Регуляция уровня глюкозы в крови гормонами

Гормоны, влияющие на уровень глюкозы в крови

Механизмы

Сплошная линия — это оптимальный уровень сахара в крови (т.е. заданное значение гомеостаза). Уровень сахара в крови уравновешивается перетягиванием каната между двумя функционально противоположными гормонами, глюкагоном и инсулином.

Уровень сахара в крови регулируется отрицательной обратной связью , чтобы поддерживать баланс тела . Уровень глюкозы в крови контролируется многими тканями, но клетки островков поджелудочной железы являются одними из наиболее изученных и важных.

Стыковка гранул — важный глюкозозависимый этап секреции человеческого инсулина, который не регулируется при СД2.

Глюкагон

Если уровень глюкозы в крови падает до опасно низкого уровня (например, во время очень тяжелых физических упражнений или длительного отсутствия еды), альфа-клетки поджелудочной железы выделяют глюкагон , гормон, который перемещается через кровь в печень, где он связывается с глюкагоном. рецепторов на поверхности клеток печени и стимулирует их расщеплять гликоген, хранящийся внутри клеток, на глюкозу (этот процесс называется гликогенолизом ). Клетки выделяют глюкозу в кровоток, повышая уровень сахара в крови. Гипогликемия , состояние низкого уровня сахара в крови, лечится путем восстановления нормального уровня глюкозы в крови путем приема внутрь или приема декстрозы или углеводной пищи. Часто это диагностируется самостоятельно и лечится перорально путем приема сбалансированного питания. В более тяжелых случаях его лечат путем инъекции или инфузии глюкагона.

Инсулин

Когда уровень сахара в крови повышается, будь то в результате преобразования гликогена или переваривания пищи, из бета-клеток, обнаруженных в островках Лангерганса в поджелудочной железе, высвобождается другой гормон . Этот гормон, инсулин , заставляет печень преобразовывать больше глюкозы в гликоген (этот процесс называется гликогенезом ) и заставляет около 2/3 клеток тела (в первую очередь клетки мышечной и жировой ткани) поглощать глюкозу из крови через GLUT4. транспортер, тем самым снижая уровень сахара в крови. Когда инсулин связывается с рецепторами на поверхности клетки, везикулы, содержащие переносчики GLUT4, попадают на плазматическую мембрану и сливаются вместе в процессе эндоцитоза, что способствует облегчению диффузии глюкозы в клетку. Как только глюкоза попадает в клетку, она фосфорилируется до глюкозо-6-фосфата, чтобы сохранить градиент концентрации, чтобы глюкоза продолжала поступать в клетку. Инсулин также передает сигналы нескольким другим системам организма и является главным регулятором метаболического контроля у людей.

Есть также несколько других причин повышения уровня сахара в крови. Среди них гормоны «стресса», такие как адреналин (также известный как адреналин), некоторые из стероидов, инфекции, травмы и, конечно же, прием пищи.

Сахарный диабет 1 типа вызывается недостаточной выработкой инсулина или его отсутствием, тогда как диабет 2 типа в первую очередь обусловлен сниженной реакцией на инсулин в тканях тела ( инсулинорезистентность ). Оба типа диабета, если их не лечить, приводят к тому, что в крови остается слишком много глюкозы ( гипергликемия ) и многие из тех же осложнений. Кроме того, слишком много инсулина и / или упражнения без достаточного приема пищи у диабетиков могут привести к низкому уровню сахара в крови ( гипогликемии ).

Роль глюкозы в организме

Глюкоза в организме животных и человека играет роль важнейшего источника энергии и обеспечивает нормальное течение метаболических процессов. Все без исключения клетки живых организмов обладают способностью усваивать ее, в то время как способностью использовать в качестве источников энергии свободные жирные кислоты, фруктозу, молочную кислоту или глицерин наделены лишь некоторые их типы.

Глюкоза – это наиболее распространенный в животных организмах углевод. Она является связующей нитью между энергетическими и пластическими функциями углеводов, поскольку именно из глюкозы образуются все остальные моносахариды, и в нее же они превращаются. В печени в глюкозу способны конвертироваться молочная кислота, большинство свободных жирных кислот, глицерин, аминокислоты, глюкуроновая кислота, гликопротеины. Этот процесс носит название глюконеогенеза. Другой способ конвертации – гликогенолиз. Он протекает путем нескольких метаболических цепочек, а его суть заключается в том, что источники энергии, не имеющие прямого пути биохимической конвертации в глюкозу, используются печенью для синтеза аденозинтрифосфатов (АТФ) и в последующем задействуются в процессах энергетического обеспечения глюконеогенеза (процесса образования глюкозы в организме клетками печени и, в незначительной мере, корковым веществом почек), ресинтеза глюкозы из молочной кислоты, а также энергетического обеспечения синтеза гликогена из мономеров глюкозы.

Свыше 90% растворимых низкомолекулярных углеводов, содержащихся в крови живых организмов, приходится на глюкозу. Оставшиеся несколько процентов составляют фруктоза, мальтоза, манноза, пентоза, связанные с белками полисахариды, а в случае развития каких-либо патологических процессов – еще и галактоза.

Наиболее интенсивное потребление глюкозы в организме происходит в тканях центральной нервной системы, в эритроцитах, а также в мозговом веществе почек.

Основной формой хранения глюкозы в организме является гликоген – полисахарид, образующийся из ее остатков. Мобилизации гликогена в организме начинается, когда снижается количество содержащейся в клетках и, следовательно, в крови, свободной глюкозы. Синтез гликогена происходит практически во всех тканях организма, однако, наибольшее его количество содержится в печени и скелетных мышцах. Процесс накопления гликогена в мышечной ткани начинается в периоды восстановления после физических нагрузок, в особенности после приема пищи, богатой углеводами. В печени же он накапливается непосредственно после еды или при гипергликемии.

Однако, энергии, которая высвобождается вследствие «сгорания» гликогена, у среднестатистического человека со средним физическим развитием при достаточно бережном ее расходовании хватает не более, чем на одни сутки. Поэтому гликоген – это своего рода «аварийный резерв» организма, рассчитанный на экстренные ситуации, когда по какой-то причине прекращается поступление глюкозы в кровь (в том числе во время вынужденных ночных голоданий и в интервалах между приемами пищи). В таких случаях наибольшая доля потребления глюкозы в организме приходится на головной мозг Глюкоза вообще является единственным энергетическим субстратом, обеспечивающим его жизнедеятельность. Это связано с тем, что клетки головного мозга не обладают способностью самостоятельно синтезировать ее.

Использование глюкозы в организме, полученной вследствие распада гликогена, начинается примерно спустя три часа после приема пищи, сразу же после него вновь начинается процесс накопления. Дефицит глюкозы проходит для человека относительно безболезненно и без серьезных негативных последствий в тех случаях, когда в течение суток ее количество удается нормализовать при помощи питания.

Алгоритм действий

Выполняя определенную последовательность действий, можно быть уверенным в точности проведенного анализа. Измерение глюкозы в крови нужно проводить в спокойной обстановке, поскольку эмоциональные всплески могут повлиять на достоверность результата.

Вот примерный алгоритм действий, который нужно совершить для корректного замера:

1. Вымыть руки с мылом под проточной водой.
2. Насухо вытереть их полотенцем, при этом не растирая сильно кожу.
3. Обработать место инъекции спиртом или другим антисептиком (этот шаг необязателен при условии, что укол будет совершаться одноразовой иглой или индивидуальной ручкой).
4. Немного встряхнуть рукой, чтобы усилить кровообращение.
5. Дополнительно просушить кожу в месте будущего прокола стерильной салфеткой или ватой.
6. Совершить прокол в области подушечки пальца, снять первую каплю крови сухим ватным диском или марлевой салфеткой.
7. Нанести каплю крови на тест-полоску и вставить ее во включенный глюкометр (в некоторых устройствах до нанесения крови тест-полоска уже должна быть установлена в аппарат).
8. Нажать клавишу для анализа или дождаться вывода на экран результата в случае автоматической работы прибора.
9. Зафиксировать значение в специальном дневнике.
10. Обработать место инъекции любым антисептиком и после его высыхания вымыть руки с мылом.

Важно, чтобы перед исследованием на пальцах не было воды и других жидкостей. Они могут разбавить кровь и исказить результат

Это же касается любых косметических кремов, лосьонов и тоников.

Инсулин

Дополнительная, более подробная информация, об инсулине находится на следующей странице.

Строение

Представляет собой полипептид из 51 аминокислоты, массой 5,7 кД, состоящий из двух цепей А и В, связанных между собой дисульфидными мостиками.

Синтез

Синтезируется в клетках поджелудочной железы в виде проинсулина, в этом виде он упаковывается в секреторные гранулы и уже здесь образуется инсулин и С-пептид.

Регуляция синтеза и секреции

Активируют синтез и секрецию:

• глюкоза крови – главный регулятор, пороговая концентрация для секреции инсулина – 5,5 ммоль/л,
• жирные кислоты и аминокислоты,
• влияния n.vagus – находится под контролем гипоталамуса, активность которого определяется концентрацией глюкозы крови,
• гормоны ЖКТ: холецистокинин, секретин, гастрин, энтероглюкагон, желудочный ингибирующий полипептид,
• хроническое воздействие гормона роста, глюкокортикоидов, эстрогенов, прогестинов.

Уменьшают: влияние симпато-адреналовой системы.

Мишени и эффекты

Основным эффектом является снижение концентрации глюкозы в крови благодаря усилению транспорта глюкозы внутрь миоцитов и адипоцитов и  активации внутриклеточных реакций утилизации глюкозы:

• активируя фосфодиэстеразу, которая разрушает вторичный мессенджер цАМФ, инсулин прерывает эффекты адреналина и глюкагона на печень и жировую ткань. 
• в мышцах и жировой ткани стимулирует транспорт глюкозы в клетки (активация Глют-4),
• в печени и мышцах ускоряет синтез гликогена (активация гликогенсинтазы).
• в печени, мышцах и адипоцитах инсулин стимулирует гликолиз, активируя фосфофруктокиназу и пируваткиназу.
• полученный в гликолизе пируват превращается в ацетил-SКоА под влиянием активированного инсулином пируватдегидрогеназного комплекса, и далее используется для синтеза жирных кислот. Превращение ацетил-SКоА в малонил-SКоА, первый субстрат синтеза жирных кислот, также стимулируется инсулином (ацетил-SКоА-карбоксилаза).
• в мышцах усиливает транспорт нейтральных аминокислот в миоциты и стимулирует трансляцию (рибосомальный синтез белков).

Ряд эффектов инсулина заключается в изменении транскрипции генов и скорости трансляции ферментов, отвечающих за обмен веществ, за рост и деление клеток. 

Благодаря этому индуцируется синтез ферментов метаболизма

• углеводов в печени (глюкокиназа, пируваткиназа, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа),
• липидов в печени (АТФ-цитрат-лиаза, ацетил-SКоА-карбоксилаза, синтаза жирных кислот, цитозольная малатдегидрогеназа) и адипоцитах (ГАФ-дегидрогеназа, пальмитатсинтаза, липопротеинлипаза).

и происходит репрессия фосфоенолпируват-карбоксикиназы (подавление глюконеогенеза).

Инактивация инсулина 

1. Глутатион-инсулин-трансгидрогеназа, которая восстанавливает дисульфидные связи между цепями А и В, в результате чего гормон распадается.
2. Инсулиназа (инсулин-протеиназа), гидролизующая инсулин до аминокислот. 

Период полужизни инсулина не превышает 5-6 минут.  Происходит деградация в основном в печени и почках, но и другие ткани принимают в этом участие. Также в почках инсулин может фильтроваться, захватываться эпителиоцитами проксимальных канальцев и разрушаться до аминокислот.

Гипофункция

Инсулинзависимый и инсулиннезависимый сахарный диабет. Для диагностики этих патологий в клинике активно используют нагрузочные пробы и определение концентрации инсулина и С-пептида.

Углеводы, содержащиеся в пищевом рационе.

Большинство
углеводов, поступающих в организм с
пищей, гидролизуется с образованием
глюкозы, га­лактозы или фруктозы,
которые через воротную
вену поступают в
печень. Галактоза и фруктоза быстро
превращаются в печени в глюкозу.

2.
Различные глюкозообразующие
соединения, вступающие на путь
глюконеогенеза.
Эти соединения можно разделить на две
группы: (1)
со­единения, превращающиеся в глюкозу
и не являю­щиеся продуктами ее
метаболизма, например амино­кислоты
и пропионат;
(2) соединения,
которые являю­тся продуктами частичного
метаболизма глюкозы в ряде тканей; они
переносятся в печень и почки, где из них
ресинтезируется глюкоза. Так, лактат,
обра­зующийся в
скелетных мышцах и эритроцитах из
глюкозы, транспортируется в печень и
почки, где из него вновь образуется
глюкоза, которая затем по­ступает в
кровь и ткани. Этот процесс называется
ци­клом Кори
или циклом молочной
кислоты. Источником глицерола,
необходимого длясин­теза
триацилглицеролов в жировой ткани,
является глюкоза крови, поскольку
использование свободно­го глицерола
в этой ткани затруднено .
Ацилглицеролы жировой ткани подвергаются
постоянному гидролизу
в результате которого образуется
свобод­ный глицерол, который диффундирует
из ткани в кровь. В печени и почках он
вступает на путь глюконеогенеза и вновь
превращается в глюкозу. Таким образом,
постоянно функционирует цикл, в котором
глюкоза из печени и почек транспортируется
в жиро­вую ткань, а глицерол из этой
ткани поступает в пе­чень и почки, где
превращается в глюкозу.

Следует
отметить, что среди аминокислот,
транспортируемых при голодании из мышц
в печень, преобладает аланин. Это
позволило постулировать существование
глюкозоаланинового
цикла, по которому
глюкоза поступает из печени в мышцы, а
аланин—из мышц в печень, за счет чего
обеспечи­вается перенос аминоазота
из мышц в печень и «свободной энергии»
из печени в мышцы .
Энергия, необ­ходимая для синтеза
глюкозы из пирувата в печени, поступает
за счет окисления жирных кислот.

Симптомы пониженного содержания глюкозы

При пониженных показателях характерны следующие симптомы:

• плохое настроение;
• раздражительность;
• слабость в мышцах;
• тремор в руках;
• головокружения и потеря сознания;
• тошнота и рвота;
• постоянное чувство голода;
• судороги или онемение конечностей.

Фиточай из диких трав № 9 (Углеводный контроль)

Причем эти проявления будут усиливаться, если уровень сахара упадет ниже 2,2 ммоль/л. Если это состояние будет прогрессировать, такой сбой приведет к гипогликемической коме.

Очищающий фитосорбент Pure Life

Следует понимать, что на уровень сахара могут влиять разные факторы, например, возраст. У ребенка показатели нормы будут гораздо ниже. После достижения 6-летнего возраста количество глюкозы должно соответствовать показателям взрослых. Также на точность исследований могут повлиять острые и хронические инфекционные заболевания.

Природный инулиновый концентрат

Необходимо регулярно проверять показатели крови на сахар в профилактических целях. Своевременная диагностика отклонений поможет предупредить развитие диабета, различных патологий и снизить риск возникновения осложнений.

Межорганный уровень регуляции углеводного обмена

Глюкозо-лактатный цикл (цикл Кори)
Глюкозо-аланиновый цикл

Глюкозо-лактатный цикл не требует
наличие кислорода, функционирует всегда,
обеспечивает: 1) утилизацию лактата,
образующегося в анаэробных условиях
(скелетные мышцы, эритроциты), что
предотвращает лактоацидоз; 2) синтез
глюкозы (печень).

Глюкозо-аланиновый циклфункционирует в мышцах при голодании.
При дефиците глюкозы, АТФ синтезируется
за счет распад белков и катаболизма
аминокислот в аэробных условиях, при
этом глюкозо-аланиновый цикл обеспечивает:
1) удаление азота из мышц в нетоксичной
форме; 2) синтез глюкозы (печень).