GİS Biyokimyası ve Metabolizma

Cheatsheet Content

### Gastrointestinal Sistem (GİS) Biyokimyasına Giriş Gastrointestinal Sistem (GİS) biyokimyası, besinlerin sindirimi, emilimi ve metabolizması için hayati öneme sahip karmaşık süreçleri inceler. Bu sistem, sadece besin işleme ile kalmayıp, hormon sentezi, sıvı yönetimi ve immünolojik görevler gibi birçok fonksiyonu da koordine eder. GİS, embriyolojik köken olarak vücudun dışarıyla bağlantılı bir bariyer görevi görür ve metabolizmanın "orkestra şefi" olarak kabul edilir. ### GİS'in Genel İşlevleri #### Sindirim ve Emilim - **Sindirim:** Gıdaların daha küçük, emilebilir bileşenlere ayrılmasıdır. Ağızda başlar (mekanik ve kimyasal) ve enzimlerle (amilazlar, lipazlar, proteazlar) devam eder. - **Emilim:** Besinlerin (amino asitler, yağ asitleri, glukoz) ince bağırsakta kan dolaşımına geçişidir. Villi ve mikrovilli geniş yüzey alanı sağlar. #### Sıvı Yönetimi - GİS, günde yaklaşık 8-9 litre sıvıyı yönetir (çoğu endojen sıvılar). - Sıvı reabsorpsiyonu (esas olarak ince bağırsakta %98'e kadar) osmotik gradyanlar ve aktif taşıma ile düzenlenir. #### Hormonal Düzenleme ve Bağırsak Hareketliliği - GİS, işlevlerini düzenleyen lokal (parakrin) hormonlar salgılar. - **Bağırsak Hareketliliği:** Motilin gibi hormonlar gıdanın sindirim sistemi boyunca ilerlemesini sağlar. - **Enzim ve Salgı Sekresyonu:** Gastrin, sekretin, kolesistokinin (CCK) gibi hormonlar sindirim enzimleri ve safra salınımını düzenler. #### Enerji ve İmmünolojik Görevler - Günlük enerji tüketiminin yaklaşık üçte biri GİS'in sindirim, emilim ve immünolojik görevleri için kullanılır. - Vücudun toplam lenf dokusunun büyük bir kısmı bağırsakta bulunur, bu da GİS'in immün sistemdeki kritik rolünü gösterir. ### GİS Biyokimyasında Yeni Yaklaşımlar - **Bağırsak Mikrobiyotası:** GİS, mikrobiyal bir kütleye ev sahipliği yapar (bakteriler, protozoalar, mantarlar). Mikrobiyota yoğunluğu üst jejunumdan kolona doğru artar. Normal sağlıklı bir kolonda yaklaşık 3 kg bakteri bulunur. - **Patolojik Durumlar:** - **Doğrudan:** GERD, IBS, IBD, NASH, Kolorektal kanser. - **Dolaylı:** Alerjiler, astım, otoimmün hastalıklar (Romatoid artrit, Tip 1 diyabet, SLE, Hashimoto tiroiditi). - **Yeni Testler:** "Leaky Gut" (Sızdıran Bağırsak) sendromu ve ilişkili immünolojik problemler için biyokimyasal testler geliştirilmektedir. İdrar metabolom analizi, bağırsaktaki anormal mikrobiyal büyümeyi ve toksin etkilerini değerlendirmede yeni bir yaklaşımdır. - **Mikrobiyota Testleri (SFS - Stool Flora Scanning):** SİBOS, FİBOS, Geçirgen Bağırsak, Sindirim Durumu, Bağışıklık Durumu, İnflamasyon, Metabolitler gibi parametreleri değerlendirir. ### Tokluk ve Açlık Metabolizması Vücut, besin alımına bağlı olarak metabolik yollarını iki ana fizyolojik duruma göre ayarlar: tokluk ve açlık. #### Tokluk Durumu - Yemek sonrası ilk 2-4 saatte görülür. - **Hormon Baskınlığı:** İnsülin baskın hormondur; parasempatik sistem aktiftir. - **Metabolik Süreçler:** Anabolik süreçler aktifleşir. - Glikoz glikojene çevrilir (glikogenez). - Yağ asitleri sentezlenir (lipogenez). - Protein sentezi artar. - **GİS Hormonları:** GLP-1, PYY, CCK salgılanarak hipotalamustaki iştahı baskılayan nöronları uyarır. - **Karaciğer:** Glukozun artan fosforilasyonu, glikojen sentezi, heksoz monofosfat yolu aktivitesi ve glikoliz artar. - **Yağ Dokusu:** Glukoz taşınımı artar (GLUT-4), glikoliz artar, TAG sentezi artar ve TAG yıkımı inhibe edilir. - **Kas Dokusu:** Glukoz taşınımı artar (GLUT-4), glikojen sentezi artar. Kalp kası yakıt olarak yağ asitleri, glukoz ve keton cisimlerini kullanır. - **Beyin Dokusu:** Yalnızca glukozu yakıt olarak kullanır. Günde yaklaşık 140 gram glukozu tamamen CO2 ve H2O'ya oksitler. Kan-beyin bariyeri nedeniyle yağ asitlerini etkin kullanamaz. #### Açlık Durumu - Özellikle 12 saat ve sonrasında görülür. - **Hormon Baskınlığı:** Glukagon ve Katekolaminler (adrenalin, noradrenalin) baskın hale gelir. - **Metabolik Süreçler:** Katabolik süreçler aktifleşir. - Glikojen yıkımı (glikogenoliz) başlar. - Yeni glikoz sentezi (glukoneogenez) başlar. - Yağ yıkımı (lipoliz) başlar. - **Uzamış Açlık:** Keton cisimleri üretimi devreye girer; beyin alternatif yakıt olarak ketonları kullanmaya başlar. - **Hormon İnhibisyonu:** İnsülin sentezi ve salınımı azalır. Ghrelin hormonu salgılanarak iştahı artırır. Hipotalamustaki nPY/AgRP nöronları aktive olur. - **Karaciğer:** Glukoneogenez artar. - **Beyin Dokusu:** Hipoglisemi durumunda beyin fonksiyonları bozulurken, keton cisimleri önemli bir yakıt kaynağı haline gelir ve glukoza bağımlılığı azaltır. #### Enzimatik Değişiklikler (Tokluk Durumunda) 1. **Substrat Bulunabilirliği:** Metabolik yollarda ara ürünlerin akışı. 2. **Allosterik Düzenlenme:** Hız belirleyici reaksiyonlar (örn. karaciğerde glikoliz, fruktoz 2,6-bisfosfat artışı ile aktive olur). 3. **Kovalent Modifikasyon:** Enzimlerin serin, treonin veya tirozin kalıntılarından fosfat gruplarının eklenmesi/çıkarılması ile düzenlenir. Toklukta çoğu enzim defosforile formda ve aktiftir (istisnalar: Glikojen fosforilaz kinazı, Glikojen fosforilazı, Yağ dokusunun hormona duyarlı lipazı defosforile formda inaktiftir). 4. **Enzim Sentezinin İndüksiyonu/Baskılanması:** Toklukta yükselen insülin seviyeleri, anabolik metabolizmada yer alan asetil KoA karboksilaz ve HMG-CoA redüktaz gibi anahtar enzimlerin sentezinde artışa neden olur. ### Karaciğer Fonksiyonları Karaciğer, metabolik düzenleme ve sentez kapasitesi çok yüksek olan, vücudun besin dağıtım merkezi olarak işlev gören kritik bir organdır. #### Metabolik Yolakların Koordinasyonu - Karbonhidrat Metabolizması - Protein Metabolizması - Lipit Metabolizması - Açlık-Tokluk Döngüleri - Sindirim Sisteminin Hormonal Regülasyonu #### Temel Fonksiyonlar - **Trigliserit-Kolesterol Sentezi:** Vücudun enerji depolaması ve yapısal bileşenlerin üretimi için önemlidir. - **Lipoprotein Sentezi:** VLDL gibi lipoproteinlerin sentezi ile lipidlerin taşınmasını sağlar. - **Detoksifikasyon Reaksiyonları (Ksenobiyotiklerin Metabolizması/Sit-P450):** Vücuda giren yabancı maddelerin ve ilaçların metabolize edilerek atılmasını sağlar. Sitokrom P450 sistemi bu süreçte anahtar rol oynar. - **Hem Yıkım Ürünleri (Bilirubin) Metabolizması:** Eritrosit yıkımı sonucu oluşan bilirubinin konjugasyonu ve safra ile atılımını düzenler. - **Pıhtılaşma Faktörleri Sentezi:** Kan pıhtılaşması için gerekli faktörleri üretir. - **Vitamin Depolama:** Yağda çözünen vitaminler (A, D, E, K) ve B12 vitamini gibi birçok vitamini depolar. - **Çeşitli Proteinlerin Üretimi:** Albumin, Ferritin, C-Reaktif Protein, AFP ve Pıhtılaşma Faktörleri gibi birçok plazma proteinini sentezler. - **Amino Asit Deaminasyonu ve Üre Sentezi:** Fazla amino asitlerin azotunu uzaklaştırır ve amonyağı üreye dönüştürerek atılımını sağlar. - **Metilasyon Döngüsü:** Hücresel metilasyon süreçleri için önemli olan S-Adenozilmetiyonin (SAM) üretimini ve homocysteine metabolizmasını düzenler. - **Safra Asidi/Tuzu Sentezi:** Kolesterolden safra asitleri sentezler ve safra tuzları oluşturarak yağların sindirim ve emilimine yardımcı olur. - **D Vitamini Sentezi:** Deride başlayan D vitamini sentezinin karaciğerde 25-hidroksilasyon basamağını gerçekleştirir. #### Karaciğerde Enerji Metabolizması - **Karbonhidrat Metabolizması:** Glukoz üretiminde (glukoneogenez) ve depolanmasında (glikojen sentezi) merkezi rol oynar. Bir öğün sonrası glikozun önemli bir kısmını tutar. - **Metabolik Sendrom:** Doymuş yağ asitlerinin plazma oranı, diyabet insidansı ile ilişkilidir. Karaciğer, yağ asitlerini kolesterole dönüştürebilir. Palmitik asit sentezi hiperinsülinemi ve karbonhidrat zengini diyetlerle uyarılır, bu da ateroskleroz riskini artırır. - **Trigliserit-Palmitat İlişkisi:** Plazma palmitat seviyeleri, serum trigliserit seviyeleri ile güçlü bir lineer ilişki gösterir. ### Etanol Metabolizması ve Hipoglisemi - **Etanol Metabolizması:** Etanol, karaciğerde alkol dehidrojenaz ve aldehit dehidrojenaz enzimleri ile metabolize edilir. Bu süreç, sitozolik NADH konsantrasyonunda büyük bir artışa neden olur. - **Hipoglisemi İlişkisi:** Artan NADH seviyeleri, glukoneogenez yolu ara ürünlerinin alternatif reaksiyon yollarına yönlendirilmesine neden olur, bu da glukoz sentezini azaltır. Sonuç olarak, alkol tüketimi özellikle açlık durumunda hipoglisemiye yol açabilir.