A3 - гомеостаз глюкози у людини - людини - харчування - довкілля
Назва: Гомеостаз глюкози у людей
Керівник проекту: Т. Лінн, Р.Г. Бретцель, К. Кунц
При гострому дефіциті поживних речовин утворення нової глюкози (глюконеогенез) у печінці є однією з найважливіших стратегій виживання людського організму. Оскільки печінка швидко передає глюкозу, що утворюється в крові, для розподілу до таких життєво важливих органів, як мозок, серце та нирки, якщо дефіцит зберігається, необхідний запас відповідних речовин із власних складів організму. Підходящим кандидатом є лактат (молочна кислота) з м’язової тканини. М'язи складають приблизно половину маси тіла і виділяють у кров лактат, який печінкою переробляється на глюкозу (рис. 1, цикл Корі). Однак, оскільки існує ряд інших потенційних попередників для глюконеогенезу, фізіологічне значення циклу Корі незрозуміле.
Для точнішого визначення вмісту лактату в глюконеогенезі ми дослідили вивільнення лактату скелетних м’язів передпліччя із застосуванням стабільного ізотопу [13C] -лактату. Більше того, ми запитали, чи здатні скелетні м’язи при дефіциті глюкози адаптувати рівень засвоєння глюкози при високому рівні нормального інсуліну. Гострий дефіцит глюкози в поєднанні з високим рівнем інсуліну має клінічне значення для людей з діабетом, які перебувають на лікуванні інсуліном. Тут бояться індукованого інсуліном низького рівня цукру в крові (гіпоглікемія), який без контрзаходів призводить до втрати свідомості.
У нашій експериментальній установці (рис. 2) ми вважали, що кінетика субстрату на м’язах передпліччя є репрезентативною для всіх м’язів. При гіпоглікемії метаболізм лактату безперервно зростав, що було вимірюваним, серед іншого, підвищенням рівня лактату в артеріальній крові. Встановлено, що глюконеогенез лактату підвищений, що є чітким свідченням активності циклу Корі при дефіциті глюкози, незважаючи на порівняно високі концентрації інсуліну в плазмі крові.
Рисунок 2 Експериментальна установка з різними та одночасно введеними інфузійними розчинами
Внесок кількості виділеного в кровообіг лактату, який перетворюється на залишок у глюкозу, складає майже 40% від загального глюконеогенезу. Ще одним важливим внеском м’язової тканини є ефект збереження глюкози. М'язи здатні значно зменшити споживання глюкози. Сума ефектів циклу Корі та ефекту збереження глюкози призводить до того, що частка м’язів майже на 90% забезпечує адекватну реакцію організму на дефіцит глюкози (рис. 3). Таким чином, сукупність усіх м’язів робить значно більший внесок у компенсацію дефіциту глюкози, ніж передбачалося раніше. На основі наших вимірювань важливим механізмом цієї адаптації може бути збільшення кровотоку в мускулатурі.
Рисунок 3 Приблизний сукупний внесок м’язів тіла у відповідь організму на дефіцит глюкози. На основі інформації з літератури очікується лише незначна частка м’язової тканини в глюконеогенезі від лактату. Насправді ми виявили внесок понад 35%. Адаптація м’язового транспорту глюкози була також на 25% ефективнішою, ніж очікувалося.
На малюнку 3 нижче ви можете побачити загальний сукупний внесок м’язів тіла у відповідь організму на дефіцит глюкози. На основі інформації з літератури очікується лише незначна частка м’язової тканини в глюконеогенезі від лактату. Насправді ми виявили внесок понад 35%. Адаптація м’язового транспорту глюкози була також на 25% ефективнішою, ніж очікувалося.
Додаткова інформація:
публікація
Мейєр С, Саар П, Сойдан Н, Екхард М, Бретцель Р.Г., Геріх Дж, Лінн Т.
Потенційна важлива роль скелетних м’язів у протирегуляції гіпоглікемії у людини.
J Clin Ендокринол Метаб. 90: 6244-6250, 2005 та 91:27, 2006
Дисертація Петра Саар
Гормональні та негормональні механізми протирегуляції при гіпоглікемії