Metabolizm węglowodanów – kierunki, rola i zaburzenia

Metabolizm węglowodanów, czyli trawienie i wchłanianie węglowodanów, to skomplikowany proces. Jego mechanizm polega na rozkładaniu pokarmów lub związków w organizmie na mniejsze składniki. Co to znaczy?

W wielkim uproszczeniu można powiedzieć, że pochodzące z pożywienia węglowodany są trawione w układzie żołądkowo-jelitowym, gdzie ulegają rozkładowi na mniejsze cząsteczki, cukry proste.

Ponieważ w takiej postaci mogą zostać zaabsorbowane, są wchłaniane w świetle jelita cienkiego do krwi w żyle wrotnej, skąd zostają przetransportowane do wątroby. Tam ulegają przekształceniu do glukozy, która zostaje pobrana do komórek i albo ulega rozkładowi (w celu wytworzenia energii), albo zostaje przekształcona w glikogen (to forma magazynująca glukozę). Główne magazyny węglowodanów to wątroba i mięśnie.

Pojęcie metabolizm odnosi się do nie tylko do węglowodanów, ale wszelkich reakcji biochemicznych zachodzących w komórkach organizmu, związanych z przepływem materii, energii i informacji, zapewniający organizmowi wzrost, ruch i rozmnażanie. W organizmie człowieka najważniejszy jest metabolizm trzech makrocząsteczek. To:

• węglowodany, • kwasy tłuszczowe – lipidy, • białka.

Istnieją 2 kierunki przemian metabolicznych: anaboliczny i kataboliczny. Anabolizm obejmuje reakcje syntezy złożonych związków organicznych ze związków prostych. To wymaga dostarczenia energii, w wyniku czego w produktach syntezy nagromadzona jest większa ilość energii niż w substratach. Do reakcji anabolicznych zalicza się na przykład biosyntezę węglowodanów, lipidów czy białek.

Z kolei katabolizm obejmuje reakcje rozkładu złożonych związków organicznych na produkty proste, zawierające mniejszy zapas energii niż substraty. W wyniku tego procesu powstaje energia wykorzystywana do przebiegu wielu funkcji życiowych organizmu.

Procesy anaboliczne to synteza, to jest powstawanie złożonych związków organicznych. Procesy kataboliczne to inaczej rozkład złożonych związków organicznych, węglowodanów, tłuszczy i białek, które mogą zostać ponownie wykorzystane lub zostać wydalone.

Choć wraz z wiekiem proces anabolizmu zmniejsza się na rzecz katabolizmu, pomiędzy anabolizmem a katabolizmem powinna zostać zachowana równowaga.

Omawiając metabolizm węglowodanów, nie można nie wspomnieć o ich budowie i podziale. Węglowodany, inaczej cukry lub sacharydy, ze względu na długość łańcuchów cukrowych, które zbudowane są monomerów (czyli powtarzających się cząsteczek) cukrów prostych, dzieli się na 3 główne grupy. To:

• monosacharydy (cukry proste), to na przykład glukoza, fruktoza czy galaktoza. Czym się charakteryzują? Te najmniejsze z cząsteczek cukrów w swojej strukturze mają od 3 do 7 atomów węgla (np. glukoza posiada 6 atomów). W tej postaci wchłaniane do krwiobiegu. To monomery, z których zbudowane są cukry o większych cząsteczkach: disacharydy, oligosacharydy, polisacharydy,
• disacharydy (dwucukry) powstają, gdy dwie cząsteczki monosacharydów połączą się ze sobą (ulegną kondensacji). To na przykład sachoroza (połączenie cząsteczki glukozy i fruktozy), laktoza (cukier mleczny – galaktoza i glukoza) czy maltoza (glukoza i glukoza),
• polisacharydy (cukry złożone, wielocukry) to cukry o bardzo długich łańcuchach, które są zbudowane z dużej ilości cukrów prostych. To na przykład skrobia (zbudowana z cząsteczek glukozy), glikogen (materiał zapasowy zbudowany z cząsteczek glukozy), celuloza (składnik budulcowy u roślin),
• oligosacharydy to wszystkie cukry, które w swojej budowie zawierają od 2 do 10 cząsteczek. To na przykład di-sacharyd, trisacharyd czy tetrasacharyd.

Zaburzenia metabolizmu węglowodanów, które są dość powszechne, mogą mieć negatywny wpływ na komfort życia oraz stan zdrowia.

Zbyt wysoki poziom glukozy we krwi prowadzi do powikłań mikroangiopatycznych, takich jak zaburzenia neurologiczne, dysfunkcja nerek, problemy ze wzrokiem. W przebiegu cukrzycy dochodzi także do rozwoju makroangiopatii, czyli uszkodzenia dużych naczyń krwionośnych i związanych z tym chorób sercowo-naczyniowych.

Innym zagrożeniem jest sytuacja, gdy komórki nie odpowiadają prawidłowo na działanie insuliny, czyli nie wykorzystują glukozy. Wówczas diagnozuje się insulinooporność. Zaburzenie to stanowi czynnik ryzyka rozwoju chorób układu krążenia i cukrzycy 2 typu.

Na problemy z metabolizmem węglowodanów może wskazywać również hemoglobina glikowana (inaczej glikohemoglobina, GHB), która powstaje wskutek glikacji globiny.

Podwyższone poziomy GHB świadczą o złym wyrównaniu cukrzycy, co wiąże się z podwyższonym ryzykiem rozwoju powikłań cukrzycy. Im stężenie hemoglobiny glikowanej jest wyższe, tym większe ryzyko rozwoju powikłań.