Фізіологія Функція Контрінсулінна система
Адреналін: ad = при, ren = нирка
Глюкагон: γλυκύς = sьЯ, agere = їздити, рухатись ("принести цукор")
Глюконеогенез: γλυκύς = sьЯ, νέος = новий, γένεσις = походження
Кетонове тіло: Похідне від АХД Акетон (для ацетону)
після їжі: пост = після, прандіум = другий сніданок
| На додаток до еритроцитів та мозкового мозку, нервова система залежить від глюкози як джерела енергії. Для його надходження необхідна достатня концентрація глюкози в крові (≥3,7 мМ/л). Тому падіння рівня цукру в крові викликає численні неврологічні симптоми, такі як відчуття голоду, дезорієнтація, розширення зіниць, подвійне бачення, тремтіння м’язів, підвищення артеріального тиску та частоти серцевих скорочень і, нарешті, непритомність. Кілька гормонів захищають рівень цукру в крові: зі збільшенням гіпоглікемії відбувається підвищення рівня глюкагону та адреналіну, потім гормону росту та, нарешті, кортизолу. Це знову підвищує рівень глюкози (звідси і назва "протиінсулінові" гормони). Співвідношення глюкагону до рівня інсуліну в крові (коефіцієнт глюкагон-інсулін) відображає поточну метаболічну ситуацію. Після прийому їжі (після прийому їжі) переважає інсулін, тоді як у стані натще (пострезорбтивний) переважає глюкагон. Проглюкагон виробляє глюкагон і глюкагоноподібні пептиди (GLP1, GLP2) у підшлунковій залозі, кишечнику та мозку - із широким діапазоном дії: GLP1 сприяє чутливості до інсуліну та засвоєнню глюкози в м’язах, формуванні кісток та роботі серця, а також захищає нервову тканину. Глюкагон активує ключові ферменти для постачання цукру та інактивує їх аналоги; стимулює глюконеогенез з гліцерину (розщеплення жиру), Я-окислення, кетогенез у печінці та ліполіз в жировій тканині. Адреналін і кортизол мобілізують запаси глікогену та білка, а також ліполіз, стимулюють використання м’язового білка та глюконеогенезу в печінці. Загальним результатом дії протиінсулінових гормонів є краща доступність молекул субстрату та стабілізація рівня цукру в крові. |
10%), вони виробляють соматостатин, який надає знижуючу секрецію дію на шлунок та підшлункову залозу (пригнічує вивільнення інсуліну та глюкагону) і застосовується терапевтично для лікування кровотеч, виразок та запалення
Клітини PP- (γ-, F-) (вони виробляють поліпептид підшлункової залози, який пригнічує діяльність підшлункової залози, має антисекреторну (жовч) та знижуючу рухливість (кишечник) та зменшувальну апетит)
ε клітини (δ клітини мають рецептори греліну) і побічно пригнічує індуковану глюкозою секрецію інсуліну.
Збільшується споживання їжі (збільшена кількість субстрату), фізична активність (споживання глюкози) знижує рівень цукру в крові. Окрім цих прямих впливів, гормони впливають на поглинання, синтез та зберігання амінокислот, вільних жирних кислот та глюкози в клітині, з одного боку, та їх розщеплення, з іншого боку:
Таким чином, інсулін сприяє накопиченню цукру (синтез глікогену - глюкагон, глюкокортикоїди, соматотропін та катехоламіни мають глікогенолітичну дію) та гліколізу (вони інгібують глюкокортикоїди та соматотропін), а також пригнічує глюконеогенез (глюкагон, глюкокортикоїди, анхоламіни). Загалом, інсулін має анаболічний (нарощуючий) ефект і знижує рівень цукру в крові (і, таким чином, зменшує підвищення глюкози після їжі), тоді як інші згадані гормони підвищують його (що необхідно у випадку падіння рівня глюкози - споживання глюкози перевищує поповнення глюкози).
Центральна нервова система - одна з тих тканин, які постійно залежать від надходження цукру в крові для свого енергетичного обміну. Якщо це не спрацьовує, симптоми недопостачання з’являються через дуже короткий час, аж до непритомності (гіпоглікемічний шок). Рівень цукру в крові (тверезий) повинен бути приблизно 4-5 мМ/л (контрольний діапазон 3,3-6,0 мМ) або 70-90 мг/дл.
Гіпоглікемія викликає численні симптоми, такі як нервозність, сплутаність свідомості, розлади мови, пітливість, ненажерливий голод, нудота. Можуть виникати вегетативні явища, які проявляються, наприклад, у підвищеному артеріальному тиску, тахікардії, мідріазі.
Співвідношення концентрації інсулін/глюкагон характеризує стан енергетичного обміну:
Він високий після прийому всередину (фаза всмоктування; багато інсуліну), а надлишок глюкози зберігається
У фазі після всмоктування він низький (мало інсуліну), власні запаси енергії в організмі використовуються.
Клінічний референтний діапазон рівня цукру в крові натще становить від 3,3 до 6,0 мМ глюкози/літр крові:
9 мМ). Повернення (головним чином, пов’язане з інсуліном) до рівня голодування займає кілька годин.
Клітинне засвоєння та використання цукру (утилізація глюкози) залежить не тільки від концентрації та рівня гормонів, але також контролюється метаболічними потребами: засвоєння глюкози м’язами збільшується (
40% маси тіла!) З їх активністю. Заняття спортом мають численні позитивні ефекти, включаючи негайне зниження рівня цукру в крові (зменшення потреби в ліках у діабетиків).
Поглинання мозку глюкозою знижується з рівня цукру в крові 3,7 мМ/л. Такі симптоми, як неспокій, тремор, ненажерливий голод, спалахи потовиділення виявляються від 3,0 мМ/л, непритомність може виникати від 2,7 мМ/л.
Цукор у крові (схожий на кисень) має два аспекти: з одного боку, він життєво важливий для людини, з іншого - потенційно шкідливий:
Глюкоза забезпечує клітини енергією, нервова тканина значною мірою залежить від глюкози. Якщо глюкоза засвоюється більше, ніж потрібно метаболізму, вона зберігається в печінці і перетворюється в жир. Інакше він буде поповнюватися шляхом розщеплення глікогену (глікогеноліз) і накопичення цукру (глюконеогенез).
Глюкоза є високореактивною молекулою - вона може хімічно змінювати біомолекули (наприклад, просунуті кінцеві продукти глікації - AGE). Це вимагає відповідних процесів регенерації та прискорюється із збільшенням рівня глюкози. Це може призвести до функціональних порушень, які також можуть виникнути як пізні наслідки у випадку неадекватно вилікуваного цукрового діабету (порушення кровообігу, погана регуляція артеріального тиску, пошкодження нервів тощо).
Падіння рівня цукру в крові може статися, наприклад, через фізичний стрес (збільшення захоплення глюкози в м’язових клітинах → падіння рівня цукру в крові → зниження секреції інсуліну) та стрес, а також через передозування інсуліну.
| Фізична активність (наприклад, тренування на витривалість) знижує рівень цукру в крові. |
Гормональні системи поступово реагують на падіння рівня глюкози в крові (гіпоглікемія):
4,6 мМ/л зменшує секрецію інсуліну
Глюкоза в крові під
3,8 мМ/л виділяє глюкагон та адреналін
Глюкоза в крові під
3,7 мМ/л стимулює секрецію гормону росту (ГР діє в різний час: його антагоністичний ефект інсуліну збільшує рівень цукру в крові. Спочатку це відпадає через ефект соматомедину)
Глюкоза в крові під
3,2 мМ/л стимулює вивільнення кортизолу (чіткі симптоми гіпоглікемії зникають
50-150 нг/л (залежно від методу)
Біологічний період напіввиведення
80%), біологічний період напіввиведення становить 5-6 хвилин. Лише незначна частина секретируемого гормону досягає системного кровообігу, тобто до тканин поза травної системи, таких як жирова тканина, в яких глюкагон сприяє розщепленню жиру та інгібує ліпогенез.
На 1 мМ нижче рівня цукру в крові (4-5 мМ) і забезпечує швидке засвоєння глюкози клітинами.
Глюкагон діє за допомогою рецепторів глюкагону (> малюнок вище) насамперед на печінку, де він дуже швидко (за секунди) забезпечує адекватне надходження глюкози для організму. Рецептори глюкагону метаботропні (білок III типу G, аденилатциклаза), підвищують рівень цАМФ, тим самим активізуючи протеїнкіназу А і таким чином активуючи ключові ферменти для постачання цукру (глікогенфосфорилаза, фруктоза-1,6-біфосфатаза), тоді як вони діють як антагоністи (глікоген Інактивувати фосфофруктокіназу).
Ефекти глюкагону:
Сприяє глюкагону
Глюконеогенез (ліполіз в жировій тканині)
Глікогеноліз
Я-окислення
Кетогенез (печінка; економить рівень цукру в крові)
| Глюкагон сприяє глікогенолізу та глюконеогенезу, рівень глюкози підвищується. |
Глюкагон знижується
активність гліколізу
синтез глікогену
синтез вільних жирних кислот у печінці (de novo ліпогенез)
Стимуляція: стимулюється вивільнення глюкагону
зниженням рівня цукру в крові (> цифра)
через амінокислоти, особливо аргінін (аргінін також стимулює секрецію інсуліну)
Вегетативна частина сприяє утворенню глюкагону - як симпатичного (Я-рецептори), так і парасимпатичного.
| Аргінін стимулює вивільнення як інсуліну, так і глюкагону . |
Інгібування: секреція глюкагону пригнічується
шляхом збільшення концентрації глюкози та вільних жирних кислот у крові
Гормонально через сусідні острівцеві клітини (інсулін та ГАМК з клітин Я, соматостатин з δ клітин) та кишечник (секретин, GLP-1, GIP).
Ефекти глюкагону: Глюкагон має енергетично мобілізуючий ефект і (як GLP) зміцнює серце (частота, вплив). Він також пригнічує секрецію панкреатичного соку.
Печінка: Глюкагон збільшує печінковий глікогеноліз, пригнічується синтез глікогену, сприяє глюконеогенезу (використовуються амінокислоти, виділяється азот, негативний баланс N). Оскільки гліколіз також пригнічується, глюкоза виділяється в кров.
Добовий ритм: На відміну від інсуліну, глюкагон демонструє незначні коливання значень концентрації в крові протягом доби.
Адреналін діє на печінку, жирові та м’язові клітини та збільшує (за допомогою β2-рецепторів) енергообмін. Глюкоза та вільні жирні кислоти забезпечуються розщепленням глікогену, розщепленням жиру (ліполіз через Я3-рецептори) та печінковим глюконеогенезом (через Я2-рецептори); рівень цукру в крові підвищується.
Підвищення рівня глюкози підтримується пригніченням вироблення інсуліну (через α2-рецептори) та вивільненням глюкагону (Я-адренорецептори). Адреналін сприяє глюконеогенезу та глікогенолізу (печінка) через α1 рецептори. У м’язах адреналін збільшує споживання глюкози.
Надзвичайні ситуації, стрес та емоційне перенапруження стимулюють викид адреналіну під дією симпатичної нервової системи. Гіпоглікемія стимулює нейрони гіпоталамусу активувати симпатичну нервову систему і, отже, катехоламінергічну контррегуляцію (мобілізація глюкози).
Вивільнення кортизолу - найважливішого глюкокортикоїду - стимулюється АКТГ (кортикотропіном) із передньої частини гіпофіза. Він підвищує рівень цукру в крові і перенаправляє приплив крові до працюючих м’язів при стресі (докладніше див. Там).
Активуючи внутрішньоклітинні рецептори, глюкокортикоїди призводять до розпаду білка в м’язах і стимулюють перетворення амінокислот у глюкозу (глюконеогенез) у печінці. Вони пригнічують засвоєння клітинами цукру і посилюють розпад тригліцеридів у жировій тканині, що підвищує рівень жирних кислот у крові.
Симптоми гіпоглікемії:
М'язи: слабкість
Мозок: Порушення концентрації, уповільнення, сплутаність свідомості, перепади настрою, порушення координації, порушення сну
при важкій гіпоглікемії (