Durante varias horas luego de una comida, mientras se están absorbiendo los productos de la digestión, hay un aporte abun dante de combustibles metabólicos. En estas condiciones, la glu cosa es el principal combustible para la oxidación en casi todos los tejidos; esto se observa como un aumento del cociente res piratorio (la proporción de dióxido de carbono producido/oxí geno consumido) desde alrededor de 0.8 en el estado de ayuno hasta cerca de 1 (cuadro 16-1).
La captación de glucosa hacia el músculo y el tejido adiposo está controlada por la insulina, secretada por las células de los islotes β del páncreas en respuesta a un incremento de la con centración de glucosa en la sangre porta. En el estado de ayu no el transportador de glucosa del músculo y el tejido adiposo (GLUT4) se encuentra en vesículas intracelulares. Una respues ta temprana a la insulina es la migración de estas vesículas hacia la superficie celular, donde se fusionan con la membrana plasmá tica, lo que expone transportadores de glucosa activos. Estos teji dos sensibles a insulina sólo captan glucosa a partir del torrente sanguíneo en cualquier grado importante en presencia de la hor mona. A medida que la secreción de insulina disminuye en el
capítulO 16 Perspectiva general del metabolismo y el suministro de combustibles metabólicos 159
cuadro 16–1
Rendimientos de energía, consumo de oxígeno y producción de dióxido de carbono en la oxidación de combustibles metabólicosRendimiento
de energía (kj/g) O2 consumido (l/g) cO2 producido (l/g) RQ (cOO2 consumido)2 producido/ energía (kj)/l O2
carbohidrato 16 0.829 0.829 1.00 20 Proteína 17 0.966 0.782 0.81 20 Grasa 37 2.016 1.427 0.71 20 alcohol 29 1.429 0.966 0.66 20 Glucosa 6-fosfato Triacilglicerol (TG) FFA FFA FFA FFA FFA TG
Acil-CoA Glicerol 3-fosfato Glicerol Glicerol Glicerol Glucosa TG (lipoproteínas) VLDL Quilomicrones Acil-CoA Glicerol 3-fosfato
cAMP LPL Glucosa Glucosa Glucógeno Cuerpos cetónicos
Acetil-CoA Glucosa 6-fosfato
Ciclo del ácido
cítrico 2CO2 Aminoácidos,lactato
Sangre Hígado Tejido adiposo Tracto gastro- intestinal Pérdida o consumo extra de glucosa (p. ej., diabetes, embarazo, lactación) LPL Tejido extrahepático (p. ej., músculo cardiaco)
Oxidación
Gluconeogénesis
FIgura 16–9 interrelaciones metabólicas entre tejido adiposo, el hígado y tejidos extrahepáticos.
En tejidos como el corazón, los combustibles metabólicos se oxidan en el orden de preferencia que sigue: cuerpos cetónicos > ácidos grasos > glucosa. (FFa, ácidos grasos libres; lPl, lipoproteína lipasa; VlDl, lipoproteínas de muy baja densidad.)
estado de ayuno, los receptores también se internalizan de nue vo, lo que reduce la captación de glucosa. Sin embargo, en el músculo esquelético, el aumento de la concentración citoplas mática de ion calcio en respuesta a la estimulación nerviosa es timula la migración de las vesículas hacia la superficie celular, y la exposición de transportadores de glucosa activos sea que haya o no estimulación importante por insulina.
La captación de glucosa hacia el hígado es independiente de la insulina, pero el hígado tiene una isoenzima de la hexocinasa (glucocinasa) con una Km alta, de modo que conforme aumen tan las cifras de glucosa que entran al hígado, también lo hace el índice de síntesis de glucosa6fosfato. Esto excede el reque rimiento del hígado de metabolismo productor de energía, y se usa principalmente para la síntesis de glucógeno. Tanto en el hígado como en el músculo estriado, la acción de la insulina es timula la glucógeno sintetasa e inhibe la glucógeno fosforilasa. Parte de la glucosa adicional que entra al hígado también puede emplearse para lipogénesis y, en consecuencia, para la síntesis de triacilglicerol. En el tejido adiposo, la insulina estimula la cap tación de glucosa, su conversión en ácidos grasos, y su esterifi cación hacia triacilglicerol. Inhibe la lipólisis intracelular y la liberación de ácidos grasos libres.
Los productos de la digestión de lípidos entran a la circulación como quilomicrones, las lipoproteínas plasmáticas de mayor tamaño, que tienen contenido en especial alto de triacilglice rol (cap. 25). En el tejido adiposo y el músculo estriado, la lipo proteína lipasa extracelular se sintetiza y activa en respuesta a la insulina; los ácidos grasos no esterificados resultantes son capta dos en su mayor parte por el tejido, y se usan para la síntesis de triacilglicerol, mientras que el glicerol permanece en el torrente sanguíneo y es captado por el hígado y usado para gluconeo génesis y síntesis de glucógeno o lipogénesis. El hígado cap ta los ácidos grasos que permanecen en el torrente sanguíneo, y vuelve a esterificarlos. Dicho órgano elimina los quilomicrones restan tes que tienen agotamiento de lípido, y el triacilglicerol res tante se exporta, junto con el que se sintetiza en el hígado, en VLDL.
En condiciones normales, el índice de catabolismo de pro teína en los tejidos es más o menos constante durante todo el día; sólo en la caquexia que se relaciona con cáncer avanzado y otras enfermedades hay un incremento del índice de catabolismo de proteína. Hay catabolismo neto de proteína en el estado de ayu no, y síntesis neta de proteínas en el estado posprandial, cuando el índice de síntesis aumenta de 20 a 25%. De nuevo, el incre mento del índice de síntesis de proteína en respuesta a aumento de la disponibilidad de aminoácidos y combustible metabólico, es una respuesta a la acción de la insulina. La síntesis de proteí na es un proceso con alto costo de energía; puede explicar hasta 20% del gasto de energía en reposo después de una comida, pero sólo 9% en el estado de ayuno.