Los carbohidratos son azúcares y el propósito de su homeostasis (es decir, el equilibrio) es suministrar al tejido nervioso (cerebro), en condiciones de falta de ingesta alimentaria, la cantidad de glucosa suficiente para su funcionamiento. De hecho, para funcionar correctamente, el tejido nervioso es estrictamente dependiente de la glucosa. Otro objetivo de la homeostasis de la glucosa es almacenar en algunos órganos el exceso de sustancias energéticas, en particular glucosa, introducidas con los alimentos, evitando un aumento excesivo de la glucemia (es decir, la concentración de glucosa en sangre).
Tras una noche de ayuno, la glucosa presente en la sangre es aprovechada mayoritariamente por el cerebro, en menor medida por los glóbulos rojos, los intestinos y los tejidos sensibles a la insulina (músculo y tejido adiposo), que es la hormona que permite que estos mismos tejidos aprovechen la glucosa y la almacenen en su interior.El hígado puede almacenar glucosa en forma de glucógeno (muchas moléculas de glucosa "empaquetadas" juntas) y liberarla en forma de glucosa. El páncreas juega un papel fundamental en la homeostasis del azúcar, de hecho, la producción de glucosa por el hígado está regulada por dos hormonas, la insulina y el glucagón. En ausencia de insulina, hay una liberación de glucosa del hígado a la sangre, lo que conduce a un aumento del azúcar en sangre (hiperglucemia) en la sangre misma. En ausencia de glucagón, la degradación hepática de la glucosa se bloquea con la consiguiente reducción de la misma en la sangre (hipoglucemia). La utilización de glucosa por otros órganos, llamados periféricos, también se refleja en una reducción de la glucemia; sigue una reducción de insulinemia (cantidad de insulina en circulación), un aumento de glucagonemia (cantidad de glucagón en circulación) y un reajuste del sistema a través de un "aumento de la eliminación hepática de glucosa".
Junto al sistema insulina-glucagón y en equilibrio con él, se encuentra el llamado sistema contrarregulador o contrainsular, representado por las glándulas pituitaria y suprarrenal. Mediante la secreción de hormonas como GH, ACTH, cortisol y catecolaminas (adrenalina y noradrenalina), este sistema ejerce un efecto hiperglucémico, es decir, aumenta la liberación de glucosa a la circulación.
Después de una comida, la glucosa absorbida del tracto intestinal provoca un aumento del azúcar en sangre. Los carbohidratos (que son polisacáridos, o formados por diferentes tipos de azúcares juntos), una vez que llegan al intestino, se reducen a monosacáridos, que son glucosa (80%), fructosa (15%) y galactosa (5%). luego son absorbidos por las células de la mucosa intestinal y, desde allí, son transportados a la sangre. Generalmente, después de una comida mixta (50% de carbohidratos, 35% de grasas, 15% de proteínas) el azúcar en sangre vuelve a los niveles previos a las comidas (aquellos antes del almuerzo) después de aproximadamente 2-3 horas.
El paso y la absorción de energía de los azúcares (pero también de las proteínas y grasas) a través del tracto digestivo desencadenan una serie de señales que permiten el almacenamiento de nutrientes en diversos órganos. Al mismo tiempo, se estimula la secreción de insulina, la principal hormona reguladora del azúcar en sangre. El aumento de los niveles plasmáticos de esta hormona provoca una disminución de los niveles de glucagón, su antagonista, y provoca una disminución del aclaramiento de glucosa hepático porque inhibe la descomposición del glucógeno en glucosa (glucogenólisis) y la síntesis de nueva glucosa a partir de aminoácidos ( gluconeogénesis) El hígado, que es libremente permeable a la glucosa, captura aproximadamente el 50% de la glucosa para convertirla en glucógeno (acción controlada por la insulina). La glucosa no secuestrada por el hígado se distribuye a los músculos y al tejido adiposo. Cuando la glucosa en sangre tiende a caer, hay un aumento gradual en la producción de glucosa hepática, junto con una disminución de los niveles de insulina en plasma y un aumento de las hormonas contrainsulares, particularmente el glucagón.
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