глюконеогенеза образуется глюкоза, которая поступает из печени в кровь и используется другими клетками и тканями.

Жировая ткань. Когда организм находится в состоянии голодания, клетки поджелудочной железы секретируют гормон глюкагон, который оказывает влияние на печень. Помимо него в кровь выделяются адреналин и кортизол (из надпочечников). Именно эти два гормона стимулируют распад ТАГ в адипоцитах до свободных жирных кислот и глицерола. Свободные жирные кислоты поступают в кровь и переносятся с альбуминами в печень и к скелетным мышцам. Глицерол тоже попадает в печень, где служит субстратом в глюконеогенезе.

Б Интеграция метаболизма в различных физиологических состояниях

Состояние голодания

Печень. Ночью во время сна глюкагон стимулирует распад гликогена в печени (гликогенолиз), и его запасы начинают уменьшаться. Гликоген тратится на поддержание уровня глюкозы в крови. Через некоторое время основным источником глюкозы крови становится глюконеогенез, протекающий в печени и почках. Субстратами для этого процесса служат вещества, производимые и/или секретируемые адипоцитами (глицерол), мышцами (аланин и глутамин) и эритроцитами (лактат). Помимо этого, в печени происходит β-окисление жирных кислот (источником которых являются запасы ТАГ в адипоцитах). Это обеспечивает энергией (в форме АТФ) как глюконеогенез, так и синтез мочевины. Бо́льшая часть молекул ацетил-КоА, образующихся в ходе β-окисления в печени, тратится на синтез кетоновых тел, которые служат источником энергии для клеток мозга.

Жировая ткань. Во время голодания в адипоцитах происходит распад ТАГ до свободных жирных кислот и глицерола. Жирные кислоты усваиваются почти всеми тканями и клетками, кроме нервной ткани и эритроцитов. Эритроциты нуждаются исключительно в глюкозе, а нервная ткань — в глюкозе и кетоновых телах.

Мышцы. Ускорение обмена белков в мышцах приводит к увеличению количества синтезируемой мочевины в печени (аминный азот, который образуется в обмене белков в мышцах, необходимо ввиду его токсичности вывести из организма, поэтому он переносится с помощью аланина и глутамина в печень). Если голодание продолжается, мышцы окисляют свободные жирные кислоты из адипоцитов, кетоны из печени и аминокислоты с разветвленной боковой цепью из мышечных белков. Помимо этого, мышцы нуждаются в глюкозе для синтеза углеродного скелета аланина, с помощью которого выводится аминный азот из мышц, образующийся в ходе катаболизма аминокислот.

Головной мозг. В эритроцитах отсутствуют митохондрии, поэтому они не способны окислять жирные кислоты (β-окисление и ЦТК протекают именно в митохондриях). В нейронах митохондрии есть, однако они не используют жирные кислоты в качестве источника энергии, поскольку те не способны преодолеть гематоэнцефалический барьер. Головной мозг нуждается в глюкозе.

Интеграция метаболизма 221

Продолжительное голодание

Изменения в метаболизме, происходящие в течение продолжительного голодания, называют адаптацией к голоданию. Уровень кетонов в крови возрастает, и мозг начинает использовать их наряду с глюкозой в качестве источника энергии. Мышцы перестают использовать кетоновые тела и окисляют исключительно жирные кислоты. С увеличением потребления кетонов нервной тканью снижается потребность в глюкозе, а следовательно, замедляется распад белков в мышцах, который поставляет субстраты для глюконеогенеза в печени.

Состояние насыщения

Печень. После приема пищи, богатой углеводами, уровень глюкозы в крови повышается. Печень использует эту глюкозу для восполнения запасов гликогена. Избыток глюкозы тратится на синтез жирных кислот в печени, которые затем включаются в состав липопротеинов очень низкой плотности и секретируются печенью в кровоток (эти липопротеины затем расщепляются ЛП-липазами адипоцитов и служат для синтеза ТАГ в самих адипоцитах). В состоянии насыщения печень использует аминокислоты в основном для синтеза белков. Однако при избытке белка в пище аминокислоты включаются в катаболизм и служат уже для синтеза жирных кислот, а их аминогруппы включаются в цикл мочевины.

Адипоциты. В состоянии насыщения клетки жировой ткани — адипоциты — запасают жирные кислоты в форме ТАГ. Кроме того, они используют глюкозу для синтеза глицерола и жирных кислот.

Мышцы. Глюкоза запасается в клетках мышечной ткани в форме гликогена. Однако если избыток глюкозы поступил с пищей после сильных физических нагрузок, вызвавших расщепление всего гликогена в мышцах, то количество новосинтезированного гликогена превысит то, которое отмечалось до физических нагрузок. Этот факт хорошо известен спортсменам и называется гликогеновой загрузкой.

Физические нагрузки

Разные физические нагрузки по-разному влияют на метаболизм. Например, короткие интенсивные нагрузки (бег на дистанцию 100 м) вынуждают мышцы использовать креатинфосфат и гликоген. В ходе длительных физических нагрузок гликолиз в мышцах переключается на анаэробный режим. Образующийся в этом процессе лактат (молочная кислот) переносится из мышц в кровь и попадает в печень, где служит субстратом для глюконеогенеза.

Умеренные физические нагрузки полагаются на свободные жирные кислоты и глюкозу в качестве источника энергии для мышц. Уровень глюкозы в крови поддерживается печенью, а жирные кислоты образуются в ходе распада ТАГ в адипоцитах. После 60-90 минут бега печеночный гликоген исчерпан, поэтому для поддержания глюкозы в крови активируется глюконеогенез, субстратами для которого служат соединения, образующиеся в печени, и глицерол из адипоцитов. При продолжении физических нагрузок начинается распад белков в мышцах, который обеспечивает аланином и глутамином печень (субстраты глюконеогенеза). Другие аминокислоты используются мыщцами для своего энергоснабжения. Ускорение обмена аминокислот