Инсулин – гормон поджелудочной железы, снижающий уровень глюкозы крови. Он действует как ключ, «открывающий двери» для глюкозы внутрь клетки. Инсулин имеет важное значение для организма и ему посвящен отдельный раздел «Инсулин и его значение для организма».
Глюкагон, адреналин, кортизол, гормон роста – гормоны, повышающие уровень глюкозы крови. Подробней о каждом из них далее в статье.
У людей без сахарного диабета организм способен регулировать уровень глюкозы крови в узких пределах, примерно между 4 и 7 ммоль/л. Когда уровень глюкозы крови падает ниже 3,5 – 4,0 ммоль/л, человек чувствует себя плохо. Снижение уровня глюкозы крови влияет на все реакции, происходящие в организме, таким образом организм пытается сказать мозгу, что у него осталось мало глюкозы. Организм старается высвободить глюкозу из имеющихся у него источников, а также создать глюкозу из жиров и белков (схема 1).
Схема 1. Источник: Ragnar Hanas Type 1 Diabetes in Children and Adolescents
Мозг не может хранить глюкозу, поэтому он зависит от равномерной и непрерывной подачи глюкозы с током крови.
Мозг не может работать без адекватного снабжения его глюкозой.
Интересно, что мозгу не нужен инсулин для перемещения глюкозы внутрь клетки, он относится к «инсулиннезависимым» органам. На первый взгляд это может показаться нелогичным, однако, в ситуациях, когда в организме низкий уровень глюкозы, продукция инсулина останавливается, тем самым сохраняя глюкозу для наиболее важных органов, а именно для головного мозга. Но если организм и дальше не получит глюкозу (если человек голодает), то мозг адаптируется и будет использовать другой источник энергии, в основном кетоны.
Несмотря на то, что клетки головного мозга извлекают определенную энергию из кетонов, ее все равно меньше чем, когда они используют глюкозу.
С другой стороны, если у человека есть сахарный диабет и у него уровень глюкозы крови высокий, инсулиннезависимые клетки будут поглощать большое количество глюкозы, и в результате это приведет к их повреждению и, следовательно, нарушению функционирования органа в целом.
В то время как гормон инсулин снижает уровень глюкозы крови, группа гормонов (глюкагон, адреналин, кортизол, гормон роста) повышают его (схема 2). Низкий уровень глюкозы крови (гипогликемия) представляет собой серьезную угрозу для жизнедеятельности организма. Поэтому целая группа гормонов отвечает за повышение уровня глюкозы крови, также эта группа гормонов называется контринсулярными или контррегуляторными гормонами. А реакции организма, направленные на повышения уровня глюкозы крови, называются контррегуляторными реакциями. Помимо гормонов в контррегуляторных реакциях также участвует вегетативная нервная система.
Глюкагон — это гормон, вырабатываемый поджелудочной железой, а именно альфа-клетками островков Лангерганса.
1\AppData\Local\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image001.png» />
Одной из функций печени является хранение глюкозы. Когда в крови много глюкозы, например, после приема пищи, глюкоза под воздействием инсулина заходит в клетки печени и хранится в них в виде гликогена. Как деньги, которые вы кладете на счет в банке, когда у вас их много (Рис.1).
Рис.1. Источник: Ragnar Hanas Type 1 Diabetes in Children and Adolescents
Когда уровень глюкозы крови снижается, например, через несколько часов после еды или ночью, то начинает действовать глюкагон. Он разрушает гликоген до глюкозы, которая затем поступает в кровь. Также и вы можете снять деньги в банке, если настали тяжелые времена (рис. 2).
Рис. 2. Источник: Ragnar Hanas Type 1 Diabetes in Children and Adolescents
В течение дня человек ощущает чувство голода с интервалами примерно в 4 часа, в то время как в ночное время организм может находиться без пищи 8-10 часов. Это происходит потому, что ночью гликоген из печени под воздействием гормонов глюкагона и адреналина разрушается до глюкозы, которая поступает в кровь.
Людям с сахарным диабетом важно помнить, что если у них не будет запаса гликогена в печени, то глюкагон ночью не сможет повысить уровень глюкозы крови, следовательно, случится гипогликемия. Такое может возникнуть если вы не съели достаточное количество углеводов при занятиях спортом, и вашему организму пришлось тратить свои запасы гликогена днем. Также отсроченные гипогликемии (гипогликемии ночью) наступают после употребления алкоголя, так как алкоголь нейтрализует действие глюкагона.
Исследования показывают, что при сахарном диабете 1 типа не только снижается функция бета-клеток (производство инсулина), но также изменяется функция альфа-клеток. Нарушается способность поджелудочной железы производить адекватное количество глюкагона в ответ на гипогликемию. То есть наступает дисбаланс между инсулином и глюкагоном. В свою очередь, это приводит к нарушению контррегуляторного ответа на гипогликемию.
Также у людей с сахарным диабетом не снижается производство глюкагона, когда повышается уровень глюкозы крови. Это происходит потому, что инъекции инсулина делаются в подкожно-жировую клетчатку и к тому времени, когда инсулин дойдет до альфа-клеток поджелудочной железы, его концентрация будет низкой, и он не сможет подавить продукцию глюкагона. Следовательно, в дополнение к глюкозе, полученной из еды, в крови будет глюкоза из печени, полученная при распаде гликогена до глюкозы под воздействием глюкагона.
В настоящее время проходят исследования помпы, содержащие резервуары с инсулином и с глюкагоном, чтобы еще более точно имитировать уровень глюкозы крови у людей без сахарного диабета. В большей степени этот метод используется в исследованиях по разработке искусственной поджелудочной железы. Но есть и свои трудности, так как человеку с сахарным диабетом приходится контролировать не только введение инсулина, но и введение глюкагона, то есть создается в два раза больше проблем. Что, в свою очередь, может привести к синдрому эмоционального выгорания, снижению качества жизни и ухудшению гликемического контроля.
Инъекции глюкагона – это хорошее средство для купирования тяжелых гипогликемий. Тяжелая гипогликемия — это гипогликемия, потребовавшая помощи другого лица, а именно, если человек с сахарным диабетом потерял сознание, у него судороги или он не способен выпить или съесть продукты необходимые для купирования гипогликемии. Всем людям с сахарным диабетом на инсулинотерапии, а также их родственникам и друзьям необходимо иметь при себе глюкагон и знать, как им пользоваться.
Адреналин — гормон стресса, выделяемый надпочечниками (Рис.3).
Рис.3. Анатомическое расположение надпочечников и почек.
Адреналин повышает уровень глюкозы крови, прежде всего, за счет разрушения гликогена в печени. Концентрация адреналина повышается, когда организм подвергается воздействию стресса, лихорадки или при ацидозе (например, при диабетическом кетоацидозе). Адреналин также снижает поглощение глюкозы клетками организма. Это может показаться вам странным, пока вы не вспомните, что все реакции организма при гипогликемии направлены на сохранение любой доступной глюкозы для мозга.
Человеческое тело изначально было создано для проживания в каменном веке. Если человек сталкивался с мамонтом или другим диким зверем, то у него оставалось два варианта бороться или бежать (рис 4). В обоих случаях дополнительное топливо, в виде глюкозы, было необходимо для организма. В нашем нынешнем образе жизни адреналин также выделяется, когда мы переживаем или испытываем страх. Но, по большей части, наши страхи вызваны пугающими новостями из телевизора или интернета, а они не требуют прилива дополнительной физической силы.
Рис. 4. Охота на оленя. Вальторта artyx.ru
У людей без сахарного диабета при возникновении стрессовой ситуации повышается продукция инсулина и уровень глюкозы остается в норме. А вот у людей с сахарным диабетом сложнее спрогнозировать реакцию уровня глюкозы крови на стресс. Так как у разных людей разный уровень стрессоустойчивости и в принципе разные обстоятельства вызывают страх. Следовательно, к коррекции доз инсулина надо подходить индивидуально.
Когда у человека с сахарным диабетом гипогликемия, то секреция адреналина может поднять уровень глюкозы крови, стимулируя распад гликогена в печени, но в тоже время адреналин вызывает повышенное потоотделение, беспокойство и сердцебиение, то есть симптомы гипогликемии.
Адреналин также стимулирует распад жиров до свободных жирных кислот, из которых могут создаваться кетоны в печени.
Кортизол является еще одним важным гормоном, который высвобождается надпочечниками (рис.3) в ответ на стресс и влияет на многие функции в организме, в том числе повышает уровень глюкозы крови.
Кортизол повышает уровень глюкозы крови путем синтеза глюкозы из белков (этот процесс называется глюконеогенез) и уменьшения поглощения глюкозы клетками организма. Кортизол также способствует расщеплению жиров до свободных жирных кислот, из которых могут создаваться кетоны.
Гормон роста вырабатывается в гипофизе, который находится чуть ниже головного мозга (Рис. 5).
Рис.5. Источник: Ragnar Hanas Type 1 Diabetes in Children and Adolescents
Главной функцией гормона роста является стимуляция роста. Также он повышает уровень глюкозы крови путем снижения захвата глюкозы клетками организма. Гормон роста приводит к увеличению мышечной ткани и повышению распада жиров.
В период полового созревания, когда подростки быстро растут, у них вырабатывается большое количество гормона роста, следовательно, это приводит к повышению потребности в инсулине.
источник
Гормональная регуляция энергетического метаболизма
Действие гормонов, влияющих на энергетический метаболизм можно увидеть при определении некоторых биохимических показателей. Например, концентрации глюкозы в крови. Гормоны делят на:
1. Повышающие уровень глюкозы в крови;
2. Понижающие уровень глюкозы в крови.
Ко второй группе относится только ИНСУЛИН.
Также гормоны можно разделить на ГОРМОНЫ ПРЯМОГО ДЕЙСТВИЯ на энергетический метаболизм и ГОРМОНЫ КОСВЕННОГО ДЕЙСТВИЯ.
Основные механизмы действия инсулина:
1. Инсулин повышает проницаемость плазматических мембран для глюкозы. Этот эффект инсулина является главным лимитирующим звеном метаболизма углеводов в клетках.
2. Инсулин снимает тормозящее действие глюкокортикостероидов на гексокиназу.
3. На генетическом уровне инсулин стимулирует биосинтез ферментов метаболизма углеводов, в том числе ключевых ферментов.
4. Инсулин в клетках жировой ткани ингибирует триглицеридлипазу — ключевой фермент распада жиров.
Регуляция секреции инсулина в кровь происходит с участием нейро-рефлекторных механизмов. В стенках кровеносных сосудов есть особые хеморецепторы, чувствительные к глюкозе. Повышение концентрации глюкозы в крови вызывает рефлекторную секркцию инсулина в кровь, глюкоза проникает в клетки и ее концентрация в крови снижается.
Остальные гормоны вызывают повышение концентрации глюкозы в крови.
Относится к белково-пептидным гормонам. Обладает мембранным типом взаимодействия с клеткой-мишенью. Эффект оказывает через аденилатциклазную систему.
1. Вызывает повышение активности гликоген-фосфорилазы. В результате ускоряется распад гликогена. Так как глюкагон оказывает эффект только в печени то можно сказать, что он «гонит глюкозу из печени».
2. Понижает активность гликоген-синтетазы, замедляя синтез гликогена.
3. Активирует липазу в жировых депо.
Имеет рецепторы во многих тканях, а механизмы действия у него такие же, как у глюкагона.
1. Ускоряет распад гликогена.
2. Замедляет синтез гликогена.
Относятся к стероидным гормонам, поэтому обладают внутриклеточным типом взаимодействия с клеткой-мишенью. Проникая в клетку-мишень, они взаимодействуют с клеточным рецептором и обладают следующими эффектами:
1. Ингибируют гексокиназу — таким образом они замедляют утилизацию глюкозы. В результате концентрация глюкозы в крови возрастает.
2. Данные гормоны обеспечивают процесс гликонеогенеза субстратами.
3. На генетическом уровне усиливают биосинтез ферментов катаболизма белков.
Гормоны косвенного действия
1. Усиливает выделение глюкагона, поэтому наблюдается ускорение распада гликогена.
2. Вызывает активацию липолиза, поэтому способствует утилизации жира в качестве источника энергии.
ЙОДСОДЕРЖАЩИЕ ГОРМОНЫ ЩИТОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗЫ.
Это гормоны — производные аминокислоты тирозина. Обладают внутриклеточным типом взаимодействия с клетками-мишенями. Рецептор Т3/Т4 находится в ядре клетки. Поэтому эти гормоны усиливают биосинтез белков на уровне транскрипции. Среди этих белков — окислительные ферменты, в частности разнообразные дегидрогеназы. Кроме того, они стимулируют синтез АТФаз, т.е. ферментов, которые разрушают АТФ. Для процессов биоокисления требуются субстраты — продукты окисления углеводов и жиров. Поэтому при увеличении продукции этих гормонов наблюдается усиление распада углеводов и жиров. Гиперфункция щитовидной железы называется Базедова болезнь или тиреотоксикоз. Один из симптомов этого заболевания — понижение массы тела. Для этого заболевания характерно повышение температуры тела. В опытах in vitro наблюдается разобщение митохондриального окисления и окислительного фосфорилирования при высоких дозах этих гормонов.
Регуляция углеводного обмена осуществляется при участии очень сложных механизмов, которые могут оказывать влияние на индуцирование или подавление синтеза различных ферментов углеводного обмена либо способствовать активации или торможению их действия. Инсулин, катехоламины, глюкагон, соматотропный и стероидные гормоны оказывают различное, но очень выраженное влияние на разные процессы углеводного обмена. Так, например, инсулин способствует накоплению в печени и мышцах гликогена, активируя фермент гликогенсинтетазу, и подавляет гликогенолиз и глюконеогенез. Антагонист инсулина — глюкагон стимулирует гликогенолиз. Адреналин, стимулируя действие аденилатциклазы, оказывает влияние на весь каскад реакций фосфоролиза. Гонадотропные гормоны активируют гликогенолиз в плаценте. Глюкокортикоидные гормоны стимулируют процесс глюконеогенеза. Соматотропный гормон оказывает влияние на активность ферментов пентозофосфатного пути и снижает утилизацию глюкозы периферическими тканями. В регуляции глюконеогенеза принимают участие ацетил-КоА и восстановленный никотинамидадениндинуклеотид. Повышение содержания жирных кислот в плазме крови тормозит активность ключевых ферментов гликолиза. В регуляции ферментативных реакций углеводного обмена важную цель играют ионы Са2+, непосредственно или при участии гормонов, часто в связи с особым Са2+-связывающим белком — кальмодулином. В регуляции активности многих ферментов большое значение имеют процессы их фосфорилирования — дефосфорилирования. В организме существует прямая связь между углеводным обменом и обменом белков, липидов и минеральных веществ.
Пути регуляции метаболизма углеводов крайне разнообразны. На любых уровнях организации живого организма обмен углеводов регулируется факторами, влияющими на активность ферментов, участвующих в реакциях углеводного обмена. К этим факторам относятся концентрация субстратов, содержание продуктов (метаболитов) отдельных реакций, кислородный режим, температура, проницаемость биологических мембран, концентрация коферментов, необходимых для отдельных реакций, и т.д
Современная схема пентозофосфатного пути окисления углеводов, отражающая его связь с гликолизом (по Херсу).
1 — транскетолаза; 2 — трансальдолаза; 3 — альдолаза; 4 — фосфофруктокиназа; 5 — фруктозо-1,6-бисфосфатаза; 6 — гексокиназа; 7 — глюкозофосфатизомераза; 8 — триозофосфатизомераза; 9 -глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа; 10 — 6-фосфоглюконолактоназа; 11 — 6-фосфоглюконатдегид-рогеназа; 12 — изомераза; 13 — эпимераза; 14 — лактатдегидрогеназа.
Десять реакций гликолиза протекают в цитозоле.
Гликолитический путь играет двоякую роль: приводит к генерированию АТФ в результате распада глюкозы, и он же поставляет строительные блоки для синтеза клеточных компонентов. Реакции гликолитического пути в физиологических условиях легкообратимы, кроме реакций, катализируемых гексокиназой, фосфофруктокиназой и пируват-киназой. Фосфофруктокиназа – наиболее важный регуляторный элемент (фермент) в процессе гликолиза, ингибируется высокими концентрациями АТФ и цитрата и активируется АМФ.
Скорость цикла трикарбоновых кислот зависит от потребности в АТФ. Высокий энергетический заряд клетки понижает активность цитратсинтазы, изоцитратдегидрогеназы и α-кетоглутаратдегидрогеназы. Еще один важный регуляторный момент – необратимое образование ацетил-КоА из пи-рувата. В результате пентозофосфатного пути происходит генерирование НАДФН и рибозо-5-фосфата в цитозоле. НАДФН участвует в восстановительных биосинтезах, а рибозо-5-фосфат используется в синтезах РНК, ДНК и нуклеотидных коферментов.
Взаимодействие гликолитического и пентозофосфатного путей обеспечивает возможность постоянного приспособления концентраций НАДФН, АТФ и строительных блоков, например рибозо-5-фосфата и пирувата, для удовлетворения потребностей клеток.
Наконец, глюконеогенез и гликолиз регулируются реципрокно, так что, если активность одного из путей относительно понижается, то активность другого пути повышается.
У человека на всех стадиях синтеза и распада углеводов регуляция углеводного обмена осуществляется при участии ЦНС и гормонов.
Например, установлено, что концентрация глюкозы (норма 4,4 – 6,1 ммоль/л) в крови ниже 3,3–3,4 ммоль/л (60–70 мг/100 мл) приводит к рефлекторному возбуждению высших метаболических центров, расположенных в гипоталамусе. В регуляции углеводного обмена особая роль принадлежит высшему отделу ЦНС – коре большого мозга. Наряду с ЦНС важное влияние на содержание глюкозы оказывают гормональные факторы, т.е. регуляции уровня глюкозы в крови осуществляется ЦНС через ряд эндокринных желез .
Нормальный уровень глюкозы в крови составляет 3,5 – 5,55 ммоль.
Гипогликемия– это снижение уровня глюкозы в крови. Различают физиологическую и патологическую гипогликемию.
Причины физиологической гипогликемии:
1) физический труд (повышенные затраты)
2) беременность и лактация
Причины патологической гипогликемии:
1) нарушение депонирования глюкозы в печени
2) нарушение всасывания углеводов в ЖКТ
3) нарушение мобилизации гликогена
6) приём в– ганглиоблокаторов
Гипергликемия– это повышение уровня глюкозы в крови.
2) избыток контринсумерных гормонов, которые препятствуют утилизации глюкозы мышечной тканью и одновременно стимулируют глюконеогенез
5) расстройство мозгового кровообращения
6) заболевания печени воспалительного или дегенеративного характера
Уровень глюкозы в крови является одним из гомеостатических параметров. Регуляция уровня глюкозы в крови – это сложный комплекс механизмов, обеспечивающий постоянство энергетического гомеостаза для наиболее жизненно важных органов (мозг, эритроциты). Глюкоза – главный и едва не единственный субстрат энергетического обмена. Существует два механизма регуляции:
Постоянный (через гормональное влияние)
Срочный механизм срабатывает практически всегда при действии на организм любых экстремальных факторов. Он осуществляется по классической модели (через зрительный анализатор воспринимается информация об опасности. Возбуждение из одного очага в коре распространяется по всем зонам коры. Затем возбуждение передаётся на гипоталамус, где находится центр симпатической нервной системы. По спинному мозгу импульсы поступают в симпатический ствол и по постганглионарным волокнам к коре надпочечников. При этом происходит выброс адреналина, который запускает аденилатциклазный механизм мобилизации гликогена).
Срочный механизм поддерживает стабильную гликемию на протяжении 24 часов. В дальнейшем запас гликогена уменьшается и уже спустя 15 – 16 часов подключается постоянный механизм, в основе которого лежит глюконеогенез. После истощения запасов гликогена, возбуждённая кора продолжает посылать импульсы в гипоталамус. Отсюда выделяются либерины, которые с током крови заносятся переднюю долю гипофиза, которая, в свою очередь, синтезирует в кровоток СТГ, АКТГ, ТТГ, которые в свою очередь стимулируют выброс трийодтиронина и тиреотропина. Эти гормоны стимулируют липолиз. Тиреотропные гормоны активируют протеолиз, в результате чего образуются свободные аминокислоты, которые как и продукты липолиза используются как субстраты глюконеогенеза и цикла трикарбоновых кислот.
В ответ на повышение уровня глюкозы в крови, происходит выброс инсулина, однако вследствие того, что жирные кислоты и выделяемые гормоны выключают гликолиз в мышечной ткани, потребление глюкозы мышцами не происходит, вся глюкоза сохраняется для мозга и эритроцитов.
В условиях длительного воздействия отрицательных факторов на организм (постоянный стресс) может возникнуть дефицит инсулина, что является одной из причин сахарного диабета.
Повышение уровня глюкозы (гипергликемия):
Физиологический подъем уровня глюкозы – психоэмоциональный стресс, усиленная физическая нагрузка, «боязнь белого халата»);
Болезни поджелудочной железы, характеризующиеся стойким или временным снижением продукции инсулина (панкреатит, гемохроматоз, муковисцидоз, онкозаболевания железы)
Заболевания эндокринных органов (акромегалия и гигантизм, синдром Иценко-Кушинга, феохромацитома, тиреотоксикоз, соматостатинома)
Прием лекарственных препаратов: тиазиды, кофеин, эстрогены, глюкокортикостероиды.
Понижение уровня глюкозы (гипогликемия):
Длительное голодание, запой, усиленная физическая нагрузка, лихорадка;
Нарушение со стороны ЖКТ: перистальтическая дисфункция, мальабсорбция, гастроэнтеростома, постгастроэктомия;
Нарушения со стороны поджелудочной железы: онкозаболевания, дефицит глюкагона(поражение альфа-клеток островков Лангенгарска);
Нарушения со стороны эндокринных органов: адреногенитальный синдром, болезнь Аддисона, гипотиреоз, гипопитуитаризм;
Нарушение в ферментативной системе: гликогенозы, нарушение толерантности к фруктозе, галактоземия;
Нарушение печеночных функций: гепатиты различной этиологии, гемохроматоз, цирроз;
Онкозаболевания: печени, желудка, надпочечников, фибросаркома;
Прием лекарственных средств: анаболические стероиды, психоактивные вещества, неселективные бета-адреноблокаторы. Передозировка: салицилаты, алкоголь, мышьяк, хлороформ, антигистаминные препараты.
источник
Гормоны, повышающие концентрацию глюкозы в крови, называются гипергликемическими, к ним относятся: глюкагон, катехоламины, глюкокортикосте-роиды и соматотропин (соматотропный гормон). Гормоны, снижающие концентрацию глюкозы в крови, называются гипогликемическими. Гипогликемическим гормоном является инсулин. Гипергликемические гормоны повышают глюкозу крови за счет усиления распада гликогена печени и стимуляции ГНГ. Инсулин снижает глюкозу крови благодаря: 1) увеличению проницаемости клеточных мембран для глюкозы; 2) ингибированию процессов, поставляющих глюкозу (ГНГ, распад гликогена печени); 3) усилению процессов, использующих глюкозу (гликолиз, синтез гликогена, ПФП. синтез жира).
Патологии углеводного обмена
Среди патологий углеводного обмена можно выделить такие, причиной которых является наследственная или приобретенная недостаточность ферментов. К таким болезням относятся дисахаридозы, гликогенозы, агликогенозы, галактоземия.
Дисахаридозы вызваны недостаточностью дисахаридаз. При этом возникает непереносимость отдельных видов углеводов, например лактозы. Дисахариды подвергаются действию ферментов микрофлоры кишечника. При этом образуются кислоты и газы. Симптомами дисахаридозов являются метеоризм, понос.
Гликогенозы. В этом случае нарушен распад гликогена. Гликоген накапливается в клетках в больших количествах, что может привести к их разрушению. Клинические симптомы: увеличение размеров печени, мышечная слабость, гипогликемия натощак. Известно несколько типов гликогенозов. Они могут быть вызваны недостаточностью глюкозо-6-фосфатазы, фосфорилазы или g-ами-лазы.
Агликогенозы вызываются недостаточностью ферментов, участвующих в синтезе гликогена. В результате нарушается синтез гликогена и снижается его содержание в клетках. Симптомы: резкая гипогликемия натощак, особенно после ночного перерыва в кормлении. Гипогликемия приводит к отставанию в умственном развитии. Больные погибают в детском возрасте.
Галактоземия возникает при отсутствии гена, отвечающего за синтез уридилтрансферазы – ключевого фермента унификации галактозы. В результате в тканях накапливается галактоза и галактозо-1-фосфат, вызывая повреждение головного мозга и печени, а также помутнение хрусталика (катаракту). Свободная галактоза у таких больных в больших количествах обнаруживается в крови. Для лечения используется диета без молока и молочных продуктов.
Другим видом патологий углеводного обмена является нарушение гомеостаза глюкозы, которое характеризуется гипер- или гипогликемией.
Гипергликемия — это повышение концентрации глюкозы в крови. Причиныгипергликемии:1) алиментарная (пищевая); 2) сахарный диабет (возникает при недостатке инсулина); 3) патология ЦНС (менингит, энцефалит); 4) стресс; 5) избыток гипергликемических гормонов; 6) повреждение островков поджелудочной железы (панкреатит, кровоизлияния). Невысокая и кратковременная гипер-гликемия не опасна. Длительная гипергликемия приводит к истощению запасов инсулина (что является одной из причин сахарного диабета), потере воды тканями, поступлению ее в кровь, увеличению кровяного давления, увеличению диуреза. Гипергликемия в 50-60 ммоль/л может привести к гиперосмолярной коме.
Длительная гипергликемия приводит к неферментативному гликозилированию белков плазмы крови, эритроцитов, кровеносных сосудов, почечных канальцев, нейронов, хрусталика, коллагена. Это изменяет их свойства, что является причиной тяжелых осложнений: тканевых гипоксий, склерозирования сосудов, катаракты, почечной недостаточности, нарушения нервной проводимости, снижения срока жизни эритроцитов и т.д.
Гипогликемия—это снижение концентрации глюкозы в крови.
Причины гипогликемии: 1) пищевая; 2) усиленное использование глюкозы (при тяжелой мышечной работе); 3) патология ЖКТ (воспалительные процессы); 4) патология печени; 5) патология ЦНС; 6) недостаток гипергликемических гормонов; 7) избыток инсулина (опухоль поджелудочной железы, передозировка инсулина).Гипогликемия очень опасна, так как приводит к гипогликемической коме.
Раздел 3. Лабораторно-практические занятия
Дата добавления: 2015-07-13 ; Просмотров: 645 ; Нарушение авторских прав? ;
источник
Нервная регуляция концентрации глюкозы в крови выражается в положительном влиянии n.vagus на секрецию инсулина и тормозящем влиянии на этот процесс симпатической иннервации. Кроме этого, выделение адреналина в кровь подвержено симпатическим влияниям.
Основными факторами гормональной регуляции являются глюкагон, адреналин,
глюкокортикоиды, соматотропный гормон с одной стороны, и инсулин с другой. Инсу-
лин является единственным гормоном организма, действие которого нацелено на снижение уровня глюкозы крови. При его влиянии глюкозу поглощают мышцы и жировая ткань. Все остальные гормоны увеличивают гликемию, влияя на печень.
Повышение ГлюТ 4-зависимого транспорта
Активация гликогенолиза в печени
Усиление синтеза гликогена
Активация гликогенолиза в печени
Активация гликолиза и ЦТК
Уменьшение проницаемости мембран для
Снижение концентрации глюкозы крови инсулином достигается следующими путями:
переход глюкозы в клетки – активация белков-транспортеров ГлюТ 4 на цитоплаз-
вовлечение глюкозы в гликолиз – повышение синтеза глюкокиназы – фермента,
получившего название «ловушка для глюкозы», стимуляция синтеза других ключевых
ферментов гликолиза – фосфофруктокиназы, пируваткиназы,
o увеличение синтеза гликогена – активация гликогенсинтазы и стимуляция ее синтеза, что облегчает превращение излишков глюкозы в гликоген,
o активация пентозофосфатного пути – индукция синтеза глюкозо-6-фосфат-
дегидрогеназы и 6-фосфоглюконатдегидрогеназы,
o усиление липогенеза – вовлечение глюкозы в синтез триацилглицеролов (см «Липиды», «Синтез триацилглицеролов»).
Многие ткани совершенно нечувствительны к действию инсулина, их называют инсулиннезависимыми . К ним относятся нервная ткань, стекловидное тело, хрусталик, сетчатка, клубочковые клетки почек, эндотелиоциты, семенники и эритроциты.
Глюкагон повышает содержание глюкозы крови:
o увеличивая мобилизацию гликогена через активацию гликогенфосфорилазы,
o стимулируя глюконеогенез – повышение работы ферментов пируваткарбоксилазы, фосфоенолпируват-карбоксикиназы, фруктозо-1,6-дифосфатазы.
Адреналин вызывает гипергликемию:
o активируя мобилизацию гликогена – стимуляция гликогенфосфорилазы,
Глюкокортикоиды повышают глюкозу крови o за счет подавления перехода глюкозы в клетку,
o стимулируя глюконеогенез – увеличивают синтез ферментов пируваткарбоксилазы, фосфоенолпируват-карбоксикиназы, фруктозо-1,6-дифосфатазы.
источник
Регулирование обмена глюкозы включает в себя поддержание ее уровня в определенных пределах на фоне динамического поступления из внешней среды и постоянной утилизации клетками организма.
Этот углевод является ключевым в метаболических процессах, в ходе ее превращений в конечном итоге выделяется около 40 молекул АТФ.
У здорового взрослого человека концентрация данного моносахарида в крови находится в пределах от 3.3 ммоль/л до 5.5 ммоль/л, но в течение суток могут наблюдаться значительные колебания. Связано это с физической активностью, режимом питания, возрастом и множеством других факторов.
Как же проходит регулирование концентрации глюкозы? Какой гормон отвечает за уровень сахара в крови? Ответить на эти вопросы пытается целый раздел медицинской науки.
Так, достоверно установлено, что общеизвестный инсулин является всего лишь одной скрипкой в огромном метаболическом оркестре. Существует несколько сотен пептидов, которые определяют скорость метаболических процессов и интенсивность поглощения сахаров.
Так называемые контринсулярные гормоны, это биологически активные вещества, которые поддерживают нормальную концентрацию глюкозы крови между приемами пищи и во время повышенных метаболических запросов (активный рост, физические упражнения, болезнь).
Среди наиболее весомых гормонов можно выделить:
В 21 веке отпала необходимость убегать от дикого медведя или охотиться, для того чтобы не умереть с голоду.
Полки супермаркетов ломятся от легкодоступных углеводов.
В то же время в организме существует только один эффективный путь снижения уровня глюкозы ― инсулин.
Таким образом, наша гипогликемическая система не справляется с повышенной нагрузкой. Именно поэтому сахарный диабет стал настоящей бедой современности.
Инсулин – ключевой гормон в регуляции метаболизма глюкозы. Вырабатывается бета-клетками, которые расположены в островках Лангерганса поджелудочной железы.
Инсулин выбрасывается в кровоток, когда повышается концентрация глюкозы в крови по механизму так называемой обратной связи. Этот гормон стимулирует клетки печени превращать моносахара в гликоген и запасать его в виде высокоэнергетического субстрата.
Выработка инсулина поджелудочной
Около 2/3 тканей организма относятся к категории так называемых инсулинозависимых. Это значит, что глюкоза не может попасть в клетки без посредничества этого гормона.
Когда инсулин связывается с рецепторами GLUT 4, открываются специфические каналы, и активируются белки-переносчики. Таким образом, глюкоза заходит в клетку, и начинается ее превращение, конечными субстратами которого являются вода, углекислый газ и молекулы АТФ.
Сахарный диабет ― это болезнь, в основе которой лежит недостаточность секреции инсулина поджелудочной железой, в результате чего глюкоза не может попасть в клетки. Повышенная концентрация сахара оказывает токсическое влияние на ткани, вызывая характерные осложнения в виде диабетической ангио и нейропатии.
На сегодняшний день не придумано эффективных способов лечения этой болезни, кроме как заместительной терапии инсулином, суть которой заключается в периодическом введении этого гормона с помощью шприца или специальной помпы.
Если уровень глюкозы снижается до опасных значений (в течение физической нагрузки или болезни) альфа-клетки поджелудочной железы начинают вырабатывать глюкагон, гормон который активирует в печени процессы распада гликогена, таким образом, повышая концентрацию сахара в крови.
Этот метаболический путь называется гликогенолизом. Глюкагон препятствует развитию гипогликемических состояний в промежутках между приемами пищи, важно отметить, что его роль сохраняется до тех пор, пока в печени существуют запасы гликогена.
Фармакологическая промышленность выпускает этот гормон в виде раствора для инъекций. Вводится при тяжелой гипогликемической коме.
В зарубежной литературе часто называется эпинефрином.
В норме вырабатывается надпочечниковыми железами и некоторыми нервными волокнами.
Играет важную роль в защитно-адаптивных реакциях, увеличивая кровоток в мышцах, стимулируя сердечный выброс и повышая концентрацию глюкозы в крови.
Как медицинский препарат используется для лечения множества неотложных состояний: острая остановка кровообращения, анафилаксия, носовые кровотечения. Может быть рекомендован для купирования приступа бронхоспазма, а также при гипогликемических состояниях.
Кортизол – стероидный гормон, который вырабатывается надпочечниками в ответ на стимуляцию гипоталамо-гипофизарной системы.
Проникает через клеточную мембрану и действует непосредственно на ядро. Таким образом реализуется его влияние на транскрипцию генетического материала и регулирование метаболических процессов.
В ответ на различные экзогенные и эндогенные стимулы, в том числе при снижении уровня сахара в крови, запускает процесс глюконеогенеза. Суть его заключается в превращении белков и жиров в глюкозу с образованием энергии в виде АТФ. При этом подавляется синтез инсулина, что может стать причиной атрофии бета-клеток поджелудочной железы и развития стероидного сахарного диабета.
В трансплантологии назначается с целью подавления аутоиммунных процессов. Несмотря на все положительные стороны, нежелательное контринсулярное действие может стать причиной ряда побочных эффектов.
Вырабатывается и накапливается в передней доле гипофиза.
По своей природе соматостатин является контринсулярным (стрессовым), а это значит, что при определенных стимулах повышает концентрацию глюкозы и триглицеридов в крови.
Любопытно, что соматостатин в 1980 году был запрещен для использования у спортсменов, так как после его приема наблюдается выраженное повышение выносливости и мышечной силы.
Щитовидная железа вырабатывает два гормона ― тироксин и трийодтиронин. Для их синтеза необходим йод. Действуют практически на все ткани организма, стимулируя процессы роста и регенерации.
Увеличивают концентрацию глюкозы и триглицеридов.
В конечном итоге начинается активный распад питательных веществ с избыточным образованием энергии. В клинической практике состояние повышенной функции щитовидной железы называется тиреотоксикозом. Проявляется в виде тахикардии, гипертермии, артериальной гипертензии, похудения, тремора конечностей и раздражительности.
Гипотиреоз имеет противоположные симптомы, такие как избыточный вес, гипогликемия, сниженная температура тела, замедление мыслительных процессов. Для лечения используется заместительная терапия тироксином.
Пятерка основных факторов, влияющих на уровень сахара в крови:
Сахарный диабет ― это нарушение утилизации не только глюкозы, это поломка в метаболическом каскаде белков, жиров и микроэлементов. Так, например, когда моносахара не могут попасть в клетку, она посылает сигнал о том, что голодает.
Начинается активный распад жировой ткани, повышение уровня триглицеридов и кетоновых тел, которые в конечном итоге вызывают интоксикацию (диабетический кетоацидоз). Если человека беспокоит постоянная жажда, повышенный аппетит, увеличение суточного диуреза, это весомый повод обратиться к эндокринологу.
- Стабилизирует уровень сахара надолго
- Восстанавливает выработку инсулина поджелудочной железой
Узнать больше. Не является лекарственным средством. —>
источник
В организме каждого диабетика существуют определенные гормоны при сахарном диабете, которые помогают поддерживать нормальный уровень глюкозы в крови. К ним относятся инсулин, адреналин, глюкагон, гормон роста, кортизол.
Инсулин является гормоном, который вырабатывает поджелудочная железа, он позволяет своевременно снизить количество глюкозы и предотвратить нарушение в организме. В случае недостатка гормона инсулина в организме содержание глюкозы начинает резко возрастать, из-за чего развивается тяжелое заболевание под названием сахарный диабет.
За счет глюкагона, адреналина, кортизола и гормона роста показатели сахара в крови повышаются, это позволяет нормализовать уровень глюкозы в случае возникновения гипогликемии. Таким образом, регулирующим веществом при диабете считается инсулин — гормон понижающий уровень сахара в крови.
Организм здорового человека умеет регулировать показатели сахара в крови в небольших пределах между 4 и 7 ммоль/литр. Если у пациента наблюдается снижение уровня глюкозы до 3.5 ммоль/литр и ниже, человек начинает себя чувствовать очень плохо.
Пониженный показатель сахара оказывает прямое влияние на все функции организма, это своеобразная попытка донести мозгу информацию о снижении и острой нехватке глюкозы. В случае уменьшения сахара в организме в поддержании баланса начинают участвовать все возможные источники глюкозы.
В частности, глюкоза начинает формироваться из белков и жиров. Также необходимые вещества поступают в кровь из продуктов питания, печени, где сахар хранится в виде гликогена.
- Несмотря на то, что мозг является инсулиннезависимым органом, он не может полноценно функционировать без регулярного снабжения его глюкозой. При низком уровне сахара в крови выработка инсулина приостанавливается, это необходимо для того, чтобы сохранить глюкозу для головного мозга.
- При длительном отсутствии необходимых веществ мозг начинает адаптироваться и использовать иные источники энергии, чаще всего ими выступают кетоны. Между тем данной энергии может оказаться недостаточно.
- Совсем иная картина возникает при диабете и высоком уровне глюкозы в крови. Инсулиннезависимые клетки начинают активно поглощать избыточное количество сахара, из-за чего повреждаются и человека может развиваться сахарный диабет.
Если инсулин помогает понизить показатели сахара, то кортизол, адреналин, глюкагон, гормон роста их увеличивают. Как и высокий уровень глюкозы, пониженные данные являются серьезной угрозой для всего организма, у человека развивается гипогликемия. Таким образом, каждый гормон в крови регулирует уровень глюкозы.
Также в процессе нормализации гормональной системы принимает участие вегетативная нервная система.
Выработка гормона глюкагона происходит в поджелудочной железе, его синтезируют альфа-клетки островков Лангерганса. Повышение показателей сахара в крови с его участием происходит путем высвобождения глюкозы из гликогена в печени, также глюкагон активирует получение глюкозы из белка.
Как известно, печень выступает в качестве места хранения сахара. При превышении уровня глюкозы в крови, например, после еды, глюкоза при помощи гормона инсулина оказывается в клетках печени и остается там в форме гликогена.
Когда уровень сахара становится низкий и его не хватает, например, в ночное время, в работу вступает глюкагон. Он начинает разрушать гликоген до глюкозы, которая после оказывается в крови.
- На протяжении суток чувство голода у человека наступает примерно через каждые четыре часа, между тем ночью организм способен обходиться без еды на протяжении более восьми часов. Это связано с тем, что в ночной период времени происходит разрушение гликогена из печени до глюкозы.
- При сахарном диабете необходимо не забыватьвосполнять запас данного вещества, в противном случае глюкагон не сможет увеличить показатели сахара в крови, что приведет к развитию гипогликемии.
- Подобная ситуация нередко возникает, если диабетик не съел необходимое количество углеводов, занимаясь активным спортом днем, в результате этого весь запас гликогена был истрачен в дневное время. В том числе гипогликемия может наступать. Если человек накануне употреблял алкогольные напитки, так как они нейтрализуют активность глюкагона.
Согласно проведенным исследованиям, при диагнозе сахарный диабет первого типа не только понижается выработка инсулина бета-клетками, но и изменяется работа альфа-клеток. В частности, поджелудочная железа не способна произвести нужный уровень глюкагона при недостаточности глюкозы в организме. В результате нарушается воздействие гормона инсулина и глюкагона.
В том числе у диабетиков не уменьшается выработка глюкагона при повышении показателей сахара в крови. Связано это с тем, что инсулин вводят подкожно, он медленно идет до альфа-клеток, из-за чего концентрация гормона постепенно снижается и не может остановить выработку глюкагона. Таким образом, кроме глюкозы из продуктов питания в кровь поступает сахар из печени, полученный в процессе распада.
Всем диабетикам важно иметь всегда под рукой снижающий глюкагон и уметь им пользоваться в случае гипогликемии.
Адреналин выступает гормоном стресса, который выделяют надпочечники. Он способствует повышению показателей сахара в крови путем разрушения гликогена в печени. Повышение концентрации адреналина происходит при стрессовых ситуациях, лихорадочном состоянии, ацидозе. Данный гормон также помогает снизить степень поглощения глюкозы клетками организма.
Увеличение концентрации глюкозы происходит за счет выхода сахара из гликогена в печени, запуска выработки глюкозы из пищевого белка, понижения ее поглощения клетками организма. Адреналин при гипогликемии способен вызывать симптомы в виде дрожи, сердцебиения, повышения потоотделения.Также гормон способствует распаду жиров.
Изначально природой было заведено, что выработка гормона адреналина происходила при встрече с опасностью. Древнему человеку требовалась дополнительная энергия для борьбы во зверем. В современной жизни выработка адреналина происходит обычно во время переживания стресса или страха из-за получения плохих новостей. В связи с этим дополнительная энергия человеку в такой ситуации не требуется.
- У здорового человека во время стресса начинает активно вырабатываться инсулин, благодаря чему показатели сахара остаются в норме. У диабетиков же не просто остановить развивающееся волнение или страх. При сахарном диабете не хватает инсулина, по причине этого появляется риск развития тяжелых осложнений.
- При гипогликемии у диабетика повышенная выработка адреналина поднимает уровень сахара в крови и стимулирует распад гликогена в печени. Между тем гормон повышает потоотделение, вызывает усиленное сердцебиение и чувство беспокойства. Также адреналин расщепляет жиры до образования свободных жирных кислот, из них в будущем образуются кетоны в печени.
Кортизол – это весьма важный гормон, который высвобождают надпочечники в момент возникновения стрессовой ситуации и способствует повышению концентрации глюкозы в крови.
Увеличение уровня сахара происходит за счет усиления выработки глюкозы из белков и понижения ее поглощения клетками организма. Также гормон расщепляет жиры до образования свободных жирных кислот, из которых образуются кетоны.
При хронически высоком уровне кортизола у диабетика наблюдается повышенная возбудимость, депрессия, пониженная потенция, проблемы с кишечником, учащенный пульс, бессонница, человек быстро стареет, набирает вес.
- При повышенных показателях гормона сахарный диабет возникает незаметно и развиваются всевозможные осложнения. Кортизол два раза увеличивает концентрацию глюкозы – сначала путем снижении выработки инсулина, па после запуском распада мышечных тканей до глюкозы.
- Одним из симптомов высокого уровня кортизола является постоянное ощущение чувства голода и желание поесть сладкого. Между тем это становится причиной переедания и набора лишнего веса. У диабетика появляются жировые отложения в области живота, снижается уровень тестостерона. В том числе данные гормоны понижают иммунитет, что весьма опасно для больного человека.
Из-за того, что при активности кортизола организм функционирует на пределе, значительно повышается риск того, что у человека может развиться инсульт или случиться сердечный приступ.
Дополнительно гормон понижает усвоение организмом коллагена и кальция, что становится причиной хрупких костей и замедленного процесса регенерации костных тканей.
Выработка гормона роста происходит в гипофизе, который располагается рядом с головным мозгом. Основная его функция заключается в стимуляции роста, также гормон может повышать показатели сахара в крови за счет понижения поглощения глюкозы клетками организма.
Гормон роста увеличивает мышечную массу и повышает распад жиров. Особенно активная выработка гормона происходит у подростков, когда они начинают быстро расти и происходит половое созревание. Именно в этот момент у человека повышается потребность в инсулине.
В случае длительной декомпенсации сахарного диабета у пациента может наблюдаться задержка в физическом развитии. Связано это с тем, что в постнатальный период гормон роста выступает в качестве основного стимулятора выработки соматомединов. У диабетиков в этот момент печень приобретает резистентность к воздействию данного гормона.
При своевременной инсулинотерапии данной проблемы удается избежать.
У больного с сахарным диабетом при переизбытке гормона инсулина в организме можно наблюдать определенную симптоматику. Диабетик подвергается частым стрессам, быстро переутомляется, анализ крови показывает крайне высокий уровень тестостерона, у женщин может быть нехватка эстрадиола.
Также у больного нарушается сон, щитовидная железа работает не в полную силу. К нарушениям может привести низкая физическая активность, частое употребление вредных продуктов, богатых пустыми углеводами.
Обычно при повышении сахара в крови происходит выработка необходимого количества инсулина, данный гормон направляет глюкозу к мышечным тканям или к области скопления. С возрастом или из-за скопления жировых отложений рецепторы инсулина начинают плохо работать, и сахар не может контактировать с гормоном.
- В этом случае после того, как человек поел, показатели глюкозы остаются весьма высокими. Причина тому кроется в бездействии инсулина, несмотря на его активную выработку.
- Рецепторами головного мозга распознаются постоянно повышенные показатели сахара, и мозг посылает соответствующий сигнал поджелудочной железе с требованием сбросить большее количество инсулина для нормализации состояния. В результате происходит переполнение гормоном клеток и крови, сахар моментально распространяется по всему организму, и у диабетика развивается гипогликемия.
Также у больных сахарным диабетом нередко наблюдается пониженная чувствительность к гормону инсулина, это в свою очередь дополнительно усугубляет проблему. При таком состоянии у диабетика выявляется высокая концентрация инсулина и глюкозы.
Сахар накапливается в виде жировых отложений вместо того, чтобы траться в виде энергии. Так как инсулин в этот момент не способен полноценно воздействовать на мышечные клетки, можно наблюдать эффект отсутствия требуемого объема пищи.
Так как клетки испытывают дефицит топлива, организму постоянно поступает сигнал о голоде, несмотря на достаточное количество сахара. Подобное состояние провоцирует скопление жиров в организме, появление лишнего веса и развитие ожирения. При прогрессировании болезни ситуация с повышенной массой тела только усугубляется.
- Из-за недостаточной чувствительности к инсулину человек полнеет даже при незначительном объеме питания. Подобная проблема существенно ослабляет защитные силы организма, из-за чего диабетик становится подвержен инфекционным заболеваниям.
- На стенках кровеносных сосудов возникают бляшки, что приводит к сердечным приступам.
- По причине усиленного наращивания гладких мышечных клеток в артериях заметно снижается приток крови в жизненно важным внутренним органам.
- Кровь становится клейкой и вызывает тромбоциты, что в свою очередь провоцирует тромбозы. Как правило, гемоглобин при диабете, который сопровождаются резистентностью к инсулину, становится низким.
Видео в этой статье интересно раскроет секреты инсулина.