สำหรับผู้ใส่ใจในการรักษาสุขภาพ ทั้งสุขภาพกาย และสุขภาพจิต

กระบวนการเมตาโบลิซึมสารอาหารแต่ละชนิด

สารอาหารที่มีการเปลี่ยนแปลงในร่างกายด้วยกระบวนการเมตาโบลิซึมมี 3 ชนิดเท่านั้น ที่ซับซ้อนคือ คาร์โบไฮเดรต ไขมัน และโปรตีน นอกนั้นมีน้อยและไม่ซับซ้อน

1. คาร์โบไฮเดรต เมื่อถูกดูดซึมเข้าสู่เส้นเลือดในรูปของน้ำตาลชั้นเดียวโดยเฉพาะกลูโคสแล้ว จะถูกพาไปที่ตับ ตับจะเป็นตัวจ่ายกลูโคสไปให้ร่างกายตามความต้องการทางกระแสเลือด เพื่อสร้างพลังงานให้แก่ร่างกาย ส่วนที่เหลือถูกเก็บสะสมไว้ในรูปของไกลโคเจน หรือไขมัน ซึ่งร่างกายจะได้นำไปใช้ในยามที่ขาดแคลนกลูโคส ดังนั้นจากกระบวนการเมตาโบลิซึมของคาร์โบไฮเดรต ก่อให้เกิดผลิตผล 3 ประการ คือ

(1) เกิดพลังงาน ในขณะที่ร่างกายต้องการใช้พลังงาน เช่น ในการเคลื่อนไหว หรือการทำกิจกรรมต่างๆ ตับจะส่งกลูโคสไปตามกระแสเลือดสู่เซลและเนื้อเยื่อต่างๆ ที่ต้องการใช้ กลูโคสจะถูกเปลี่ยนเป็นกลูโคสฟอสเฟตก่อน แล้วจึงจะถูกเผาผลาญ (Oxidation) ได้เป็น
คาร์บอนไดอ๊อกไซด์ น้ำ และพลังงาน ดังสมการ

C6H12O6     + 6O2     –>     6CO2                              + 6H2O + Energy
กลูโคส           + อ๊อกซิเจน      คาร์บอนไดอ๊อกไซด์     + น้ำ       + พลังงาน

ปฏิกิริยาข้างต้นนี้จะค่อยเป็นค่อยไป ขั้นแรกกลูโคส (C6) จะแตกตัวเป็นไพรูเวท (pyruvate C3) ก่อน จากนั้นไพรูเวทจะมีการเปลี่ยนแปลงทางเคมีต่อไปอีกหลายขั้น ที่รวมเรียกว่า Citric Acid Cycle หรือ Kreb’s Cycle คือจากไพรูเวท คาร์บอนไดอ๊อกไซด์จะหลุดออกมาทีละโมเลกุล พร้อมทั้งได้พลังงานออกมาด้วย พลังงานที่ออกมานี้ร่างกายมักไม่ใช้ทันที แต่เก็บไว้ในสารที่สะสมพลังงานไว้ได้มากๆ เช่น ADP (Adenosine Diphosphate), ATP (Adenosine Triphosphate), CP (Creatine Phosphate) เมื่อร่างกายต้องการใช้ เช่น เมื่อเคลื่อน ไหว ออกกำลังกาย และทำกิจกรรมต่างๆ กล้ามเนื้อต้องใช้พลังงาน สารพวกที่เก็บพลังงานไว้ข้างต้นจึงจะคายพลังงานออกมา

(2) เกิดไกลโคเจน (Glycogenesis) กลูโคสที่เหลือจากใช้เป็นพลังงานตามข้อ (1) จะถูกเปลี่ยนเป็นไกลโคเจนเก็บสะสมไว้ในตับ กล้ามเนื้อ และเยื่อมัน (Adipose Tissues) แต่ส่วนมากจะเก็บไว้ในตับ ปริมาณไกลโคเจนที่เก็บไว้นี้มีจำนวนจำกัด ทั้งหมดไม่เกิน 450 กรัม หรือไม่เกินร้อยละ 1 ของน้ำหนักร่างกาย ตับเก็บไกลโคเจนไว้ได้ไม่เกินร้อยละ 10 ของน้ำหนักตับ (ไม่เกิน 100 กรัม) ส่วนกล้ามเนื้อเก็บไกลโคเจนได้ไม่เกินร้อยละ 20 ของน้ำหนัก การใช้คาร์โบไฮเดรตไม่ว่าจะเป็นการเผาผลาญให้เกิดพลังงาน หรือการเกิดไกลโคเจนอยู่ภายใต้การควบคุมของฮอร์โมนอินซูลิน (insulin) จากตับอ่อน ถ้าขาดฮอร์โมนั้น ร่างกายไม่สามารถใช้คาร์โบไฮเดรตได้ ซึ่งจะทำให้เกิดโรคเบาหวาน (Diabetes Mellitus) คือจะมีน้ำตาลในปัสสาวะในเลือด และในกล้ามเนื้อมากกว่าปรกติ  ซึ่งปรกติในเลือดมีน้ำตาลกลูโคสราว 0.08-0.16%

ไกลโคเจนที่เก็บไว้ในตับอาจเปลี่ยนกลับเป็นกลูโคสได้ถ้าร่างกายจำเป็นต้องใช้ เช่น กรณีขาดแคลนอาหาร ร่างกายจะดึงไกลโคเจนจากตับมาใช้ การเปลี่ยนแปลงจากไกลโคเจนกลับไปเป็นกลูโคสนี้เรียกไกลโคเจโนไลซิส (Glycogenolysis) ซึ่งในการเปลี่ยนแปลงนี้อยู่ภายใต้การควบคุมของฮอร์โมน แอดรีนะลีน (Adrenalin) หรืออีพิเนปรีน (Epinephrine) จากต่อมหมวกไต (Adrenal) กลูโคสที่ได้จากการเปลี่ยนแปลงของไกลโคเจนในตับนี้ จะส่งไปกับกระแสเลือดสู่เซลล์ และเนื้อเยื่อต่างๆ เพื่อใช้เป็นพลังงานต่อไป

ส่วนไกลโคเจนในกล้ามเนื้อนั้น อาจจะเปลี่ยนไปเป็นกลูโคสแล้วเผาผลาญให้พลังงาน แต่ไม่อาจส่งกลูโคสที่ได้ไปกับกระแสเลือดได้ การสลายตัวของไกลโคเจนไปเป็นกลูโคสในกล้ามเนื้ออยู่ภายใต้การควบคุมของฮอร์โมนแอดรีนะลีนเช่นเดียวกัน

ถ้าหากเมื่อใดฮอร์โมนแอดรีนะลีนหลั่งออกมามากผิดปกติ เช่นเวลาตกใจสุดขีด ก็จะไปก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงไกลโคเจนเป็นกลูโคสเข้าสู่กระแสเลือดมากผิดปรกติเช่นกัน ซึ่งจะทำให้มีการเผาผลาญเกิดพลังงานมากกว่าปรกติ จึงทำให้คนเรามีกำลังมากจนเหลือเชื่อ เช่นสามารถกระโดดข้ามรั้วสูงๆ ได้สบาย ซึ่งธรรมดาจะข้ามไม่พ้น หรือแบกข้าวสารเต็มกระสอบซึ่งหนัก 100 กิโลกรัม วิ่งไปได้สบายๆ ซึ่งธรรมดาแล้วเขาจะแบกแค่ยืนอยู่กับที่ก็แทบจะไม่ไหวอยู่แล้ว

(1) เกิดไขมันและกรดอะมิโนบางตัว คาร์โบไฮเดรตถ้าเหลือใช้เป็นจำนวนมาก นอกจากจะเปลี่ยนเป็นไกลโคเจนแล้ว บางส่วนจะเปลี่ยนเป็นไขมัน หรือกรดอะมิโนบางตัว สุดแต่ความต้องการของร่างกาย ซึ่งในการเปลี่ยนเป็นไขมันหรือกรดอะมิโนบางตัวนั้น กลูโคสจะเปลี่ยนเป็นไพรูเวทก่อน จากไพรูเวทจึงจะเปลี่ยนเป็นกลีเซอรอลและกรดไขมัน หรือจากไพรูเวทเปลี่ยนเป็นกรดอะมิโนที่ไม่จำเป็นแก่ร่างกาย ส่วนกรดไขมันที่จำเป็นแก่ร่างกายหรือกรดอะมิโนที่จำเป็นแก่ร่างกายนั้น ไม่อาจสังเคราะห์ขึ้นโดยวิธีนี้ได้จำเป็นต้องได้รับจากอาหาร โดยตรง ไขมันเละกรดอะมิโนนี้นอกจากจะเปลี่ยนแปลงโดยตรงจากกลูโคสดังกรรมวิธีที่กล่าวแล้ว อาจจะเปลี่ยนจากไกลโคเจนก็ได้ แต่ทั้งนี้ไกลโคเจนต้องเปลี่ยนเป็นกลูโคสก่อนแล้วจึงจะเปลี่ยนเป็นไพรูเวท แล้วจากไพรูเวทไปเป็นไขมันหรือกรดอะมิโนต่อไป

2. ไขมัน ไขมันที่ถูกดูดซึมเข้าสู่ผนังลำไส้เล็ก ไม่ว่าจะอยู่ในรูปกรดไขมัน กลีเซอรอล โมโนกลีเซอไรด์หรือไดกลีเซอไรด์ก็ตาม เมื่อซึมผ่านผนังลำไส้เล็กแล้วจะถูกเปลี่ยนเป็นไตรกลีเซอไรด์ ก่อนที่จะเข้าหลอดน้ำเหลือง และเส้นเลือด ไตรกลีเซอไรด์ที่ได้นี้จะรวมตัวกับสารอื่น เป็นฟอสโฟไลปิด เพื่อช่วยให้การขนส่งไขมันในเส้นเลือดง่ายขึ้น เพราะไขมันเป็นสารไม่ละลายน้ำ ไขมันดังกล่าวจะถูกส่งไปยังส่วนต่างๆ ของร่างกายแล้วเปลี่ยนกลับเป็นกรดไขมันและกลีเซอรอลตามเดิม เพื่อร่างกายจะนำไปเผาผลาญให้เกิดพลังงาน หรือเก็บสะสมไว้สุดแต่ความต้องการของร่างกาย ดังนี้

(1) การเผาผลาญไขมัน (Oxidation) ไขมันส่วนใหญ่จะถูกเผาผลาญ ซึ่งกรดไขมันจะแตกตัวออก โดยคาร์บอนจะหลุดออกทีละ 2 ตัว เกิดเป็นสารสุดท้าย คือกรดอาเซติค กระบวนการนี้ต้องอาศัยโคเอนไซม์ เอ (Co A) และ ATP (Adenosine Triphosphate) กรดอาเซติคจะรวมกับโคเอนไชม์ เอ เกิดเป็นสารที่เรียกว่า Acetyl Co A ไปเข้าเผาผลาญใน Kreb’s Cycle เกิดคาร์บอนไดอ๊อกไซด์ น้ำ และพลังงาน เช่นเดียวกับคาร์โบไฮเดรต

ส่วนกลีเซอรอลจะเปลี่ยนเป็นไพรูเวทก่อนจึงจะเข้า Kreb’s Cycle เผาผลาญได้คาร์บอนไดอ๊อกไซด์ น้ำ และพลังงาน ซึ่งในการเผาผลาญใน Kreb’s Cycle นี้ จะต้องอาศัยสารคาร์โบไฮเดรตช่วยด้วย จึงจะเผาไขมันได้ถึงที่สุด

ในคนปรกติ การเผาผลาญไขมันจะเกิดคีโตน (Ketone มาจากคำว่า Acetone และคำลงท้ายด้วย “โอน ” ตามระบบเจนีวาหมายถึงเป็นสารพวกคีโตน) แต่เกิดจากปฏิกิริยาข้างเคียง (Side Reaction) ของการเผาผลาญ แล้วคีโตนจะถูกเผาต่อให้เป็นพลังงานออกมา โดยมีคาร์บอนไดอ๊อกไซด์และน้ำเกิดขึ้นด้วย คีโตนอีกส่วนหนึ่งจะเหลืออยู่ในเลือด แล้วถูกขับออกทางปัสสาวะ ในปริมาณที่จำกัด ถ้าหากมากหรือน้อยกว่าปรกติแสดงว่าร่างกายผิดปรกติอย่างใดอย่างหนึ่ง เช่นร่างกายขาดอินซูลินทำให้ไขมันและคีโตนเผาผลาญไม่ถึงที่สุดอย่างปรกติ ก็จะ เกิดวัตถุที่มีฤทธิ์เป็นกรด เรียกว่า Ketone Bodies ได้แก่ Beta oxybutyric Acid,. Acetoacetic Acid และ Acetone อยู่มากมายในกระแสเลือด ซึ่งสารพวกนี้เป็นพิษต่อร่างกาย ทำให้ร่างกายมีความเป็นกรดสูง เรียกปรากฏการณ์เช่นนี้ว่าคีโตซิส (Ketosis) หรือ เอซีโดซิส (Acidosis) เมื่อเอาปัสสาวะไปตรวจจะพบคีโตนและกลูโคสในนั้นมากกว่าปรกติ อาการเช่นนี้มักพบในคนไข้ที่เป็นโรคเบาหวาน ซึ่งเป็นโรคจากการบกพร่องของเมตาโบลิซึม (Metabolic Disorder)

(2) การเกิดไขมัน (Fat Formation) สารไขมันที่เหลือใช้จะเก็บสะสมไว้ในร่างกายในเซลล์ที่เก็บไขมัน (Fat Depot หรือ Adipose Tissue) ซึ่งมีอยู่ทั่วร่างกาย ร่างกาย เก็บไขมันได้ไม่จำกัดจำนวน คนปรกติมีไขมันประมาณร้อยละ 10 ของน้ำหนักร่างกาย คนที่เป็นโรคอ้วนอาจมีไขมันสูงกว่าร้อยละ 20 ของน้ำหนักร่างกาย

(3) การเปลี่ยนเป็นคาร์โบไฮเดรตและกรดอะมิโนที่ไม่จำเป็นแก่ร่างกาย สารไขมันอาจเปลี่ยนเป็นคาร์โบไฮเดรตและกรดอะมิโนบางตัวได้ สุดแต่ความต้องการของร่างกาย

กลีเซอรอล อาจเปลี่ยนเป็นกลูโคสหรือไกลโคเจนได้ โดยเปลี่ยนเป็นไพรูเวทก่อน และจากไพรูเวทอาจเนกรดอะมิโนบางตัวที่ไม่จำเป็นแก่ร่างกายได้

กรดไขมันสลายตัวเป็น Acetyl Co A ก่อน แล้วจึงจะเปลี่ยนเป็นไพรูเวท จากไพรูเวท จึงจะเปลี่ยนเป็นกลูโคส ไกลโคเจน หรือกรดอะมิโนที่ไม่จำเป้นแก่ร่างกาย

3. โปรตีน เมื่อกรดอะมิโนถูกดูดซึมเข้าเส้นเลือดไปยังตับ และออกจากตับไปยังเซลล์ต่างๆ ทั่วร่างกายแล้ว กรดอะมิโนเหล่านี้จะถูกเมตาโบลิซึมดังต่อไปนี้

3.10 สร้างโปรตีนให้แก่ร่างกาย มี 2 ลักษณะ คือ

3.11 สร้างและซ่อมแซมโปรตีนในร่างกาย (Body Protein) กรดอะมิโน ที่จำเป็นแก่ร่างกายจะถูกนำไปใช้สร้างโปรตีนให้แก่เซลล์ หรือใช้ซ่อมแซมส่วนที่สึกหรอต่างๆ สร้างโปรตีนให้แก่เลือดและน้ำเหลืองและทำฮีโมโกลบิน ในการสร้างโปรตีนนี้ต้องมีกรดอะมิโนที่จำเป็นแก่ร่างกายครบทุกตัวอยู่ในเวลาเดียวกัน และต้องมีปริมาณพอเหมาะด้วย ถ้าขาดกรดอะมิโนที่จำเป็นแก่ร่างกายตัวหนึ่งตัวใดหรือไม่พอ จะทำให้การสร้างโปรตีนไม่มีประสิทธิภาพ

3.12 สร้างโปรตีนที่ควบคุมการทำงานของร่างกาย (Body Regulators) เช่นเอนไซม์, Secretions, ฮอร์โมน และสารต่อต้านโรค

3.20 เก็บสะสมไว้ใช้ กรดอะมิโนที่เหลือจากสร้างโปรตีนให้แก่ร่างกายแล้ว จะนำมาสะสมไว้ใน Amino Acid Pool เพื่อร่างกายจะได้ดึงมาใช้ ในคราวจำเป็น คือ
3.21 ใช้สร้างโปรตีน เมื่อกรดอะมิโนที่ได้จากอาหารไม่เพียงพอ
3.22 กรดอะมิโนที่เหลือจะกลับมายังตับ ส่วนที่ไม่มีไนโตรเจนในโมเลกุล (Non nitrogenous Portion) จะเปลี่ยนเป็นกลูโคสหรือไกลโคเจน เปลี่ยนเป็นไขมันเก็บ ไว้เป็นไขมันสะสม (Adipose Tissue) เผาผลาญเป็นพลังงาน และส่วนน้อยจะรวมเป็นกรดอะมิโน

ในการเปลี่ยนเป็นกลูโคสหรือไกลโคเจนนั้น มีกรดอะมิโนบางตัวที่สามารถเปลี่ยนเป็นคาร์โบไฮเดรตได้ กรดอะมิโนพวกนั้นเรียกว่า Glucogenic Amino Acids เช่น ไกลซีน, เซอรีน, ทรีโอนีน, ซิสเตอีน, เวลีน, เมไธโอนีน, กรดกลูทามิค, อาร์จินีน, ฮิสทิดีน และกรดแอสพาร์ติค กรดอะมิโนพวกนี้จะสลายตัวให้หมู่อะมิโน (NH2) หลุดออกจากโมเลกุล (Deaminized Amino Acids) แล้วเปลี่ยนเป็นไพรูเวท จากไพรูเวทจึงจะเปลี่ยนเป็นกลูโคสและไกลโคเจนได้
ในการเปลี่ยนเป็นไขมัน จะมีกรดอะมิโนอีกพวกหนึ่ง เรียก Ketogenic Amino Acids ได้แก่ ลูซีน, ไอโซลูซีน, เฟนิลอลานีน, และไทโรซีน กรดอะมิโนพวกนี้จะถูก Deaminize แล้วเปลี่ยนเป็น Acetyl Co A ก่อน แล้วจึงจะเปลี่ยนเป็นกรดไขมันหรือกลีเซอรอลได้ ไขมันที่ได้จะเก็บไว้เป็นไขมันสะสม

บางส่วนของกรดอะมิโนที่เหลือใช้ หรือในการกินอาหารคราวนั้นมีแต่โปรตีนอย่างเดียวไม่มีคาร์โบไฮเดรตด้วย โปรตีนนั้นก็จะถูกเผาผลาญให้เป็นพลังงานแทน หรือไม่ก็ไขมันสะสมที่เปลี่ยนจากโปรตีนมาเก็บไว้ก็จะถูกเผาผลาญให้เป็นพลังงานเช่นกัน ในเมื่อร่างกายขาดแคลนคาร์โบไฮเดรตและไขมันในการเผาผลาญให้เกิดเป็นพลังงานนั้น กรดอะมิโนจะถูก Deaminize แล้วเปลี่ยนเป็นไพรูเวท หรือ Acetyl Co A สุดแต่จะเป็นกรดอะมิโนพวกใดข้างต้น จากไพรูเวท และ Acetyl Co A จะเข้า Kreb’s Cycle ได้เป็นคาร์บอนไดอ๊อกไซด์ น้ำ และพลังงานออกมา

3.23 กรดอะมิโนที่ยังมีไนโตรเจนอยู่ในโมเลกุล (Nitrogenous Portion) เมื่อกลับมายังตับ ส่วนใหญ่ตับจะเปลี่ยนเป็นยูเรีย (Urea) ส่งให้ไตขับออกมากับปัสสาวะ และส่วนน้อยจะรวมเป็นกรดอะมิโนเช่นเดียวกับกรดอะมิโนที่ไม่มีไนโตรเจนในโมเลกุล

ในการเปลี่ยนเป็นยูเรียนั้น กรดอะมิโนที่มีไนโตรเจนจะถูกเอาหมู่อะมิโนออก (Deamination) เมื่อเอาหมู่อะมิโนออกจากกรดอะมิโนแล้ว จะเหลือแต่กรดที่ไม่มีไนโตรเจน หมู่อะมิโนที่เอาออกมานั้นร่างกายจะเปลี่ยนเป็นยูเรีย (Urea), กรดยูริค (Uric Acid), แอมโมเนีย (Ammonia), ด่างพูรีน (purine Bases) และครีเอตินีน (Creatinine) สิ่งเหล่านี้เลือดจะนำไปที่ไต แล้วขับถ่ายออกจากร่างกายทางปัสสาวะ
ตัวอย่างสมการ การเอาหมู่อะมิโนออกจากกรดอะมิโน

+O

CH3CHNH2COOH     ——> CH3COCOOH + NH3
Alanine                                                Pyruvic Acid

ส่วนการที่กรดอะมิโนรวมกันเป็นกรดอะมิโนตัวใหม่นั้น ไม่ว่าจะเกิดจากกรดอะมิโนที่ไม่มีไนโตรเจนในโมเลกุลหรือไม่ มีกระบวนการเกิดในทำนองเดียวกัน คือ เกิดขึ้นโดยการแลกเปลี่ยนหมู่อะมิโน (Transamination) ระหว่างกรดอะมโนกับกรดอื่น ทำให้เกิดกรดอะมิโนตัวใหม่ขึ้น ส่วนกรดอะมิโนเดิมจะกลายเป็นกรดอื่นที่ไม่มีไนโตรเจน กระบวนการนี้เป็นการกำจัดหมู่อะมิโนอีกแบบหนึ่ง การกำจัดหมู่อะมิ โนแบบนี้เป็นการกำจัดชั่วคราว ปฏิกิริยานี้ต้องอาศัยวิตะมิน บี6 ด้วย

CH3 CHNH2 COOH+COOH(CH)2COCOOH—–>CH3COCOOH+COOH(NH2)2 CHNH2COOH
Alanine + Alpha-Ketoglutarate–>Pyruvic Acid+Glutamic Acid

จากกระบวนการเมตาโบลิซึมทั้งคาร์โบไฮเดรต ไขมัน และโปรตีน เพื่อให้พลังงานนั้น จะมีผลผลิตที่เป็นของเสีย (Waste Products) ได้แก่ คาร์บอนไดอ๊อกไซด์ และน้ำ ซึ่งจะถูกขับออกจากร่างกายทางปอดและไต

สำหรับสารอาหารอื่นๆ นั้นมีเมตาโบลิซึม หรือเปลี่ยนแปลงทางเคมีน้อย ไม่ซับซ้อนเหมือนคาร์โบไฮเดรต ไขมัน และโปรตีน เช่น แคลเซียม ฟอสฟอรัส นำไปใช้สร้างกระดูก และฟัน ไอโอดีนนำไปใช้สร้างฮอร์โมนของต่อมไทรอยด์ เรียก ไธร๊อกซิน (Thyroxin) เหล็ก นำไปสร้างฮีโมโกลบิน (Hemoglobin) ในเลือด ส่วนวิตะมินก็นำไปใช้สร้างสารควบคุมการทำงานของร่างกาย เช่น เป็นส่วนประกอบของโคเอนไซม์ เอนไซม์ การเผาผลาญคาร์โบไฮเดรต ไขมันและโปรตีน จะเกิดขึ้นไม่ได้ ถ้าปราศจากโคเอนไซม์ และเอนไซม์ ซึ่งมีวิตะมินบี (เช่น บี1 บี2 ไนอาซีน บี6 และกรดแพนโทเธนิค) และวิตะมินซี เป็นส่วนประกอบ

ที่มา:ค้วน  ขาวหนู
วท.บ.(สุขศึกษา).ค.ม.

↑ กลับสู่ส่วนบนของหน้า