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