Energiomsetning og forbrenning

Kroppens celler frigjør energi fra næringsstoffene gjennom katabolisme (nedbrytende prosesser som frigjør energi) og bygger opp lagre gjennom anabolisme (oppbyggende prosesser som binder energi). Energien lagres kortsiktig som ATP, cellenes energivaluta.

Glukose brytes først ned i glykolysen, en anaerob prosess som gir et netto utbytte på 2 ATP og ender i pyruvat (pyrodruesyre). Ved god oksygentilgang føres pyruvat inn i mitokondriene for videre aerob nedbrytning, slik at det totale utbyttet blir opptil 36 ATP per glukosemolekyl. Ved oksygenmangel – for eksempel i en hardt arbeidende m. (musculus, muskel) – omdannes pyruvat i stedet til laktat (melkesyre).

Grunnregel – ATP-utbytte:
Glykolyse alene: 2 ATP (anaerobt, ender i pyruvat/pyrodruesyre).
Full aerob nedbrytning: opptil 36 ATP per glukosemolekyl.
Oksygenmangel: pyruvat → laktat (melkesyre).

Energibalanse innebærer at energi fra næringsstoffene = muskelaktivitet + varme + lagret energi. Etter et måltid lagres glukoseoverskuddet i blodet som glykogen i leverceller og muskelceller. Når glykogenlagrene er fulle og blodglukosen fortsatt er høy, brukes overskuddet til å danne fett (lipogenese) i leveren og i fettvevet.

Ved mangel på karbohydrater fra tarmen stimulerer hormonet glukagon nedbrytning av glykogen til glukose (glykogenolyse), samt glukoneogenese (dannelse av ny glukose fra ikke-karbohydratkilder) og fettnedbrytning. Slik holdes blodglukosen stabil.

Eksempel – etter et stort måltid: Blodglukosen stiger. Insulin sørger for at glukose tas opp i cellene. Overskuddet lagres som glykogen i lever og muskler. Er lagrene fulle, omdannes resten til fett (lipogenese) i lever og fettvev.

Eksempel – etter en natts faste: Ingen karbohydrater kommer fra tarmen. Glukagon stimulerer leveren til å bryte ned glykogen til glukose og danne ny glukose via glukoneogenese, slik at hjernen fortsatt får jevn glukosetilførsel.

Basalmetabolisme

Basal energiomsetning (basalmetabolisme) er energiforbruket i hvile som kreves for å opprettholde kroppens grunnleggende livsfunksjoner – hjerteslag, respirasjon, celleaktivitet og opprettholdelse av kroppstemperatur. Den måles i ro, fastende og ved nøytral temperatur.

Faktorer som påvirker basalmetabolismen er alder, kjønn, kroppsvekt, kroppssammensetning og tyreoideahormoner. Muskelvev er mer metabolsk aktivt enn fettvev, så høyere muskelandel gir høyere basalmetabolisme. Tyreoideahormoner (stoffskiftehormoner) øker stoffskiftet i cellene og dermed basalmetabolismen.

Eksempel – kjønn og alder: En ung, muskuløs mann har som regel høyere basalmetabolisme enn en eldre kvinne med samme kroppsvekt, fordi han har høyere andel metabolsk aktivt muskelvev og fordi basalmetabolismen synker med alderen.

Temperaturregulering

Normal kjernetemperatur – temperaturen i kroppens indre, dype deler – er cirka 37 °C, med en normal variasjon på 0,5–1,0 °C gjennom døgnet. Stabil temperatur er viktig fordi biokjemiske og fysiologiske prosesser (bl.a. enzymaktivitet) er temperaturavhengige, og fordi det er en del av kroppens homeostase.

Reguleringen styres fra temperatursenteret i hypotalamus. Termoreseptorer/termosensorer i hud og kroppens indre sender nerveimpulser til hypotalamus, som svarer med impulser gjennom det autonome nervesystemet til blodårer og svettekjertler, og gjennom det motoriske nervesystemet til skjelettmuskulaturen.

Varmeproduksjon og varmetap

Kroppsvarme er et resultat av kjemiske prosesser (stoffskiftet) i cellene. Kroppen kan utveksle varme med omgivelsene på fire måter: varmestråling, varmeledning, varmestrømning (konveksjon) og fordampning.

Grunnregel – kaldt vs. varmt:
Kaldt: Hudens blodårer trekker seg sammen (vasokonstriksjon) → mindre varmetap. Skjelettmusklene skjelver → økt varmeproduksjon.
Varmt/aktivitet: Hudens blodårer utvider seg (vasodilatasjon) → mer varme avgis. Svettekjertlene aktiveres → varmetap ved fordampning.

Feber oppstår når feberfremkallende stoffer (pyrogener) som cytokiner og bakterietoksiner øker termostatverdien i hypotalamus. Hypotalamus får da muskler (skjelving) og blodårer (vasokonstriksjon) til å heve kjernetemperaturen til den nye verdien. Når febren avtar, reduseres mengden pyrogener, termostatverdien senkes, og hypotalamus påvirker blodårer (vasodilatasjon) og svettekjertler (svetting) slik at kjernetemperaturen synker til den nye, lavere verdien.

Studieguide: Energiomsetning og temperaturregulering