금식
이론과 하이라이트 히스토리를 확인 할 수 있어요.
금식 시 케톤체, 포도당, 지방산 등의 에너지원의 변화를 묻는 문제가 거의 매년 출제된다. 금식 시 발생하는 자세한 변화를 외우기보다는 무엇이 증가하고, 무엇이 감소하는지 큰 변화를 위주로 공부하는 것이 좋겠다. 대사 과정에서의 호르몬의 모든 역할도 정리해두었으니, 여기서 정리해보는 것도 좋겠다.
1. 금식
1) 대사의 변화
(1) phase I(Well-fed state): 식이 직후 혈당이 증가하고, 이후 정상으로 내려올 때까지의 기간 (0시간 후 ~4시간 후)
• 인슐린 작용 활발
• 혈당 낮춤: 해당 과정(GK, PFK1(by PFK2), PK), 글리코겐 합성(Glycogen synthase(by PPP)) 활성화
• 중성지방 저장: 지방산 합성(ACC, ACL, FAS), 지방산 흡수(LPL), 중성지방 합성(GPAT, AGPAT, DGAT) 활성화
(2) phase II(Early fasting state): 혈당이 떨어지기 시작하고, 저장된 글리코겐을 분해하여 사용 (4시간 후 ~ 16시간 후)
• 혈당 높임: 글리코겐 분해(Glycogen phosphorylase(by PKA-PHK)) 활성화
• 지방 분해: 지방 분해(ATGL, HSL, MGL) 활성화, β-산화(ACC 비활성화) 활성화
(3) phase III(Prolonged fasting state): 장기간 금식 상태, 글리코겐이 부족해 포도당신생합성이 일어남. (16시간 후 ~ 30시간 후)
• 혈당 높임: 포도당신생합성(PC, PEPCK, F1,6BPase(by F2,6BPase), G6Pase) 활성화
• 지방 분해: 지방분해(ATGL, HSL, MGL) 활성화, β-산화 활성화
(4) phase IV: TCA cycle이 잘 돌아가지 않고, 케톤체 급증하는 시점 (30시간 ~ 24일 후)
• 케톤체 급증으로 인한 Starvation acidosis 발생
(5) phase V: 사람이 금식 끝에 사망하는 지점
2) 체내 에너지원의 변화
(1) 포도당: 2일간 감소 후 다른 기질들의 glucogenic 대사로 어느정도 유지
(2) β-hydroxybutyrate(케톤체): 금식 2~4일 후 급격히 증가
(3) Acetoacetate, Acetone: 케톤체로 금식 후 증가
• 수용성 케톤체인 β-hydroxybutyrate, acetoacetate는 뇌의 에너지원으로 쓰이는 포도당 보조
• 아세톤은 호흡을 통해 배출(diabetic ketoacidosis)
(4) 유리지방산: 약간 증가하나 뇌의 대사에는 영향 못 미침
3) 간의 변화
(1) Well-fed state: Lipogenic liver
• 인슐린의 작용으로 과량 섭취한 포도당을 간과 근육에 글리코겐으로, 지방 조직에 중성지방으로 저장
• 인슐린의 조절
대사에의 효과 | 조절 효소 |
↑ 포도당 흡수(근육, 지방조직) | ↑ Glucose transporter (GLUT4) |
↑ 포도당 흡수 (간) | ↑ Glucokinase (increased expression) |
↑ 글리코겐 합성 (간, 근육) | ↑ Glycogen synthase |
↓ 글리코겐 분해 (간, 근육) | ↓ Glycogen phosphorylase |
↑ Glycolysis, acetyl-CoA production (간, 근육) | ↑ PFK-1 (by PFK-2) ↑ Pyruvate dehydrogenase complex |
↑ 지방산 합성 (간) | ↑ Acetyl-CoA carboxylase |
↑ 중성지방(TG) 합성 (지방조직) | ↑ Lipoprotein lipase |
(2) Fasting state: Glucogenic liver
• 글루카곤의 작용으로 뇌가 필요한 혈당 생산
• 글루카곤의 조절
대사에의 효과 | 조절 효소 |
↑ 글리코겐 분해 (간) | ↑ Glycogen phosphorylase |
↓ 글리코겐 합성 (간) | ↓ Glycogen synthase |
↓ 해당과정 (간) | ↓ PFK-1 |
↑ 포도당신생합성 (간) | ↑ FBPase-2 ↓ Pyruvate kinase ↑ PEP carboxykinase |
↑ 지방산 동원(mobilization) (지방 조직) | ↑ Hormonesensitive lipase |
- | ↑ PKA |
↑ 케톤체 합성 | ↓ Acetyl-CoA carboxylase |
2. 에피네프린의 역할
1) 근육(말초 조직)으로의 산소 공급 촉진
① ↑ 심박수
② ↑ 혈압
③ ↑ 기도(respiratory passage) 확장
2) 포도당 생산 촉진
① ↑ 글리코겐 분해 (근육, 간)
② ↓ 글리코겐 합성 (근육, 간)
③ ↑ 포도당신생합성(간)
3) 근육에서의 ATP 생산 촉진
① ↑ 해당과정 (근육)
4) 연료로서의 지질 이용성 증가
① ↑ 지방산 동원 (지방 조직)
5) 인슐린, 글루카곤 조절
① ↑ 글루카곤 분비
② ↓ 인슐린 분비
Reference
• Lehninger Principles of Biochemistry 8th ed, pp. 2940-3028