Modificazioni del metabolismo cerebrale

In caso di digiuno le scorte energetiche (glicogeno epatico e muscolare, triacilgliceroli, proteine tissutali) tendono ad esaurirsi in proporzione alla loro quantità. Dopo una notte di digiuno le scorte di glicogeno sono fortemente compromesse, soprattutto quelle epatiche.
Dopo 24 ore la concentrazione di glucosio nel sangue inizia a calare, la secrezione di insulina si abbassa in favore del glucagone. In questa situazione i triacilgliceroli, che costituiscono riserve energetiche ben più consistenti, iniziano a divenire la principale fonte energetica. Per fornire un adeguato apporto di glucosio al cervello, il fegato degrada alcune proteine, gli aminoacidi non essenziali vengono deamminati (i gruppi amminici vengono convertiti in urea ed eliminati). Gli scheletri carboniosi degli amminoacidi glucogenici sono convertiti in piruvato o in intermedi del ciclo dell’acido citrico, tali intermedi sono il punto di partenza per la gluconeogenesi nel fegato, formando glucosio che verrà poi trasportato al cervello. Per effetto dell’uso di intermedi nella sintesi di glucosio può provocare la diminuzione di ossalacetato e l’accumulo di acetilCoA prodotto dall’ossidazione degli acidi grassi, favorendo la formazione di corpi chetonici e acetoacetil-CoA.

Dopo pochi giorni di digiuno i livelli dei corpi chetonici nel sangue aumentano, vengono trasportati nel torrente ematico all’esterno del fegato e raggiungono i vari distretti anatomici, fra cui il cervello che li utilizzerà al posto del glucosio.
Le normali riserve di triacilgliceroli presenti nel tessuto adiposo possono consentire il mantenimento del metabolismo basale per circa tre mesi, un individuo gravemente obeso può prolungare tale periodo per oltre un anno.

Tali forme di digiuno possono portare a gravi accumuli di corpi chetonici ed anche alla morte. All’esaurirsi delle riserve lipidiche l’organismo inizia a degradare le proteine essenziali, che comportano una perdita di funzionalità del cuore e del fegato e di conseguenza la morte dell’individuo.

Regolazione ormonale di alti livelli di glucosio nel sangue

L’aumento di glucosio nel sangue, per effetto di un pasto ricco di carboidrati, determina il rilascio di insulina, e il blocco della secrezione di glucagone. L’insulina stimola l’assunzione del glucosio da parte del tessuto muscolare, dove il glucosio subisce una conversione in glucosio 6-fosfato. L’insulina attiva anche la glicogeno sintasi a discapito della glicogeno fosforilasi, consentendo lo stoccaggio del glucosio sottoforma di glicogeno.
La conseguenza è l’abbassamento della concentrazione di zuccheri nel sangue e la diminuzione del rilascio di insulina dal pancreas.
L’insulina stimola anche la conversione dell’eccesso di carboidrati in triacilgliceroli, in altri termini l’insulina favorisce l’accumulo del glucosio in eccesso sottoforma di glicogeno e triacilgliceroli.