Сторінка 14 з 17
ПОРУШЕННЯ ВУГЛЕВОДНОГО ОБМІНУ
Головним продуктом розщеплення вуглеводів в травному тракті є глюкоза. Ті невеликі кількості фруктози і галактози, які утворюються в результаті розщеплення сахарози і лактози, перетворюються в печінці в глюкозу і можуть служити субстратами для синтезу глікогену.
Глюкоза використовується як джерело енергії багатьох клітин організму і є єдиним енергетичним субстратом для клітин головного мозку. Отже, підтримання рівня глюкози в крові у вузьких межах (3,0-5,0 ммоль / л, або 55-80 мг / 100 мл вранці натщесерце) займає одне з важливих місць в гомеостатических механізмах організму.
Рівень глюкози в плазмі крові в будь-який даний час є результатом рівноваги між всмоктуванням глюкози з кишечника, надходженням глюкози в периферичні тканини, особливо в м'язи і головний мозок, освітою глікогену в печінці (глікогенез), руйнуванням глікогену в печінці (глікогеноліз), освітою глюкози з амінокислот (глюконеогенез) і взаємодією з ліпідним обміном, особливо з вільними жирними кислотами плазми, які можуть бути використані багатьма тканинами як альтернативне джерело енергії щодо гл кози.
Баланс глюкози в плазмі крові регулюється численними і різноманітними факторами. Найбільш важливими серед них є такі три групи:
- кількість і характер їжі;
- інсулін і контрінсулярних гормони;
- рівень глюкози в плазмі і крові (глікемія).
Після введення глюкози через рот (перорально) відбувається збільшення секреції інсуліну. Останній сприяє утилізації та депонування глюкози і перешкоджає несвоєчасного підйому рівня глюкози в плазмі крові. Пероральне надходження глюкози викликає більш значну секрецію інсуліну в порівнянні з внутрішньовенним введенням такої ж кількості глюкози. Цей феномен може бути обумовлений стимуляцією острівців Лангерганса імпульсами, що виникають в травному тракті і прямують потім по правому блукаючому нерву до загально-клітинам підшлункової залози. Вважають також, що звільнення інсуліну сприяють кишкові гормони (секретин, гастрин, холецистокінін-папкрсозімін і ін.).
Після всмоктування глюкози в кишечнику підвищення її рівня в крові (гіпергліемія) надає прямий стимулюючий вплив на секрецію інсуліну. Одночасно гіперглікемія гальмує процес глікогенолізу в печінці. Підвищена секреція інсуліну і зниження гликогенолиза в печінці при гіперглікемії призводить до посиленого видалення глюкози з циркуляції крові і встановлення її концентрації в нормальних межах. Тут доречно зазначити, що при зниженні рівня глюкози в крові (гіпоглікемії) до певних меж виникають протилежні ефекти, а саме: секреція інсуліну пригнічується, а процес глікогенолізу в печінці посилюється, що призводить до відновлення нормального рівня глюкози в циркуляції крові. Таким чином, відбувається ауторегуляция рівня глюкози в крові за механізмом зворотного зв'язку.
Інсулін сприяє утилізації глюкози в так званих інсулін-залежних тканинах (скелетні і сердечна м'язи, жирова тканина, печінка, корковий шар нирок, лейкоцити). Після всмоктування 100 г глюкози тільки 15% її утилізується інсулінозалежний тканинами. 25% глюкози утилізується при відповідних потребах в інсуліннезалежний тканинах (нервова тканина, мозковий шар нирок, кишечник, еритроцити). Решта 55-60% утримуються в печінці, так як бар'єру для надходження глюкози в печінкові клітини не існує. Печінка в цьому відношенні стоїть осібно: вона «перехоплює» глюкозу з портальної вени і перешкоджає її вступу в системну циркуляцію крові. У печінці глюкоза утилізується для синтезу глікогену і тригліцеридів.
Глюкоза, що надійшла в клітини (в тому числі в гепатоцити), фосфорилюється в результаті реакції з АТФ з утворенням глюкозо-6-фосфату. Фосфорилювання глюкози каталізується двома ферментами - інсулін-незалежної гексокиназой і інсулін-залежною глюкокіназа. Реакція освіти глюкозо-6-фосфату є незворотною і супроводжується виділенням енергії. Клітинні мембрани порівняно погано проникні для фосфорних ефірів гексоз і дана реакція як би «замикає» глюкозу всередині клітини. Клітини, однак, не можуть депонувати глюкозо-6 фосфат, який перетворюється в глікоген (в печінці і скелетних м'язах) або в жирні кислоти нейтральних три гліцеридів (в печінці і жировій тканині). Саме глікоген і тригліцериди є депоновані джерела енергії.
Після голодування протягом ночі, т. Е. Вранці натщесерце печінку і інсулінозалежні тканини (покояться м'язи і жирова тканина) виявляють незначне поглинання глюкози. Інсулін-незалежні тканини (мозок, еритроцити і ін.) Виявляють поглинання глюкози з постійною швидкістю 150-200 г на добу; рівень глюкози в крові підтримується метаболічної активністю печінки. Остання містить близько 70 г глікогену, який може негайно стати джерелом глюкози шляхом гликогенолиза. Однак резерв глікогену в печінці обмежений і постачання глюкозою шляхом гликогенолиза триває менше доби. В подальшому при голодуванні стимулюється синтез вуглеводів з невуглеводних джерел - глюконеогенез. Головними джерелами для глюкопсогенеза є амінокислоти, гліцерин і лактат. Через 2-3 діб від початку голодування глюконеогенез стає більш важливим процесом у порівнянні з гликогенолизом. В кінцевому підсумку сировинним матеріалом для глюконеогенезу стає білок; це відбивається на збільшенні швидкості екскреції азоту вже на ранніх етапах голодування.
Постійна утилізація глюкози відбувається у всіх тканинах. Однак залежність різних тканин від концентрації глюкози в циркуляції крові неоднакова. Найбільшу залежність відчуває головний і спинний мозок, для яких глюкоза - головне джерело енергії. Серцевий м'яз і нирки забезпечують свої енергетичні потреби окисленням ацетоацетата, що надходить з печінки, і тому менш чутливі до коливань рівня глюкози в крові. Скелетні м'язи в стані спокою, подібно міокарду і ниркам утилізують ацетоацетат, який утворюється в печінці, з глікогену або жирних кислот. У скорочуються скелетних м'язах окислення ацетоацетата збільшується, проте головним джерелом енергії м'язового скорочення
є утворення АТФ при швидкій утилізації глікогену, що депонується, що розщеплюється до лактату. Процес анаеробного гліколізу дозволяє скорочується м'язам протягом деякого часу зберегти відносну незалежність від припливу глюкози з циркулюючої крові.
Адреналін.
Адреналін стимулює глікогеноліз не тільки в печінці, але і в скелетних м'язах. Гіперглікемічних ефектадреналіну обумовлений також його інгібуючу дію па секрецію інсуліну і зменшенням утилізації глюкози скелетними м'язами. Крім того, адреналін підвищує глюконеогенез за допомогою стимуляції секреції кортікотропіпа і адренокортикоїдів.
Соматотропин.
Соматотропин надає потужний стимулюючий ефект на острівкові клітини, що може поступово привести до виснаження і атрофії В- клітин, пригнічення оборазованія і секреції інсуліну і розвитку гіперглікемії. У той час як інсулін стимулює утилізацію глюкози тканинами і сприяє депонуванню нейтрального жиру, соматотропін прямим або непрямим шляхом надає на ці процеси протилежну дію. При спільній дії соматотропін і інсулін стимулюють синтез білка.
Глюкокортикоїди.
Глюкокортикоїди стимулюють глюконеогенез і глікогеноліз в печінці, викликаючи підвищення рівня глюкози в крові. Глюкокортикоїди викликають також інгібування синтезу білка і стимуляцію ліполізу, що сприяє посиленню глюконеогенезу.
Тиреоидина гормони.
Гормони щитовидної залози також відіграють певну роль в регуляції вуглеводного обміну за допомогою посилення глікогенолізу і підвищення всмоктування глюкози в кишечнику. При певних умовах (наприклад, при инсулярной недостатності) підвищена секреція тиреоїдних гормонів може викликати минущу гипергликемию.
Статеві гормони.
Статеві гормони, роблять виражений вплив на рівень глюкози в крові в умовах инсулярной недостатності (наприклад, після субтотальної панкреатектомії). У цих умовах андрогени підвищують, а естрогени зменшують частоту розвитку гіперглікемії.
Таким чином, інсулін і контрінсулярних гормони грають важливу роль в регуляції вуглеводного обміну, який тісно пов'язаний з обміном ліпідів і білків. Порушень гормонального рівноваги, яке забезпечує нормальний гомеостаз глюкози в крові і її утилізацію тканинами, призводять до розладів вуглеводного обміну. Найбільш типовим і важливим серед цих розладів є цукровий діабет.