Метаболизм при голодании проходит через несколько последовательных фаз, каждая из которых характеризуется преобладанием определённых источников энергии и биохимических процессов.
Начальная фаза (0–6 часов после последнего приёма пищи) В первые часы после прекращения поступления пищи основной источник энергии — глюкоза, находящаяся в крови и печени. Происходит мобилизация гликогена в печени через гликогенолиз с образованием глюкозы, обеспечивающей потребности мозга и эритроцитов. В мышцах гликоген служит локальным источником энергии, но глюкоза, образованная в печени, остаётся главным для тканей, зависящих от неё.
Ранняя постабсорбтивная фаза (6–24 часов) Понижается концентрация инсулина и повышается активность глюкагона, что способствует ускоренному распаду печёночного гликогена и активации глюконеогенеза из лактата, глицерина и аминокислот. Важной особенностью этой фазы является постепенный переход от потребления глюкозы к более активному использованию жирных кислот для энергии.
Поздняя постабсорбтивная фаза (1–3 дня) Истощение запасов печёночного гликогена приводит к интенсивному запуску глюконеогенеза, особенно из аминокислот мышц. Возрастают уровни кортизола, стимулирующего катаболизм белка, и катехоламинов, способствующих мобилизации липидов. Печень увеличивает образование кетоновых тел (ацетоацетат, β-гидроксибутират), которые начинают использоваться мозгом в качестве альтернативного источника энергии.
Длительное голодание (более 3–5 дней) Основная энергетическая потребность организма постепенно переключается на жирные кислоты и кетоновые тела, при этом использование аминокислот уменьшается, что позволяет сохранить мышечную массу. Мозг адаптируется к кетоновым телам, что снижает потребность в глюконе до 40–50 г в сутки. Метаболизм белка остаётся минимальным, но достаточным для поддержания жизненно важных функций.
При голодании резко снижается уровень глюкозы в крови. Это приводит к активации глюконеогенеза и снижению утилизации глюкозы периферическими тканями. Ключевые изменения включают:
Снижение уровня инсулина Уменьшение синтеза гликогена и снижение глюкозозахвата тканями.
Повышение глюкагона Стимулирует гликогенолиз и глюконеогенез, усиливает кетогенез.
Активация катаболических гормонов Кортизол стимулирует распад белка и образование глюкозы из аминокислот; адреналин и норадреналин повышают мобилизацию жиров.
Основным источником энергии становятся триглицериды жировой ткани. Катаболизм липидов включает:
Липолиз в жировой ткани Гидролиз триглицеридов с образованием глицерина и свободных жирных кислот (СЖК), которые транспортируются к печени и мышцам.
β-окисление жирных кислот В митохондриях печени СЖК окисляются до ацетил-КоА, часть которого идёт на синтез кетоновых тел.
Кетогенез Обеспечивает мозг и сердечную мышцу энергией в условиях ограниченной глюкозы.
При краткосрочном голодании белковый катаболизм умеренный. Основные механизмы:
Протеолиз в мышцах Аминокислоты (глютамин, аланин) используются печенью для глюконеогенеза.
Снижение утилизации белка в тканях В поздней фазе голодания организм экономит белок, снижая его распад.
Мозг Первые сутки зависит преимущественно от глюкозы. При длительном голодании адаптируется к кетоновым телам (до 60–70% потребляемой энергии), снижая потребность в глюкозе.
Сердце и скелетные мышцы Используют свободные жирные кислоты. Мышцы могут временно использовать кетоновые тела, но при сильном истощении белок также становится источником энергии.
Печень Центр метаболической адаптации: синтезирует глюкозу и кетоновые тела, перерабатывает аминокислоты, поддерживает энергетический баланс организма.
Голодание сопровождается перестройкой эндокринной системы:
Снижение инсулина Ограничивает анболические процессы, замедляет синтез гликогена и белка.
Повышение глюкагона Стимулирует мобилизацию гликогена и кетогенез.
Катехоламины (адреналин, норадреналин) Усиливают липолиз, поддерживают термогенез.
Кортизол Активирует протеолиз и глюконеогенез.
Ростовой гормон Снижает катаболизм белка и способствует мобилизации жиров.
Метаболическая гибкость организма при голодании обеспечивает выживание в условиях ограниченного поступления пищи, позволяя максимально эффективно использовать эндогенные ресурсы энергии и минимизировать повреждение жизненно важных тканей.