Jak żyć

Trawienie i wchłanianie, czyli metabolizm węglowodanów cz. 1

dodane przez Pola Kolasińska 10 lipca 2017 0 komentarzy
pancakes

Jak trawione, wchłaniane i magazynowane są węglowodany?

Jak to w końcu jest z tym cukrem? Co się dzieje w naszym organizmie po spożyciu węglowodanów i w jaki sposób są one transportowane, wchłaniane oraz magazynowane? Na to pytanie większość osób zainteresowanych sportową sylwetką zapewne próbuje sobie odpowiedzieć wyszukując informacji w internecie. To właśnie trawienie i wchłanianie, czyli metabolizm węglowodanów będzie tematem tego artykułu.

Osobiście uważam, że taka wiedza jest niezbędna dla każdego, kto ingeruje w fizjologię swojego ciała. Nie trzeba wnikać w szczegóły, ale wiedza podstawowa na temat metabolizmu węglowodanów, białek i tłuszczy stanowi klucz do prawidłowego odżywiania i zrozumienia własnego organizmu.

Dlaczego węglowodany?

Na początku chciałabym skupić się na węglowodanach, gdyż to własnie ich przemiany metaboliczne stanowią pewnego rodzaju szkielet dla przemian białek i tłuszczy. Przede wszystkim najpierw należy wyjaśnić sobie pojęcia trawienie i wchłanianie gdyż są to dwa zupełnie odmiennie procesy, często zresztą mylone. Omówię podstawowy podział węglowodanów, etapy trawienia, udział enzymów, w jaki sposób są wchłaniane, jak wygląda transport cukrów do krwiobiegu i ich dalsze losy. Po przeczytaniu tego wpisu będziesz miał lepsze i jaśniejsze spojrzenie na ten temat.

Podział węglowodanów

Węglowodany, inaczej cukry lub sacharydy, dzielimy na 3 główne grupy:

  • monosacharydy (cukry proste) – glukoza, fruktoza, galaktoza, mannoza i inne. Czym się charakteryzują? Najmniejsze z możliwych cząsteczek cukrów, w swojej strukturze mają od 3-7 atomów węgla (np. Glukoza posiada 6 atomów) w tej postaci wchłaniane do krwiobiegu, stanowią „klocki” (monomery) z których zbudowane są cukry o większych cząsteczkach – disacharydy, oligosacharydy, polisacharydy.
  • disacharydy (dwucukry) – powstają, gdy dwie czasteczki monosacharydów połączą się ze sobą (ulegną kondensacji) np:
    • sachoroza (czyli nasz cukier z cukierniczki) jest to połączenie cząsteczki glukozy i fruktozy
    • laktoza (cukier mleczny – galaktoza + glukoza)
    • maltoza (glukoza + glukoza)
  • polisacharydy (cukry złożone, wielocukry) – cukry o bardzo długich łańcuchach, zbudowane z dużej ilości „klocków” czyli cukrów prostych np.
    • skrobia – zbudowana z cząsteczek glukozy [(…)-glukoza-glukoza-glukoza-(…)], stanowi materiał zapasowy roślin
    • glikogen – materiał zapasowy u zwierząt i ludzi, zbudowany z cząsteczek glukozy
    • celuloza (składnik budulcowy u roślin)
    • chityna
    • kwas hialuronowy
  • oligosacharydy to wszystkie cukry które w swojej budowie zawierają od 2-10 „klocków”. Oligosacharydem jest np. di-sacharyd, trisacharyd, tetrasacharyd itp.

Podsumowując, wszystkie węglowodany dzielimy ze względu na długość ich łańcuchów cukrowych, które zbudowane są monomerów (czyli powtarzających się cząsteczek) cukrów prostych. Niezwykle istotnym polisacharydem, na którym będę się wielokrotnie skupiać jest glikogen, ponieważ to on stanowi rezerwuar glukozy w naszym organizmie. Ale po kolei.

Czym jest trawienie węglowodanów?

To proces wieloetapowy, enzymatyczny, który rozpoczyna się już w jamie ustnej – w momencie, kiedy pierwszy kęs pokarmu jest przez nas przeżuwany. Celem trawienia jest rozbicie cukrów wielkocząsteczkowych do monosacharydów, które tylko w takiej postaci mogą być wchłonięte w jelicie cienkim do krwiobiegu. W ślinie znajduje się istotny enzym trawienny – amylaza ślinowa, która odrywa od polisacharydów, np. skrobi (chodzi tutaj konkretnie o wiązania 1,4 alfa glikozydowe), stopniowo cząsteczki maltozy (dwucukru) w celu rozbicia tego polisacharydu na mniejsze łańcuchy. W jamie ustnej oczywiście ten proces jest wstępny i polisacharydy robijane są po prostu na mniejsze fragmenty. W przypadku skrobi są to tzw. dekstryny – czyli polisacharydy, powstające właśnie z rozkładu (hydrolizy) skrobi. W wyniku działania amylazy ślinowej skrobia zatem zostaje „pocięta” na mniejsze fragmenty złożone z cząsteczek dekstryn (o różnych długościach) oraz maltoz.

Warto wiedzieć, że ślina zawiera wiele związków mineralnych i organicznych, m.in. niektóre jony (elektrolity), enzymy, białka osocza (np. gamma globuliny pełniące funkcję białka odpornościowego).

Trawienie i wchłanianie, czyli metabolizm węglowodanów

Co się dzieje z węglowodanami w żołądku?

Otóż tutaj ich trawienie ustaje (w przeciwieństwie do białek) przy kwaśnym pH żołądka (dochodzi do dezaktywacji amylazy ślinowej). Niskie pH hamuje ich dlaszy proces trawienia.

Tutaj ważna sprawa: sytuacja dotyczny masy pokarmowej, gdzie oprócz węglowodanów, znajdują się pokarmy białkowe i tłuszczowe. Nieco innaczej wygląda sytuacja, kiedy spożyjemy na pusty żołądek same węglowodany, np. owoce – wówczas wyższe pH utrzymujące się dzięki bardziej zasadowemu środowisku żołądka będzie podtrzymywać działanie amylazy ślinowej i dzięki temu polisacharydy takie jak skrobia ulegną lepszemu strawieniu.

To jest bardzo istotna informacja, gdyż wiele ludzi myśli, że węglowodany są wchłaniane w żołądku! Wchłanianie węglowodanów odbywa się tylko i wyłącznie w jelicie cienkim.

Sok żołądkowy

Sok żołądkowy składa się z:

  • wody
  • elektrolitów (Na+,K+.H+.HCO3-)
  • pepsynogenu, który w kwaśnym pH jest aktywowany do enzymu pepsyny, rozpoczynającej trawienie białek
  • kwasu solnego, który nadaje sokowi żołądkowemu odczyn kwaśny (ok. 1,5 pH)
  • lipazy żołądkowej, odpowiedzialnej za wstępny etap trawienia tłuszczy
  • śluzu, który chroni ściany żołądka przed samostrawieniem i wszelkimi uszkodzeniami

Do podstawowych faz wydzielania soku żołądkowego należą:

  1. Faza głowowa, czyli nerwowa – polega na wydzielaniu soku żołądkowego pod wpływem bodźców smakowych, wzrokowych, zapachowych, mechanicznych – żucie pokarmu
  2. Faza żołądkowa – masa pokarmowa „podrażnia” ścianę żołądka, pobudzając w ten sposób znajdujące się w błonie śluzowej ściany komórki, odpowiedzialne za wydzielanie hormonu gastryny do krwiobiegu. Gastryna z kolei pobudza komórki gruczołowe śluzówki żołądka do wydzielania kwasu solnego.
  3. Faza jelitowa – pod wpływem treści pokarmowej przechodzącej z żołądka do dwunastnicy dochodzi do pobudzania lub hamowania czynności żołądka przez specyficzne hormony:
    1. Cholecystokinina i gastryna, wydzialane m.in przez dwunastnicę, pobudzają czynność żołądka.
    2. Enterogastron i sekretyna (również wydzielane przez dwunastnicę) wykazują działanie hamujące.

Trawienie i wchłanianie, czyli metabolizm węglowodanów

Rola trzustki w metabolizmie węglowodanów

Kiedy masa pokarmowa przejdzie do dwunastnicy, zostaje poddana działaniu soku trzustkowemu oraz żółci wątrobowej. Trawienie węglowodanów na tym etapie jest wznawiane. Sok trzustkowy produkowany przez trzustkę, za pomocą przewodów wyprowadzających trafia do światła dwunastnicy. U człowieka przewód trzustkowy łączy się z przewodem wyprowadzającym żółć i jako przewód wspólny uchodzi na tzw. brodawce dwunastniczej większej. Dwunastinca stanowi krótki (około 25 cm) początkowy fragment jelita cienkiego, miazga pokarmowa w tym miejscu miesza się z sokiem trzustkowym oraz żółcią. Warto wiedzieć, że oba soki mają odczyn zasadowy (około 7,8 – 8,8 pH) i w ten sposób neutralizują kwaśną treść pokarmową z żołądka, co zapewnia optymalne pH dla działania enzymów. W dodatku, w dalszej części dwunasnicy dochodzi już do wchłaniania monosacharydów. Sok trzustkowy odpowiada za trawienie węglowodanów, białek oraz tłuszczy, zółć bierze udział w trawieniu tłuszczów oraz wchłanianiu witamin A, D, E i K (czyli witamin rozpuszczalnych w tłuszczach).

Do ważniejszych enzymów trzustki należą:

  • amylaza – odpowiada za trawienie węglowodanów
  • lipzaza – odpowiada za trawienie tłuszczów
  • trypsyna oraz chymotrypsyna – odpowiadają za rozkład białek

Amylaza i lipaza są produkowane w postaci aktywnej, trypsyna i chymotrypsyna produkowane są jako nieczynne proenzymy (czyli prekursory enzymów), ulegają uczynnieniu dopiero w świetle jelita.

Trawienie i wchłanianie, czyli metabolizm węglowodanów

Udział jelita cienkiego w przyswajaniu węglowodanów

Jelito cienkie charakteryzuje szczególna budowa – błona śluzowa tworzy tzw. kosmki jelitowe, na powierzchni których znajdują się najważniejsze dla jelita komórki – enterocyty. To dzięki nim jelito cienkie spełnia funcje wchłaniania i trawienia. Od strony światła jelita ich powierzchnię dodatkowo pokrywają mikrokosmki (tzw. rąbek szczoteczkowy), zwiększające aż 30 krotnie powierzchnie wchłaniania. Amylaza trzustkowa doprowadza proces trawienia węglowodanów niemal do końca. Wspomniane wcześniej dekstryny i inne polisacharydy ulegają całkowitemu rozbiciu do disacharydów. Amylaza trustkowa, tak samo jak ślinowa, odrywa stopniowo cząsteczki maltozy od końca łańcucha polisacharydów, aż do rozłożenia całej puli cukrów. W dodatku wydzielany jest jeszcze inny enzym – maltaza trzustkowa, która z kolei „rozbija” cząsteczki maltozy do finalnego produktu – glukozy, która jest następnie wchłaniana. Kiedy większość łańcuchów węglowodanowych jest już dobrze „strawiona” do dwucukrów bądź krótkich dekstryn, funkcję przejmuje rąbek szczoteczkowy kosmków jelitowych. Zawiera on enzymy rozkładające dwucukry:

  • laktazę rozkładającą laktozę do glukozy i galaktoz
  • maltazę rozkładającą maltozę do monomerów glukozy
  • surkazo-izomaltaze rozkładająca któtkie łańcuchy dekstryn do glukozy.

Glukoza stanowi ponad 80% końcowego produktu trawienia węglowodanów, fruktoza i galaktoza nie więcej niż 10%. I tutaj najważniejsza sprawa: węglowodany są wchłaniane tylko i wyłącznie w postaci monosacharydów.

Trawienie i wchłanianie, czyli metabolizm węglowodanów

Jak transportowana jest glukoza?

Transport glukozy, galaktozy odbywa się za pomocą swoistych mechanizmów obejmujących transport aktywny (czyli taki, gdzie niezbędny jest nakład energetyczny w postaci cząsteczek ATP).

W błonie enterocytów wyróżniamy:

  • sodowe białko transportujące glukozę SGLT-1 znajdujące się na powierzchni enterocytu
  • białko transportujące glukozę GLUT-5 znajdujące się u podstwy enerocytu
  • białko transportujące glukozę GLUT-2 (preferencyjne dla fruktozy) znajdujące się na powierzchni enterocytu

Glukoza i galaktoza wchłaniane są przez SGLT-1 drogą transportu aktywnego z udziałem jonów sodowych Na+. Kiedy jon sodowy wniknie do wnętrza enterocytu, pociąga za sobą glukozę i galaktozę. Z przestrzeni wewnątrzkomórkowej do pozakomórkowej glukoza przedostaje się dzięki GLUT-5, które jest niezależne od jonów Na+ i trafia do kwiobiegu. Fruktoza z kolei przedostaje się ze światła jelita do komórki drogą dyfuzji ułatwionej. Oznacza to, że proces nie wymaga żadnego nakładu energetycznego ze strony komórki. Przenośnikiem dla fruktozy jest GLUT-5, znajdujący się na błonie szczytowej enterocytu. Opuszcza ona komórkę przez receptor GLUT-2 również drogą dyfuzji ułatwionej, następnie trafia do kwiobiegu. Czas trwania całego procesu jest o wiele dłuższy niż w przypadku glukozy, stąd teza, że fruktoza wchłania się z jelit znacznie wolniej niż glukoza. Ciekawostką jest, że o ile ilość SGLT1 w błonie komórkowej enterocytów nie zmienia się, poziom GLUT2 zwiększa się w odpowiedzi na wysokie stężenie cukrów w jelicie. W praktyce oznacza to szybsze wchłanianie cukrów. Istnieje hipoteza, że fruktoza powoduje zwiększenie liczby tych receptorów, tak samo jak słodziki, które zwiększają wówczas indeks glikemiczny przyswajanych ze sobą pokarmów. W dalszej kolejności cukry transportowane są drogą naczyń krwionośnych z kosmków jelitowych do żyły wrotnej (która najpierw wpada do wątroby) następnie są one rozprowadzane są po całym organizmie.

Trawienie i wchłanianie, czyli metabolizm węglowodanów

To by było na tyle, jeżeli chodzi o część pierwszą tego artykułu. Jeżeli zastanawiasz się teraz jakie węglowodany warto spożywać, z pewnością i na to znajdziesz odpowiedź. W kolejnych częściach do tego wpisu zagłębimy się w bardziej zaawansowane mechanizmy opisane w tym poście.

Możesz także przeczytać