ВЪГЛЕРОДНИ ХИДРАТИ, МЕТАБОЛИЗЪМ И КЛИНИЧНО ХРАНЕНЕ
7. Какви са нуждите от въглехидрати?
Препоръка:
Необходимото минимално количество въглехидрати е около 2g/kg глюкоза на ден (степен B).
Коментари:
Няма достатъчно информация, която да показва, че въглехидратите са основни хранителни вещества за човека. Както се случва с няколко аминокиселини, мастни киселини и микроелементи (50).
Мощната ендогенна способност да синтезира глюкоза (глюконеогенеза) от лактат, глицерол и аминокиселини. Както в черния дроб, така и в бъбреците (51), а може би и в други тъкани като мускулите и червата (52), вероятно е достатъчно, за да се запази пълна автономия в тази област.
Глюкозата обаче е удобен и безопасен източник на калории за използване при PN.
Специфичността на глюкозата сред другите хексози в животинския метаболизъм се дължи на много високия му афинитет към глюкозните транспортери, открити в клетъчните мембрани (например GLUT) и към фосфорилиращите ензими (хексокинази).
Хексокиназите образуват единственото семейство ензими, способни да катализират метаболизма на глюкозата и от своя страна глюкозо-6-фосфатазата е единственият катализатор за производството на глюкоза от глюкозо-6-фосфат.
Глюкоза-6-фосфатът има три основни възможности: (i) гликолиза, водеща до глицерол-3-фосфат, пируват и други междинни продукти. (ii) синтез на гликоген. И (iii) пентозофосфатен път, принудителен път, който води до синтез на NADPH. Което е ключов компонент в хомеостазата на оксидативния стрес.
Мастните киселини и въглехидратите са енергийните източници, използвани при синтеза на АТФ.
В сравнение с мастните киселини, въглехидратите (като глюкоза или пируват) имат три уникални свойства, свързани с енергийния метаболизъм: (i) те могат да дават АТФ при липса на кислород, (ii) предлагат по-висока окислителна ефективност (АТФ съотношение/кислород) и (iii) позволяват анаплеротичен поток, доставящ междинни продукти от цикъла на Кребс и други съединения (53).
Всичко това показва основната роля на въглехидратите в клетъчната енергийна функция.
Въпреки това, въпреки че доставката на пируват до митохондриите е от съществено значение, начинът за доставянето му не е уникален и фактът, че той идва от глюкоза, лактат или аланин, не влияе на резултата (54, 55).
В допълнение към важната си роля в енергийния метаболизъм, въглехидратите са тясно свързани с метаболизма на протеините.
Мастните киселини не са подходящи предшественици за синтеза на въглехидрати (противно на това, което се случва с пирувата. Няма анаплеротичен поток на ацетил-КоА), но наборът от аминокиселини, отделяни при разпадането на протеините (от мускулната тъкан) е основен източник на ендогенни субстрати, които се свързват с глицерол, отделен чрез хидролиза на триглицериди.
Метаболизмът на въглехидратите от своя страна осигурява необходимата въглеродна рамка за синтеза на несъществени аминокиселини.
Тези мощни пътища, които позволяват de novo синтез и трансформация на въглехидрати, усложняват въпроса за екзогенните нужди от въглехидрати.
Има няколко съобщения за ниско или много ниско съдържание на въглехидрати в диетата на човека, без видими странични ефекти (56).
Въпреки всичко, базалната глюкоза се оценява на около 2 g/kg/ден за възрастен човек.
Основата за такава оценка е слаба, заявявайки, че „теоретично е възможно да се елиминират въглехидратите от диетата, но вероятно е по-безопасно да се прилагат 150 g/ден“ (57).
Три ситуации могат да бъдат идентифицирани по отношение на зависимостта между органите и глюкозата:
• Тъкани, в които липсват или имат много малко митохондрии (много малко или никакъв окислителен метаболизъм): техният АТФ може да бъде доставен изключително чрез гликолиза (или гликогенолиза).
Тези тъкани са напълно зависими от доставката на глюкоза, сред тях са червените кръвни клетки, вероятно много от клетките на имунната система, всички прозрачни тъкани на очите, бъбречния мозък и мускулите по време на анаеробно свиване.
Това не означава непременно, че те изискват екзогенно снабдяване с глюкоза, тъй като пътищата за рециклиране могат да снабдяват такива тъкани с ендогенна глюкоза, за сметка на чернодробното окисление на мастните киселини, които поддържат глюконеогенезата.
• Тъканите силно, но не напълно зависими от глюкозата: мозъкът.
Мозъчният метаболизъм е причина за по-голямата част от окисляването на глюкозата в организма (100 до 120 g/ден) и бързото спадане на глюкозата в плазмата води до кома с възможност за необратими неврологични последствия.
Доказано е обаче, че кетоните и лактатът (58) безопасно захранват мозъка, когато кръвната захар е ниска.
Поради това зависимостта на мозъка от окисляването на глюкозата изглежда относителна, според метаболитната среда.
Тук също глюкозата може да бъде от екзогенен или ендогенен произход. Въпреки това, за разлика от ситуацията, когато глюкозата се превръща само в лактат (гликолиза). Глюкозата в мозъка е напълно окислена и след това трябва да бъде заменена с нови молекули от аминокиселини или глицерол.
• Тъкани, които не са пряко зависими от глюкозата: всички останали тъкани.
Доставянето на АТФ към тези тъкани може да бъде напълно осъществено чрез окисляване на мазнините. Тъй като се запазва нуждата от въглехидрати за цели, различни от енергийния метаболизъм (анаплероза, нуклеинови киселини, пратеници и др.). Всъщност в някои случаи на екстремно изчерпване на глюкозата, като това, което се случва при масивно инсулиново отравяне. Драматичният ефект върху мозъка контрастира с оскъдността на основните последици върху други важни физиологични функции.