converti

Am primit recent o întrebare cu privire la potențialul pentru oameni de a transforma grăsimile în carbohidrați și mi s-a părut destul de interesant să le pun aici pe site, mai ales că am vorbit despre cetoză atât de recent (atât pe ClimbSci cu Tom, cât și într-un articol ulterior). În orice caz, îmi oferă o altă oportunitate de a pune o imagine a ciclului acidului citric într-un articol, deci există și asta, haha.

Majoritatea oamenilor știu că putem transforma carbohidrații în grăsimi și înțelegem rolul unei astfel de căi (adică ne permite să stocăm calorii într-un mod pe termen lung, indiferent de unde provin). Este discutabil cât de mult se întâmplă acest lucru, * dar este incontestabil că calea există.

Dar ce se întâmplă invers? Din nou, cred că majoritatea oamenilor știu că nu se întâmplă - soluții biochimice, cum ar fi ketogeneza, ar fi complet inutile (ca să nu mai vorbim probabil de inexistente) dacă am putea transforma cu ușurință grăsimile în carbohidrați - dar este că toată povestea sau există lipseste un capitol? Hai să aruncăm o privire.

Revizuirea producției endogene de glucoză

Înainte de a ajunge la problema conversiei grăsimii-glucozei, să analizăm întreaga producție endogenă de glucoză - adică gluconeogeneza. Gluconeogeneza este alimentată de câteva molecule, pe care le vom analiza la rândul lor.

Cel mai frecvent combustibil pentru gluconeogeneză este lactatul, care este produs în timpul exercițiului anaerob. În exercițiile anaerobe, glicoliza împarte o moleculă de glucoză în doi piruvati, dar acești piruvati nu pot intra în ciclul acidului citric fără oxigen, astfel încât sunt reduși la lactate. Glicoliza produce un ATP net de doi (patru în total, dar costă doi), lăsând aproximativ 34 ATP rămase în molecula de lactat. Dacă corpul nostru nu ar putea lua acea moleculă de lactat și o va transforma înapoi în glucoză, am pierde multă energie - astfel, gluconeogeneza. Cu toate acestea, ați putea observa corect că nu există un câștig net real de glucoză aici; transformăm doar o moleculă care odată a fost glucoza înapoi în glucoză.

De asemenea, putem converti glicerolul (coloana vertebrală zahărită a unei molecule de trigliceride) în glucoză. Aceasta este cu adevărat o „nouă” creație de glucoză - provine din dieta noastră sub o formă care nu conține glucoză - dar nu ține seama de mult atunci când totul este spus și făcut. Partea glicerolului reprezintă doar aproximativ 10% din masa celor mai frecvente trigliceride și, din punct de vedere caloric, reprezintă doar aproximativ 1 calorie din fiecare 40-50. Dacă ați consumat 100 de grame de grăsime într-o zi, s-ar putea să obțineți aproximativ 40 de calorii carb din ea (dar probabil mai puțin atunci când se ia în considerare costul gluconeogenezei).

Dacă de fapt dorim să producem o cantitate decentă de glucoză „nouă”, atunci avem doar o singură sursă la care să apelăm: proteine. Sau, pentru a fi mai specific, aminoacizi. Aminoacizii sunt clasificați fie ca „glucogeni” - adică pot fi transformați în glucoză -, fie ca „cetogeni”, ceea ce înseamnă că nu pot. Dacă un aminoacid este unul sau altul (unii sunt ambii) depinde de locul în care intră în ciclul acidului citric:

Dacă graficul de mai sus pare într-adevăr confuz, nu vă faceți griji, există un singur lucru important la care să acordați atenție: dacă un aminoacid intră în ciclu direct sau ca acetil-CoA. Dacă un aminoacid poate intra direct, acesta se va înfășura și, în cele din urmă, va deveni o nouă moleculă de oxaloacetat care nu a fost văzută până acum. Dacă trebuie să intre ca acetil-CoA, atunci necesită un aport de oxaloacetat și nu poate exista profit de oxaloacetat. Oxaloacetatul este molecula care intră în calea gluconeogenezei, deci dacă nu puteți obține un profit oxaloacetat, nu puteți obține nici un profit de glucoză.

Cantitatea pe care proteina o contribuie la gluconeogeneză depinde de dieta și circumstanțele dumneavoastră. Pentru majoritatea dintre noi - oameni care nu mor de foame și care iau o dietă mixtă - gluconeogeneza contribuie relativ puțin. Contribuie puțin aici și acolo, după cum este necesar, dar nu are un impact prea mare asupra „încărcării” noastre zilnice de glucoză. Dacă mori de foame (ca în literal, înfometat cu viața este în joc), probabil că va contribui mult, deoarece mușchii tăi sunt descompuși și transformați în zahăr pentru a-ți menține creierul în viață. În cetoză, va fi undeva între ele (dar mai aproape de sfârșitul „dietei normale” a spectrului decât foamea).

Pentru a recapitula, singurele molecule pe care corpul nostru le poate folosi cu adevărat pentru a crea profitabil glucoza sunt aminoacizii glucogeni. Cantitatea de glucoză pe care o obținem din glicerol în trigliceride este neglijabilă, iar majoritatea lactatului pe care îl convertim în glucoză și-a început viața ca glucoză, deci nu există niciun profit acolo.

De ce nu grăsime, deși?

La fel ca aminoacizii ketogenici, grăsimile pot intra în ciclul acidului citric numai prin acetil-CoA. Acetil-CoA necesită o moleculă de oxaloacetat pentru a intra în ciclul acidului citric, ceea ce înseamnă că nu există câștig net în moleculele de oxaloacetat.

Unele organisme - de fapt, practic orice alt organism decât noi animalele - au un ciclu diferit (ciclul glioxilat) în care pot converti în mod eficient acetil-CoA în noi molecule de oxaloacetat cu care se pot crea zaharuri. Pentru organismele non-animale, acest lucru este esențial pentru supraviețuire, deoarece celulele lor au pereți celulari pe bază de carbohidrați; ** fără pereți celulari, fără viață.

S-ar putea să pară special, dar nu este; se datorează în principal faptului că aceste organisme nu sunt mobile și, prin urmare, trebuie să poată sintetiza fiecare moleculă organică de care ar putea avea nevoie. Pe lângă faptul că pot sintetiza carbohidrați, aceste organisme pot sintetiza și folat (vitamina B9), beta-caroten (vitamina A), acid ascorbic (vitamina C) și cel puțin alte molecule organice pe care oamenii trebuie să le obținem din dieta noastră. * ** Nu avem calea pentru că nu avem nevoie de ea.

O posibilă excepție: acetonă

Întrebarea la care am făcut referire la începutul acestui articol a fost legată de un articol care descrie un rol pentru acetonă în gluconeogeneză. Articolul este protejat, dar descrie două căi prin care corpul nostru ar putea converti acetonă în glucoză: calea metilglioxală și calea propandiolului. Ambele căi transformă acetona în lactat, care poate intra apoi în gluconeogeneză.

Într-un sens tehnic, atunci, grăsime ar putea să fie transformat în glucoză de către un om - dar este o cale lungă și complicată care necesită introducerea unui subprodus metabolic neobișnuit de cetoză (acetonă) și meandre printr-o moleculă cu toxicitate celulară cunoscută (metilglioxal) pentru a-și atinge scopul. Pentru animale, această cale pare să acționeze mai mult ca o supapă de siguranță care se întâmplă doar să se degajeze în glucoză, mai degrabă decât ca o cale legitimă pentru crearea de glucoză nouă.

Dincolo de explorarea căilor metilglioxal și propandiol văzute în articolul de mai sus, nu am examinat cu adevărat soarta biochimică a acetonei sau cel puțin acetonă pe care nu o expirăm (așa cum este cea mai mare parte). Un articol a găsit niveluri crescute de metilglioxal la pacienții ketotici, sugerând o posibilă reglare ascendentă a căii metilglioxale - dar metilglioxalul se poate forma și în numeroase alte moduri, deci cât de multă acetonă este de fapt convertită în glucoză este neclar. Zero ”descrie manualul meu de biochimie).

În cele din urmă, aș îndrăzni să spun că nu contează cu adevărat decât în ​​sens pedant. Într-adevăr nu producem prea multă acetonă - chiar și în cetoză - și cantitatea mică de acetonă pe care o formăm ar fi o scădere comparabilă în oceanul precursorilor gluconeogeni, chiar dacă a fost transformată 100% în lactat. Calea care duce de la acetil-CoA la glucoză prin acetonă este extrem de dezavantajoasă din punct de vedere energetic (pierdem 25% din molecula de acetil-CoA atunci când acetoacetatul este decarboxilat în acetonă) și are sens doar din perspectiva detoxifierii. Este un exemplu interesant de soluție biochimică, dar din punct de vedere gluconeogen este banal.

Grăsimile sunt grăsimi pentru a rămâne

Când ne uităm la toate problemele pe care corpul nostru le are cu cetoza doar pentru a menține creierul hrănit și fericit într-o stare de insuficiență alimentară în carbohidrați, ar putea părea ciudat faptul că corpul nostru a pierdut capacitatea de a transforma grăsimile în carbohidrați. La sfârșitul zilei, totuși, putem presupune doar că o astfel de cale nu era necesară pentru animale, care, în general, fie consumă carbohidrați ca parte a dietei lor zilnice (erbivore și omnivore), fie care au mecanisme enzimatice excepționale pentru a transforma aminoacizii în glucoză (carnivore).

Indiferent de motivul pentru care nu putem converti grăsimile în carbohidrați, este sigur să spunem în continuare că nu există nicio cale, cu un act adițional că probabil putem converti o acetonă derivată din cetogeneză (derivată din grăsimi) în glucoză. Cine știe, poate vă va câștiga câteva puncte într-o seară trivia!

Note

* Nu există nicio îndoială că consumul de carbohidrați excesivi ca parte a unei diete excesive caloric va provoca creșterea grăsimilor. În majoritatea circumstanțelor, această creștere a grăsimilor nu este rezultatul lipogenezei de novo, ci mai degrabă datorită manevrării cheltuielilor calorice la carbohidrați și departe de grăsimi. Astfel, într-o dietă calorică excesivă de carbohidrați, corpul nostru arde preferențial carbohidrații pentru energie și stochează excesul de energie cu grăsimi dietetice. Din punct de vedere biologic, acest lucru are un sens total, deoarece conversia moleculelor este costisitoare și nu există niciun motiv să plătim acest cost atunci când avem deja o moleculă echivalentă (grăsime alimentară) disponibilă.

** Mulți dintre voi s-ar putea să vă gândiți: „dar plantele creează zaharuri în timpul fotosintezei!”, Și asta este adevărat. Partea critică vine înainte ca o plantă să poată fotosinteza, totuși - vine în timpul însămânțării. Semințele sunt dense din punct de vedere caloric, deoarece sunt bogate în grăsimi și sunt bogate în grăsimi, nu pentru a mulțumi palatele noastre, ci pentru a oferi suficientă energie răsadurilor, astfel încât să o poată „face” până când poate începe fotosinteza. Dacă planta nu ar putea transforma acele grăsimi înapoi în zaharuri, nu ar putea sintetiza pereții celulari și ar muri rapid.

*** De asemenea, avem nevoie de multe molecule neorganice - fier, calciu, magneziu etc. - dar la fel și plantele, ciupercile, bacteriile, arheele și protozoarele. Se bazează pe mediu pentru a furniza acele componente și sunt limitate în mediile în care trăiesc de elementele de care au nevoie. Adaptarea evolutivă le permite să lucreze în jurul acestor limitări.