I carboidrati, noti anche come glucidi, sono essenzialmente zuccheri. Lo scopo principale della loro omeostasi è garantire che il tessuto nervoso, in particolare il cervello, riceva una quantità sufficiente di glucosio, soprattutto in condizioni di scarso apporto alimentare. Infatti, il tessuto nervoso dipende strettamente dal glucosio per il suo corretto funzionamento.
Dopo una notte di digiuno, il glucosio presente nel sangue viene utilizzato principalmente dal cervello. In misura minore, anche i globuli rossi, l'intestino e i tessuti sensibili all'insulina, come il muscolo e il tessuto adiposo, ne usufruiscono. L'insulina è l'ormone che permette a questi tessuti di utilizzare e immagazzinare il glucosio.
Il Ruolo del Fegato e del Pancreas
Il fegato ha la capacità di immagazzinare glucosio sotto forma di glicogeno, una catena ramificata di molecole di glucosio, e di rilasciarlo nel sangue quando necessario. Il pancreas svolge un ruolo cruciale nell'omeostasi degli zuccheri. La produzione di glucosio da parte del fegato è regolata da due ormoni principali: l'insulina e il glucagone.
In carenza di insulina, il fegato rilascia glucosio nel sangue, causando un aumento della glicemia (iperglicemia). Al contrario, in carenza di glucagone, la dismissione epatica di glucosio si blocca, portando a una riduzione del glucosio nel sangue (ipoglicemia).
L'utilizzazione del glucosio da parte di altri organi, definita periferica, contribuisce anch'essa a ridurre la glicemia. Questo processo porta a una diminuzione dell'insulinemia (quantità di insulina in circolo), un aumento della glucagonemia (quantità di glucagone in circolo) e un riaggiustamento del sistema attraverso un'aumentata dismissione epatica di glucosio.
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Accanto al sistema insulina-glucagone, esiste il sistema controregolatore o controinsulare, che coinvolge le ghiandole ipofisi e surrene.
Assorbimento e Metabolismo dei Carboidrati
In seguito a un pasto, il glucosio assorbito dal tratto intestinale provoca un aumento della glicemia. I carboidrati, che sono polisaccaridi (formati da diversi tipi di zuccheri), vengono ridotti a monosaccaridi nell'intestino: glucosio (80%), fruttosio (15%) e galattosio (5%). Questi monosaccaridi vengono assorbiti dalle cellule della mucosa intestinale e trasportati nel sangue.
Il passaggio e l'assorbimento energetico degli zuccheri, così come di proteine e grassi, innescano una serie di segnali che permettono l'immagazzinamento delle sostanze nutrienti in vari organi. Contemporaneamente, viene stimolata la secrezione di insulina, l'ormone principale che regola la glicemia.
L'aumento dei livelli plasmatici di insulina determina una diminuzione dei livelli di glucagone, il suo antagonista. Questo processo provoca una diminuzione della dismissione epatica di glucosio, inibendo sia la scissione di glicogeno in glucosio (glicogenolisi) sia la sintesi di nuovo glucosio dagli amminoacidi (gluconeogenesi).
Il fegato, liberamente permeabile al glucosio, sequestra circa il 50% del glucosio per convertirlo in glicogeno, un'azione controllata dall'insulina. Il glucosio non sequestrato dal fegato viene distribuito nel muscolo e nel tessuto adiposo.
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I carboidrati sono macronutrienti con funzione prevalentemente energetica. Assorbire il glucosio in eccesso nel flusso ematico.
Esistono, tuttavia, cellule sprovviste di mitocondri che possono usare solo il glucosio per il loro metabolismo. Entrambe queste sostanze riescono ad attraversare la barriera emato-encefalica. La regolazione del metabolismo glucidico è sotto controllo ormonale ed energetico.
L’insulina agisce in condizioni di iperglicemia (dopo un pasto) e permette l’ingresso del glucosio elle cellule muscolari e adipose.
Glicolisi: il glucosio (6 atomi di carbonio) viene ossidato a piruvato (3 atomi di carbonio) con guadagno netto di 2 molecole di ATP e 2 di NADH.
L’iperglicemia è dovuta principalmente all’insulino resistenza: il glucosio si accumula nel sangue perché i tessuti non riescono a captarlo e perché il fegato continua a immetterlo in circolo.
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Per ipoglicemia si intendono valori di glucosio minori di 60 mg/dl.
Metabolismo dei carboidrati: il suo ruolo è quello di mantenere sotto controllo la concentrazione ematica di glucosio: glicogenesi dopo un pasto, glicogenolisi dopo un periodo di digiuno; gluconeogenesi dopo un lungo periodo di digiuno.
Metabolismo dei grassi: ossidazione dei trigliceridi per la produzione di energia. Nel fegato si degradano molti ac. grassi con produzione di acetoacetato che viene poi utilizzato come fonte di energia dai vari tessuti, trasportato dal sangue, sintesi di lipoproteine, trasformazione di proteine e carboidrati in ac. grassi.
Monosaccaridi
I monosaccaridi sono i mattoni fondamentali dei carboidrati. Alcuni esempi importanti includono:
- Glucosio: presente nelle piante (fotosintesi) e nel sangue, è un carburante essenziale per le cellule. È un aldoesoso con un anello a 6 atomi.
- Fruttosio: si trova nel miele e nella frutta ed è presente nel saccarosio. È un chetoesoso con un anello a 5 atomi.
- Galattosio: presente nelle strutture nervose e nel lattosio. È un aldoesoso con un anello a 6 atomi.
- Mannosio: si trova nel frassino della manna ed è presente in polisaccaridi. È un aldoesoso con un anello a 6 atomi.
- Ribosio (e desossiribosio): componenti degli acidi nucleici, ATP e coenzimi. È un chetopentoso con un anello a 5 atomi.
Disaccaridi
I disaccaridi sono formati dall'unione di due monosaccaridi:
- Saccarosio: comune zucchero da cucina, presente nella barbabietola e nella canna da zucchero. È composto da Glucosio + Fruttosio.
- Lattosio: presente nel latte. È composto da Glucosio + Galattosio.
- Maltosio: presente nel malto di birra e deriva dalla degradazione dell'amido. È composto da Glucosio + Glucosio con legame alfa.
- Cellobiosio: deriva dalla degradazione della cellulosa. È composto da Glucosio + Glucosio con legame beta.
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