Facultatea de Medicină Osijek și

comparativ

Facultatea de Medicină Osijek și

Adresa pentru cereri de reimprimare și alte corespondențe: S. Kurbel, Facultatea de Medicină Osijek, J Huttlera 4, Osijek 31000, Croația (e-mail: [e-mail protejat]).

Facultatea de Tehnologie Alimentară Osijek, Osijek, Croația

Pe baza experienței noastre de 2 ani în predarea fiziologiei digestive la Facultatea de Tehnologie Alimentară Osijek din Osijek, Croația, acest articol este o încercare de a îmbunătăți înțelegerea studenților despre metabolismul carbohidraților. Materialul prezentat este adaptat dintr-o versiune croată pregătită pentru studenții de tehnologie alimentară care urmează cursul de fiziologie digestivă în anul IV, după finalizarea cursurilor chimice și biochimice care le-au permis să înțeleagă terminologia și metabolismul carbohidraților. Elevii sunt, de asemenea, așteptați să arate unele cunoștințe cu privire la funcția tractului digestiv și acțiunile insulinei. În caz de îndoială, elevii sunt încurajați să pună întrebări.

Textul este oferit studenților ca material de lectură pentru o discuție în timpul seminariilor despre metabolismul carbohidraților, de obicei programate pentru săptămâna următoare. Elevii își pot folosi manualele și alte referințe enumerate în material, majoritatea fiind alese din cauza disponibilității lor ca surse web. De cand

Tabelul 1. Caracteristicile zaharurilor alimentare comparativ cu rolurile lor în metabolismul corpului

Informațiile s-au bazat în principal pe datele manuale (1). SGLT-1, cotransportor Na + -glucoză 1; GLUT5, transportor de glucoză 5.

Zaharoza, sau „zahărul din trestie” în Statele Unite și „zahărul de masă” în Europa, este un alt zahăr important în dieta occidentală. Este o dizaharidă, deoarece moleculele de zaharoză sunt dimeri care constau dintr-o moleculă de glucoză și o moleculă de fructoză. Zaharoza este produsă din trestie de zahăr și sfeclă de zahăr, dar se găsește și în fructe. Lactoza este principala dizaharidă (glucoză + galactoză) din lapte.

Atât glucoza cât și fructoza ca monomeri (monozaharide) pot fi găsite în mod natural împreună cu zaharoza din fructe. Aceste două monozaharide sunt principalele zaharuri din miere. Un amestec artificial al acestora este produs din amidon de porumb sub formă de sirop de porumb bogat în fructoză (HFCS), care este folosit ca băutură răcoritoare și îndulcitor alimentar.

Ingerarea zahărului și osmolaritatea conținutului intestinal.

Oligozaharidele (zaharoza, lactoza, maltotrioza etc.) și în special monozaharidele (glucoza, fructoza și galactoza) sunt molecule active din punct de vedere osmotic. De la începutul duodenului în restul intestinului subțire, digestia normală susține presiunea osmotică a conținutului intestinal egală cu plasma (1), fără modificări bruște ale osmolarității conținutului.

Corecția osmolarității începe în stomac prin amestecarea cu sucul gastric, dar o combinație de secreție de lichide și absorbție de apă și substanțe dizolvate în intestinul subțire menține izotonicitatea conținutului intestinal. Golirea gastrică a soluțiilor hipertonice este încetinită prin reflexul enterogastric, iar aceasta se declanșează prin intermediul osmoreceptorilor din duoden. Deoarece alimentele sunt digerate încet în intestinul subțire, noile molecule active din punct de vedere osmotic sunt eliberate continuu din particulele alimentare, dar unele dintre ele sunt, de asemenea, absorbite, astfel încât volumul suplimentar de diluare prin osmoză rămâne adesea limitat. Apa urmărește absorbția moleculelor active din punct de vedere osmotic, iar acest proces menține izotonicitatea conținutului intestinal de-a lungul intestinului subțire. Astfel, absorbția sării, a diferitelor zaharuri și a altor substanțe (de exemplu, aminoacizii și vitaminele solubile în apă) contribuie la traficul de lichide. Datorită cotransportului cu Na + peste membrana mucoasei, multe zaharuri și aminoacizi depind de mișcarea Na +. Acest transport net de solut este important atunci când se ia în considerare cantitatea de apă care poate fi mutată în sânge.

Prezența unei concentrații hipertonice de molecule mici de zahăr în intestin necesită o cantitate de lichid intestinal pentru a dilua conținutul intestinului până la izotonie. Amidonul intact nu este important din punct de vedere osmotic, deoarece este o moleculă uriașă, dar în timpul digestiei enzimatice a amidonului, se formează multe molecule mici și acționează ca particule osmotice.

Trei subiecte clinice sunt legate de diluarea conținutului intestinal datorită forțelor osmotice. Prima este hipotensiunea postprandială, care este, cel puțin parțial, cauzată de traficul de apă osmotică în lumenul intestinal (4). În al doilea rând, la pacienții cu diaree, băuturile hipertonice cu o concentrație mare de zahăr pot agrava diareea, deoarece extrag apă din corp și în intestin; astfel, acestea nu trebuie utilizate niciodată pentru rehidratarea perorală (2).

Organizația Mondială a Sănătății recomandă o soluție de rehidratare orală care conține 3 g sare, 75 mM Na +, 65 mM Cl -, 20 mM K +, 10 mM citrat și 75 mM glucoză pentru a încuraja absorbția apei care însoțește transportul solut. Aceasta este o soluție hipotonică (245 mosM) optimizată pentru aportul maxim de lichide. Soluțiile hipotonice din polimeri de sare și glucoză din orez ar putea fi chiar mai bune, probabil datorită eliberării încetinite a moleculelor de glucoză prin digestia enzimatică a polimerilor.

Ultimul exemplu se găsește adesea la pacienți după o intervenție chirurgicală gastrică, unde o încărcătură bruscă hiperosmotică în intestinul subțire poate provoca „sindromul de dumping” datorită unei intrări rapide și necontrolate a conținutului gastric hipertonic în intestinul subțire, unde atât de multă apă se deplasează intestinului care rezultă hipovolemie circulatorie semnificativă și hipotensiune arterială (7).

Se poate presupune că volumul total de lichid intestinal așteptat după ingestia unei băuturi hipertonice este puțin mai mic decât suma volumului ingerat și a lichidului intestinal necesare pentru diluare. Dacă da, orice băutură hipertonă va scoate inițial puțină apă din corp în intestinul subțire.

Soarta zaharurilor ingerate în intestinul subțire.

Toate zaharurile sunt împărțite în monozaharide prin acțiune enzimatică. Laptele matern este izotonic și nu necesită lichid intestinal pentru diluare. În timpul primelor 6 luni de viață, intestinul subțire poate absorbi proteinele lactate intacte prin transcitoză și poate diviza enzimatic lactoza. Monozaharidele rezultate sunt ambele absorbite rapid, iar apa urmează prin osmoză. Glucoza și galactoza sunt absorbite în intestinul subțire însoțite de Na + prin intermediul transportatorilor activi [Na + -glucoză transportoare (SGLT) -1], astfel încât orice apă din băuturile care conțin aceste zaharuri poate fi absorbită în sânge în + și carbohidrați fără inițial diluarea osmolarității de către lichidul intestinal, cu scopul de a realiza hidratarea rapidă și reaprovizionarea cu energie.

HFCS este produs prin divizarea amidonului în molecule de glucoză care sunt transformate parțial enzimatic în fructoză. HFCS tipic pentru băuturile răcoritoare conține 55% fructoză și 45% glucoză. Comparativ cu soluțiile de zaharoză pură, băuturile răcoritoare care conțin HFCS conțin de două ori mai multe molecule active din punct de vedere osmotic pentru aceeași cantitate de zahăr. Datorită osmolarității inițiale ridicate, băutura răcoritoare care conține HFCS este o provocare osmotică importantă. Ingerarea a 0,5 litri de băutură hipertonică care conține HFCS cu 800 mosM este de așteptat să prindă un volum total de> 1 litru de conținut izotonic în intestinul subțire (0,5 litri sunt ingerați, iar restul este diluat de lichidul intestinal). Aproximativ 45% din acest volum de lichid mărit este de așteptat să fie absorbit în decurs de 2 ore (împreună cu absorbția glucozei). Restul rămâne în intestinul subțire timp de până la 4 ore, datorită absorbției lente a fructozei.

Trăsături fiziologice importante ale monozaharidelor.

După cum se arată în Tabelul 1, caracteristicile specifice ale diferitelor monozaharide sunt legate de rolul lor în metabolismul nostru.

De exemplu, lactoza este un dimer de două zaharuri absorbite activ. Deoarece laptele matern izotonic conține în mod normal aproape 70 g/l lactoză, ar conține mult mai puțini carbohidrați și energie dacă monozaharidele ar fi principalele zaharuri. Izotonicitatea laptelui matern, divizarea enzimatică rapidă a lactozei și absorbția activă a monozaharidelor rezultate ajută la absorbția rapidă a fluidelor. Un posibil avantaj suplimentar al galactozei față de glucoză este că nu stimulează secreția de insulină. Astfel, galactoza reduce riscul de hipoglicemie din cauza secreției crescute de insulină. În plus, conversia în glucoză este controlată de ficat, deci poate fi o sursă de rezervă de glucoză între alăptări.

Zaharoza este probabil cel mai abundent dimer de zahăr din dieta noastră. În comparație cu mierea sau cu HFCS, are doar o jumătate din particule osmotic. Acest lucru permite consumul de cantități mari de băuturi din zaharoză dintr-o dată fără a perturba piscina de lichide extracelulare. De exemplu, majoritatea băuturilor din zaharoză sunt aproape de 400 mosM, deci necesită cantități mai mici de apă pentru a ajunge la izotonicitate (0,5 litri au nevoie doar de 0,16 litri de apă pentru a deveni 300 mosM). O jumătate din volumul intestinal total (aproape 0,33 litri) va fi absorbit rapid cu glucoză, iar restul va urma încet absorbția fructozei. În acest fel, sarcina volumului fluidului este optimizată în decurs de 3 sau 4 ore, permițând preluarea simultană a unor volume mai mari.

Băuturile răcoritoare care conțin HFCS sunt de obicei hipertonice [aproape 700-800 mosM (5)] datorită conținutului lor de monozaharide. Diluarea până la izotonicitate necesită mult mai multă apă în comparație cu aceeași concentrație de zaharoză. După ingerarea a 0,5 litri de băutură răcoritoare cu HFCS (800 mosM), trebuie diluată până la un volum total de> 1 litru pentru a deveni izotonică. Aproximativ 45% din acest volum (aproape 0,5 litri) este de așteptat să fie absorbit în decurs de 2 ore, împreună cu absorbția glucozei. În acel moment, volumul captat inițial din bazinul de lichid extracelular tocmai a fost recâștigat, astfel încât hidratarea efectivă durează următoarele 2 ore, împreună cu absorbția lentă a fructozei. Nimeni nu ar trebui să se mire atunci că sete este deseori mai repede și mai bine satisfăcută de apă proaspătă decât de băuturile răcoritoare hiperosmolare.