Της Νεφέλης Στούπα,
Έχουμε ένα ζουμερό μπέργκερ μπροστά μας και «μας τρέχουν τα σάλια», πριν καν προλάβουμε να το κρατήσουμε στα χέρια μας για να το καταναλώσουμε. Δηλαδή, έχει αρχίσει η λειτουργία πέψης –παράγεται σίελος που περιέχει συστατικά που μπορούν να διασπάσουν υδατάνθρακες– μονάχα από το οπτικό ερέθισμα και την οσμή του νόστιμου γεύματός μας. Στη συνέχεια, ξεκινάει η κατάποση, που κλείνει η επιγλωττίδα, ώστε να μην γίνει είσοδος της τροφής στις αναπνευστικές οδούς. Η τροφή οδηγείται στον φάρυγγα, μετά στον οισοφάγο και τέλος στο στομάχι, όπου γίνεται η αποθήκευσή της και η μεταφορά της με τον κατάλληλο ρυθμό στο λεπτό έντερο, ώστε να επιτευχθεί η βέλτιστη πέψη και απορρόφηση των θρεπτικών συστατικών.
Οι άνθρωποι καταναλώνουν τρεις κύριες κατηγορίες τροφών, πλούσιων σε ενέργεια: τους υδατάνθρακες, τις πρωτεΐνες και τα λίπη. Αυτά τα μεγάλα μόρια δεν μπορούν να διαπερνούν αυτούσια τις κυτταροπλασματικές μεμβράνες, ώστε να απορροφηθούν από τον αυλό του πεπτικού σωλήνα στο αίμα ή τη λέμφο. Επομένως, ο σκοπός της πέψης είναι η χημική διάσπαση των δομικά περίπλοκων συστατικών της τροφής σε μικρότερες απορροφήσιμες μονάδες. Οι μονοσακχαρίτες, όπως η γλυκόζη, είναι η απορροφήσιμη μονάδα των υδατανθράκων, τα μικρά πολυπεπτίδια και τα αμινοξέα αποτελούν τις απορροφήσιμες μονάδες των πρωτεϊνών και τα μονογλυκερίδια και τα ελεύθερα λιπαρά οξέα συνιστούν τις απορροφήσιμες μονάδες των λιπιδίων.
Η πέψη όλων των συστατικών της τροφής επιτυγχάνεται με ενζυμική υδρόλυση, η οποία, όπως δηλώνει και το όνομά της, είναι «λύση δεσμών από μόρια νερού». Τα πεπτιδικά ένζυμα διασπούν τους δεσμούς που συγκρατούν ενωμένα τα μονομερή των διάφορων θρεπτικών μακρομορίων με την προσθήκη νερού. Με αυτόν τον τρόπο, τα μεγάλα μόρια της τροφής διασπώνται σταδιακά σε απλούστερα απορροφήσιμα μόρια κατά την προώθησή τους στον πεπτικό σωλήνα. Στο λεπτό έντερο, ολοκληρώνεται η πέψη και επιτελείται το μεγαλύτερο μέρος της απορρόφησης των τροφών.
Η διάσπαση των μεγαλομοριακών συστατικών της τροφής αφορά διάφορα μεταβολικά μονοπάτια και αποσκοπεί στη βιοσύνθεση άλλων μακρομορίων που είναι απαραίτητα για τον οργανισμό, όπως και την παραγωγή ενέργειας που συμβαίνει έπειτα από διάφορες μεταβολικές διεργασίες. Εύλογα προκύπτει, λοιπόν, το ερώτημα: «Τι είναι μεταβολισμός;». Ο όρος μεταβολισμός αφορά όλες αυτές τις βιοχημικές διεργασίες που πραγματοποιούνται στον οργανισμό μας, προκειμένου να διασπαστούν τα συστατικά της τροφής και του νερού που καταναλώνουμε, να γίνει η βιοσύνθεση πρωτεϊνών, υδατανθράκων, λιπιδίων και νουκλεϊκών οξέων, που είναι απαραίτητα, καθώς και να παραχθεί ενέργεια.
Αρχικά, παραγωγή ενέργειας πραγματοποιείται με τη διάσπαση υδατανθράκων, που βασική μεταβολική διεργασία αποτελεί η γλυκόλυση. Η γλυκόλυση αποτελεί το πρώτο στάδιο διάσπασης της γλυκόζης. Κατά τη διάρκεια της γλυκόλυσης, από ένα μόριο γλυκόζης παράγονται 2 μόρια πυροσταφυλικού οξέος και 2 μόρια ATP (παγκόσμιο ενεργειακό νόμισμα).
Η τύχη του πυροσταφυλικού οξέος (pyryvate) εξαρτάται από την παρουσία οξυγόνου. Αν υπάρχει οξυγόνο, πραγματοποιείται αερόβια αναπνοή και πραγματοποιούνται στα μιτοχόνδρια των κυττάρων ο κύκλος του Krebs και η οξειδωτική φωσφορυλίωση, που παράγονται μόρια ATP και μόρια διοξειδίου του άνθρακα. Αν δεν υπάρχει οξυγόνο, πραγματοποιείται αναερόβια αναπνοή και παράγονται μόρια CO2, γαλακτικού οξέος (lactate) και ATP (πολύ λιγότερα μόρια από ό,τι στην αερόβια αναπνοή)
Μερικές διαταραχές που αφορούν τη μεταβολική οδό της γλυκόλυσης είναι:
- Η νόσος μπέρι-μπέρι
- Το σύνδρομο Wernicke-Korsakoff
- Ο σακχαρώδης διαβήτης.
Η νόσος μπέρι-μπέρι είναι μια παθολογική κατάσταση που εκδηλώνεται με περιφερική νευροπάθεια και διαταραχές του καρδιαγγειακού συστήματος και σχετίζεται με τον κύκλο του κιτρικού οξέος (κύκλος του Krebs), προκαλείται από έλλειψη βιταμίνης Β1 (θειαμίνη). Ο κύκλος του Krebs αποτελεί συνέχεια της γλυκόλυσης και πραγματοποιείται στη μήτρα των μιτοχονδρίων. Η θειαμίνη είναι απαραίτητη για να πραγματοποιηθεί το πρώτο βήμα στον κύκλο του Krebs. Από τη στιγμή που πραγματοποιείται σε μικρότερα επίπεδα η αερόβια αναπνοή (γλυκόλυση, κύκλος Krebs και οξειδωτική φωσφορυλίωση), ευνοείται η αναερόβια που έχει ως αποτέλεσμα την παραγωγή γαλακτικού οξέος και λιγότερων μορίων ATP- λιγότερης ενέργειας, με αποτέλεσμα να προκύπτει νευρική διαταραχή και χαμηλή καρδιακή απόδοση.
Το σύνδρομο Wernicke-Korsakoff (WKS) είναι η ταυτόχρονη παρουσία της εγκεφαλοπάθειας Wernicke και της ψύχωσης Korsakoff. Αυτές οι διαταραχές μπορεί να εκδηλωθούν χωριστά ή μαζί, λόγω, όμως, της στενής συσχέτισης μεταξύ αυτών των δυο διαταραχών, συνήθως διαγιγνώσκονται ως ένα μόνο σύνδρομο (WKS). Η γενεσιουργός αιτία της διαταραχής αυτής είναι η ανεπάρκεια θειαμίνης (βιταμίνη Β1), όπως παρατηρείται και στη νόσο μπέρι-μπέρι. Το σύνδρομο Wernicke-Korsakoff προκύπτει δευτερογενώς από κατάχρηση αλκοόλ. Προκαλεί συνήθως διαταραχές όρασης, αταξία και διαταραχές μνήμης.
Συμπληρωματικά, ο σακχαρώδης διαβήτης είναι μια περίπλοκη νόσος που χαρακτηρίζεται από εντελώς μη φυσιολογική χρησιμοποίηση των καυσίμων. Η γλυκόζη υπερπαράγεται από το ήπαρ και υπερχρησιμοποιείται από τα άλλα όργανα, δηλαδή, κατά τον σακχαρώδη διαβήτη, η γλυκόζη δεν μπορεί να μεταβολιστεί κατάλληλα από τον οργανισμό. Ενδεικτικά συμπτώματα του σακχαρώδους διαβήτη αποτελούν η πολυουρία, η πολυδιψία, η ξηροστομία, η πολυφαγία, η απώλεια βάρους και η κόπωση.
Επιπλέον, μια άλλη σημαντική μεταβολική οδός αφορά τη χρήση λιπιδίων ως πηγή ενέργειας. Ο μεταβολισμός των λιπών ξεκινά με τη διάσπασή τους σε γλυκερόλη (σάκχαρο) και ελεύθερα λιπαρά οξέα. Η γλυκερόλη μπορεί να μετατραπεί σε πυροσταφυλικό ή γλυκόζη στο ήπαρ, ώστε να γίνει η γλυκόλυση. Τα λιπαρά οξέα, αφού πρώτα ενεργοποιηθούν στο κυτταρόπλασμα με κατανάλωση ενέργειας ισοδύναμης δύο μορίων ATP, μεταφέρονται στη μιτοχονδριακή μήτρα, όπου και οξειδώνονται, προκειμένου να παραχθεί ενέργεια. Χρειάζεται να σημειώσουμε πως τα λιπαρά οξέα είναι αδρανή από χημικής άποψης και έτσι, για να αποικοδομηθούν, πρέπει πρώτα να ενεργοποιηθούν.
Τέλος, μια διαταραχή που αφορά τον μεταβολισμό των λιπιδίων είναι η κακοήθης αναιμία. Η κακοήθης αναιμία είναι βαριά νόσος που οφείλεται σε αδυναμία αποτελεσματικής απορρόφησης της Β12 από το λεπτό έντερο. Οι ασθενείς με κακοήθη αναιμία δεν παράγουν επαρκείς ποσότητες ενδογενούς παράγοντα, μιας γλυκοπρωτεΐνης απαραίτητης για την απορρόφηση της Β12. Η κακοήθης αναιμία χαρακτηρίζεται από μειωμένη παραγωγή ερυθροκυττάρων, ελαττωματικά επίπεδα αιμοσφαιρίνης και βαριά προοδευτική δυσλειτουργία του κεντρικού νευρικού συστήματος. Ωστόσο, η χορήγηση μεγάλων δόσεων βιταμίνης Β12 αίρει τα συμπτώματα, τουλάχιστον σε ορισμένες περιπτώσεις.
ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΠΗΓΕΣ
- Lauralee Sherwood, Εισαγωγή στη Φυσιολογία του Ανθρώπου: Από τα κύτταρα στα συστήματα, 2016 Ακαδημαϊκές Εκδόσεις Ι. Μπάσδρα και ΣΙΑ Ο.Ε. , Κατακουζηνού 48, Αλεξανδρούπολη
- Geoffry M. Cooper (2021), Το Κύτταρο Μια μοριακή Προσεγγιση, Ακαδημαϊκές Εκδόσεις Ι. Μπάσδρα και ΣΙΑ Ο.Ε., Κατακουζηνού 48, Αλεξανδρούπολη
- Metabolism, brittanica.com. Διαθέσιμο εδώ
- End Products Of Glycolysis and Fate of Pyruvate, microbenotes.com. Διαθέσιμο εδώ
- Κύκλος Κιτρικού Οξέος, eclass.uth.gr. Διαθέσιμο εδώ
- Μπέρι- μπέρι, mednutrition.gr. Διαθέσιμο εδώ
- Η ολοκλήρωση του μεταβολισμού, eclass.uth.gr. Διαθέσιμο εδώ
- Σύνδρομο Wernicke-Korsakoff, angelikigerardou.gr. Διαθέσιμο εδώ
- Σακχαρώδης Διαβήτης: Ένα συχνό νόσημα, sosiatroi.gr. Διαθέσιμο εδώ
- Εισαγωγή στην κλινική χημεία, eclass.uoa.gr. Διαθέσιμο εδώ
