Tăng sự giải phóng FA: FA thu được từ sự thủy phân của TAG được tích trữ trong các tế bào mỡ chủ yếu được giải phóng vào trong máu (Hình 7). Liên kết với albumin, chúng được vận chuyển đến nhiều mô khác nhau để sử dụng như là nguyên liệu chuyển hóa. Glycerol được sản xuất từ sự thoái hóa TAG được sử dụng như là một tiền thân tân tạo đường bởi gan, mà chứa glycerol kinase. (Chú ý: FA cũng có thể được oxy hóa thành acetyl CoA, mà có thể đi vào trong chu trình TCA, bằng cách đó, sản xuất năng lượng cho các tế bào mỡ).

FA có thể bị tái ester hóa thành glycerol 3-phosphate trong các tế bào mỡ từ quá trình tân tạo đường. Các thuốc chống tăng đường huyết thiazolidinedione thực hiện chức năng để làm tăng sự phiên mã của PEPCK trong các mô mỡ, làm tăng quá trình tân tạo glycerol (glyceroneogenesis) và sự tái ester hóa của TAG. Sự giảm trong nồng độ FA huyết tương cải thiện độ nhạy cảm với insulin, khi cơ và các loại mô khác trở nên phụ thuộc hơn vào sự oxy hóa glucose để sinh năng lượng.

3. Giảm sự hấp thu FA: Trong trạng thái đói, hoạt động LPL của mô mỡ thì thấp. Kết quả, FA trong TAG tuần hoàn của lipoproteins thì ít có sẵn đối với mô mỡ hơn so với mô cơ.

X. Cơ xương khi nghỉ trong trạng thái nhịn ăn

Cơ xương lúc nghỉ chuyển đổi từ glucose sang FA như là nguồn nguyên liệu chính của nó trong trạng thái đói. (Chú ý: Ngược lại, cơ gắng sức ban đầu sử dụng creatine phosphate và các tích trữ glycogen của nó. Trong suốt quá trình gắng sức nặng, glucose 6-phosphate từ quá trình phân giải glycogen [glycogenolysis] được chuyển thành lactate bởi quá trình đường phân yếm khí [anaerobic glycolysis]. Lactate được sử dụng bởi gan cho quá trình tân tạo đường [chu trình Cori – Cori cycle]. Khi các sự tích trữ glycogen này cạn kiệt, FA tự do được cung cấp bởi sự thoái hóa của TAG trong mô mỡ trở thành nguồn năng lượng chính. Sự tăng lên trong AMP do co cơ hoạt hóa AMPK mà phosphoryl hóa và bất hoạt isozyme ACC của cơ, làm giảm malonyl CoA và cho phép sự oxy hóa FA). (Chú ý: Bởi vì các tế bào cơ không sở hữu glucose 6-phosphatase nên glucose 6-phosphate được sản xuất bởi quá trình phân giải glycogen của cơ trong trạng thái đói không thể được dephosphoryl hóa hay đóng vào sự duy trì các mức glucose máu).

A. Sự chuyển hóa carbohydrate

Sự vận chuyển glucose vào trong các tế bào cơ xương thông qua GLUT-4 nhạy cảm insulin và sự chuyển hóa glucose kế tiếp bị giảm bởi vì các mức insulin tuần hoàn thì thấp. Vì thế, glucose từ quá trình tân tạo đường của gan thì không có giá trị đối với mô cơ và mô mỡ.

B. Sự chuyển hóa lipid

Đầu thời kỳ nhịn ăn, cơ sử dụng FA từ mô mỡ và các thể ketone từ gan như là các nguồn nguyên liệu (Hình 8). Trong trạng thái nhịn ăn kéo dài, cơ giảm sự sử dụng các thể ketone (vì thế tiết kiệm chúng cho não) và oxy hóa FA gần như hoàn toàn. Sự truyền tín hiệu của epinephrine làm tăng sự biểu hiện của LPL trong các tế bào cơ, cho phép các tế bào nhận thêm FA từ triglycerides của VLDL trong trạng thái đói. (Chú ý: Acetyl CoA từ sự oxy hóa FA ức chế một cách gián tiếp PDH [bằng sự hoạt hóa của PDH kinase]. Pyruvate được chuyển nhóm amino thành alanine và được sử dụng bởi gan cho quá trình tân tạo đường [chu trình glucose-alanine – glucose-alanine cycle; xem loạt bài viết trước]).

C. Sự chuyển hóa protein

Trong suốt vài ngày đầu tiên của quá trình nhịn ăn, có một sự thoái hóa protein cơ nhanh (như các enzymes đường phân), cung cấp các amino acids mà được sử dụng bởi gan cho quá trình tân tạo đường (Hình 8). Bởi vì cơ không có các thụ cảm thể glucagon nên quá trình phân giải protein cơ được khởi động bởi một sự giảm trong insulin và được duy trì bởi một sự tăng trong glucocorticoids. (Chú ý: Alanine và glutamine là các amino acids tạo đường quan trọng nhất về mặt định lượng được giải phóng từ cơ. Chúng được sản xuất bởi sự dị hóa của BCAA [xem loạt bài viết trước]. Ví dụ, glutamine được sử dụng như là một nguyên liệu bởi các tế bào niêm mạc ruột, mà gửi đi alanine được sử dụng trong quá trình tân tạo đường của gan [chu trình glucose-alanine]). Trong tuần thứ hai của quá trình nhịn ăn, mức phân giải protein của cơ giảm, song song với một sự giảm trong nhu cầu đối với glucose như là một nguyên liệu cho não, mà bắt đầu sử dụng các thể ketone như là một nguồn năng lượng.

XI. Não trong trạng thái nhịn ăn

Trong suốt các ngày đầu của quá trình nhịn ăn, não tiếp tục chỉ sử dụng glucose như là một nguyên liệu (Hình 9). Glucose máu được duy trì bởi quá trình tân tạo đường của gan từ các tiền thân tạo đường, như các amino acids từ quá trình phân giải protein và glycerol từ quá trình phân giải lipid. Trong quá trình nhịn ăn kéo dài (qua 2 đến 3 tuần), các thể ketone huyết tương (Hình 5) đạt đến các mức tăng lên đáng kể và thay thế glucose như là một nguyên liệu chủ yếu cho não bộ (xem Hình 9 và Hình 10). Điều này làm giảm nhu cầu đối với dị hóa protein cho quá trình tân tạo đường. Các thể ketone tiết kiệm glucose và, vì thế, tiết kiệm protein cơ. (Chú ý: Khi thời gian của một sự nhịn ăn kéo dài từ qua đêm cho đến vài ngày đến vài tuần, các mức glucose máu ban đầu giảm và sau đó được duy trì ở mức thấp [65 đến 70 mg/dl]). Các sự thay đổi chuyển hóa mà xảy ra trong suốt quá trình nhịn ăn đảm bảo rằng tất cả các mô có một sự cung cấp đầy đủ đối với các phân tử nguyên liệu. Đáp ứng của các mô chính liên quan đến sự chuyển hóa năng lượng trong suốt quá trình nhịn ăn được tổng hợp trong Hình 11.

XII. Thận trong sự nhịn ăn kéo dài

Khi nhịn ăn (fasting) tiếp tục đến đầu thời kỳ thiếu ăn (starvation) và lâu hơn, thận đóng các vai trò quan trọng. Vỏ thận biểu hiện các enzymes của quá trình tân tạo đường, bao gồm glucose 6-phosphatase và trong cuối giai đoạn nhịn ăn, khoảng 50% quá trình tân tạo đường diễn ra ở đây. (Chú ý: Một phần của glucose này được sử dụng bởi chính thận). Thận cũng cung cấp sự đền bù cho tình trạng nhiễm toan mà kèm theo sự tăng sản xuất của các thể ketone (các acids hữu cơ). Glutamine được giải phóng từ chuyển hóa BCAA của cơ được thu nhận bởi thận và tác động bởi glutaminase và glutamate dehydrogenase của thận, tạo thành α-ketoglutarate, mà có thể được sử dụng như là cơ chất cho quá trình tân tạo đường, cùng với ammonia (NH₃). NH₃ nhận protons từ sự phân li của thể ketone và được bài tiết trong nước tiểu dưới dạng ammonium (NH₄⁺), bằng cách đó, làm giảm tải acid trong cơ thể (Hình 12). Vì thế, trong quá trình nhịn ăn kéo dài, có một sự chuyển đổi từ sự loại bỏ nitrogen ở dạng urea thành sự loại bỏ ở dạng NH₄⁺. (Chú ý: Khi nồng độ thể ketone tăng lên, các tế bào niêm mạc ruột, là các tế bào tiêu thụ glutamine điển hình, trở thành các tế bào tiêu thụ của các thể ketone. Điều này cho phép nhiều glutamine hơn có sẵn đối với thận).

XIII. Tóm tắt loạt bài viết

• Dòng các chất trung gian qua các con đường chuyển hóa được kiểm soát bởi bốn cơ chế điều hòa: (1) sự có mặt sẵn của các cơ chất, (2) sự hoạt hóa và sự ức chế dị lập thể của các enzymes, (3) sự chỉnh sửa cộng hóa trị của các enzymes và (4) sự cảm ứng-sự ức chế của sự tổng hợp enzyme.

• Trong trạng thái hấp thu (absorptive state), giai đoạn 2 đến 4 giờ sau khi tiêu hóa một bữa ăn, các cơ chế này đảm bảo rằng các chất dinh dưỡng có sẵn được giữ trong glycogen, TAG và protein (Hình 13). Trong suốt khoảng thời gian này, các sự tăng lên tạm thời trong huyết tương của glucose, amino acids và TAG diễn ra, TAG chủ yếu là thành phần của chylomicrons được tổng hợp bởi các tế bào niêm mạc ruột.

• Tuyến tụy (pancreas) đáp ứng với các mức glucose tăng lên với một sự bài tiết insulin tăng lên và một sự bài tiết glucagon giảm xuống. Tỷ số insulin/glucagon (insulin/glucagon ratio) tăng và sự có mặt sẵn sẵn sàng của các cơ chất tuần hoàn khiến cho trạng thái hấp thu là một quá trình đồng hóa (anabolic period) mà trong suốt thời kỳ đó hầu như tất cả các mô đều sử dụng glucose như là một nguyên liệu chuyển hóa.

• Trong giai đoạn hấp thu, gan (liver) làm đầy lại các sự tích trữ glycogen của nó, thay thế bất cứ proteins gan nào cần thiết và làm tăng sự tổng hợp TAG. TAG được “đóng gói” trong VLDLs, mà được đưa đến các mô ngoại vi.

• Trong giai đoạn hấp thu, mô mỡ (adipose tissue) tăng sự tổng hợp và tích trữ TAG, ngược lại, cơ (muscle) tăng sự tổng hợp protein để thay thế protein bị thoái hóa từ bữa ăn trước. Não (brain) sử dụng glucose hoàn toàn như là một nguyên liệu.

• Trong trạng thái nhịn ăn (fasting), các mức huyết tương của glucose, amino acids và TAG giảm, khơi mào một sự giảm trong sự bài tiết insulin và một sự tăng lên trong sự bài tiết glucagon và epinephrine. Tỷ số insulin/hormone đối điều hòa (insulin/counterregulatory hormone ratio) giảm và sự có mặt sẵn giảm của các cơ chất tuần hoàn khiến trạng thái nhịn ăn trở thành một giai đoạn dị hóa (catabolic period).

• Nhịn ăn khởi động một sự trao đổi các cơ chất giữa gan, mô mỡ, cơ xương và não mà được điều khiển bởi hai ưu tiên: (1) nhu cầu duy trì các mức huyết tương đầy đủ của glucose để duy trì sự chuyển hóa năng lượng của não và các mô cần glucose khác và (2) nhu cầu huy động FA từ mô mỡ và giải phóng các thể ketone (ketone bodies) từ gan để cung cấp năng lượng cho các mô khác.

• Trong trạng thái nhịn ăn, gan thoái hóa glycogen và khởi động quá trình tân tạo đường (gluconeogenesis), sử dụng sự oxy hóa FA (FA oxidation) tăng lên để cung cấp năng lượng và các đương lượng khử cần cho quá trình tân tạo đường và các khối cấu trúc acetyl CoA cho quá trình tổng hợp thể ketone (ketogenesis).

• Trong quá trình nhịn ăn, mô mỡ thoái hóa TAG tích trữ, vì thế, cung cấp FA và glycerol đến gan. Cơ cũng có thể sử dụng FA như là nguyên liệu chuyển hóa giống như các thể ketone được cung cấp bởi gan. Gan sử dụng glycerol cho quá trình tân tạo đường.

• Trong trạng thái nhịn ăn, protein cơ (muscle protein) được thoái hóa để cung cấp các amino acids cho gan để sử dụng trong quá trình tân tạo đường nhưng giảm xuống khi các thể ketone tăng lên. Não có thể sử dụng cả glucose và các thể ketone như là các nguyên liệu chuyển hóa.

• Từ cuối giai đoạn nhịn ăn (late fasting) đến giai đoạn thiếu ăn (starvation), các thận (kidneys) đóng các vai trò quan trọng bằng cách tổng hợp glucose và bài tiết các protons từ sự phân li của thể ketone dưới dạng NH₄⁺.

Cảm ơn các bạn đã theo dõi bài viết. Hẹn gặp lại các bạn trong các bài viết tiếp theo nhé !!!