Регулирование уровня сахара в крови
Регулирование уровня сахара в крови — это процесс, посредством которого уровень сахара в крови (общее название глюкозы, растворенной в плазме крови ) поддерживается организмом в узком диапазоне.
Эта жесткая регуляция называется гомеостазом глюкозы . Инсулин , который снижает уровень сахара в крови, и глюкагон , который его повышает, являются наиболее известными гормонами, участвующими в этом процессе, но недавние открытия других глюкорегуляторных гормонов расширили понимание этого процесса. Железа, называемая поджелудочной железой, выделяет два гормона, которые в первую очередь отвечают за регулирование уровня глюкозы в крови. [1]
Механизмы
[ редактировать ]
Уровень сахара в крови регулируется отрицательной обратной связью , чтобы поддерживать баланс в организме . [2] [3] [4] [5] Уровень глюкозы в крови контролируется многими тканями, но клетки островков поджелудочной железы являются одними из наиболее изученных и важных. [ нужна ссылка ]
Стыковка гранул — это важный глюкозозависимый этап секреции инсулина человека, который не работает должным образом при диабете 2 типа . [6]
глюкагон
[ редактировать ]Если уровень глюкозы в крови падает до опасно низкого уровня (например, во время очень тяжелых физических упражнений или отсутствия еды в течение длительного времени), альфа-клетки поджелудочной железы высвобождают глюкагон , пептидный гормон , который попадает через кровь в печень, где связывается с глюкагоновые рецепторы на поверхности клеток печени и стимулирует их расщеплять хранящийся внутри клеток гликоген 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 уровня глюкозы в крови до нормального путем приема внутрь или введения декстрозы или углеводных продуктов. Его часто диагностируют самостоятельно и лечат перорально путем приема сбалансированной пищи. В более тяжелых случаях его лечат инъекциями или инфузиями глюкагона. [ нужна ссылка ]
Инсулин
[ редактировать ]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 превращать больше глюкозы в гликоген (этот процесс называется гликогенезом ) и заставляет около 2/3 клеток организма (в первую очередь клеток 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 транспортеры GLUT4, достигают плазматической мембраны и сливаются вместе в процессе эндоцитоза , тем самым обеспечивая облегченную диффузию глюкозы в клетку. Как только глюкоза попадает в клетку, она фосфорилируется в глюкозо-6-фосфат , чтобы сохранить градиент концентрации, чтобы глюкоза продолжала поступать в клетку. [7] Инсулин также передает сигналы нескольким другим системам организма и является главным регулятором метаболического контроля у человека. [ нужна ссылка ]
Есть также несколько других причин повышения уровня сахара в крови. Среди них гормоны «стресса», такие как адреналин (также известный как адреналин), некоторые стероиды, инфекции, травмы и, конечно же, прием пищи. [ нужна ссылка ]
Сахарный диабет 1-го типа вызван недостаточной или отсутствующей выработкой инсулина, тогда как 2-й тип обусловлен, прежде всего, снижением реакции на инсулин в тканях организма ( инсулинорезистентность ). Оба типа диабета, если их не лечить, приводят к тому, что в крови остается слишком много глюкозы ( гипергликемия ) и ко многим одинаковым осложнениям. Кроме того, слишком большое количество инсулина и/или физические упражнения без достаточного приема пищи у диабетиков могут привести к низкому уровню сахара в крови ( гипогликемии ). [ нужна ссылка ]
Гормоны, влияющие на уровень глюкозы в крови
[ редактировать ]| Гормон | Ткань происхождения | Метаболический эффект | Влияние на уровень глюкозы в крови |
|---|---|---|---|
| Инсулин | поджелудочной железы β-клетки | 1) Усиливает поступление глюкозы в клетки; 2) Улучшает хранение глюкозы в виде гликогена или преобразование в жирные кислоты; 3) Усиливает синтез жирных кислот и белков; 4) Подавляет распад белков на аминокислоты, а триглицеридов (из жировой ткани ) на свободные жирные кислоты. | Понижает |
| Амилин [1] | поджелудочной железы β-клетки | 1) Подавляет секрецию глюкагона после еды; 2) Замедляет желудка опорожнение ; 3) Уменьшает потребление пищи. | Понижает |
| ГЛП-1 [1] | Кишечные L-клетки | 1) Усиливает глюкозозависимую секрецию инсулина; 2) Подавляет секрецию глюкагона после еды; 3) Замедляет опорожнение желудка; 4) Уменьшает потребление пищи. (Работает только тогда, когда пища находится в кишечнике) | Понижает |
| ГИП | Кишечные К-клетки | 1) Индуцируют секрецию инсулина 2) Ингибируют апоптоз бета-клеток поджелудочной железы и способствуют их пролиферации 3) Стимулируют секрецию глюкагона и накопление жира | Понижает |
| глюкагон | поджелудочной железы α-клетки | 1) Усиливает высвобождение глюкозы из гликогена ( гликогенолиз ); 2) Усиливает синтез глюкозы ( глюконеогенез ) из аминокислот или жиров. | Поднимает |
| Аспросин [8] | Белая жировая ткань | 1) Усиливает высвобождение глюкозы печенью во время голодания. | Поднимает |
| Соматостатин | поджелудочной железы δ-клетки | 1) Подавляет высвобождение глюкагона из α-клеток (действует локально); 2) Подавляет высвобождение инсулина, тропных гормонов гипофиза, гастрина и секретина . 3) Снижает выработку кислоты в желудке, предотвращая высвобождение других гормонов ( гастрина и гистамина ), тем самым замедляя процесс пищеварения. | Понижает [ нужна ссылка ] |
| Адреналин | Мозговое вещество надпочечников | 1) Усиливает высвобождение глюкозы из гликогена; 2) Усиливает высвобождение жирных кислот из жировой ткани. | Поднимает |
| Кортизол | Кора надпочечников | 1) Усиливает глюконеогенез ; 2) Антагонизирует инсулин. | Поднимает |
| АКТГ | Передняя доля гипофиза | 1) Усиливает выброс кортизола; 2) Усиливает высвобождение жирных кислот из жировой ткани. | Поднимает |
| Гормон роста | Передняя доля гипофиза | Антагонизирует инсулин | Поднимает |
| Тироксин | Щитовидная железа | 1) Усиливает высвобождение глюкозы из гликогена; 2) Улучшает всасывание сахаров из кишечника. | Поднимает |
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с Аронофф С.Л., Берковиц К., Шрайнер Б., Вант Л. (2004). «Метаболизм и регуляция глюкозы: помимо инсулина и глюкагона». Диабетический спектр . 17 (3): 183–90. дои : 10.2337/диаспект.17.3.183 .
- ^ БОЛИ, VW (сентябрь 1961 г.). «Коэффициенты нормальной регуляции глюкозы в крови». Журнал прикладной физиологии . 16 (5): 783–8. дои : 10.1152/яп.1961.16.5.783 . ПМИД 13870789 .
- ^ Мэтьюз, доктор медицинских наук; Хоскер, JP; Руденский А.С.; Нейлор, бакалавр; Тричер, Д.Ф.; Тернер, Р.К. (июль 1985 г.). «Оценка модели гомеостаза: резистентность к инсулину и функция бета-клеток на основе концентрации глюкозы в плазме натощак и концентрации инсулина у человека» . Диабетология . 28 (7): 412–9. дои : 10.1007/BF00280883 . ПМИД 3899825 . S2CID 24872571 .
- ^ Бергман, Р.Н. (2020). «Происхождение и история минимальной модели регуляции глюкозы» . Границы эндокринологии . 11 : 583016. дои : 10.3389/fendo.2020.583016 . ПМЦ 7917251 . ПМИД 33658981 .
- ^ Дитрих, JW; Дасгупта, Р; Ануп, С; Джебасингх, Ф; Куриан, Мэн; Инбакумари, М; Бём, Бо; Томас, Н. (21 октября 2022 г.). «SPINA Carb: простая математическая модель, позволяющая быстро оценить чувствительность к инсулину и функцию бета-клеток in vivo» . Научные отчеты . 12 (1): 17659. Бибкод : 2022NatSR..1217659D . дои : 10.1038/s41598-022-22531-3 . ПМЦ 9587026 . ПМИД 36271244 . S2CID 253041870 .
- ^ Гандаси, Нихил Р.; Инь, Пэн; Омар-Хмеади, Мухмад; Лааксо, Эмилия Оттоссон; Викман, Петтер; Барг, Себастьян (06 февраля 2018 г.). «Глюкозозависимая стыковка гранул ограничивает секрецию инсулина и снижается при диабете 2 типа у человека» . Клеточный метаболизм . 27 (2): 470–478.e4. дои : 10.1016/j.cmet.2017.12.017 . ISSN 1550-4131 . ПМИД 29414688 .
- ↑ Эби Соман, Scienceray , Регулирование уровня глюкозы инсулином. Архивировано 16 июля 2011 г., в Wayback Machine , 4 мая 2009 г. Проверено 1 ноября 2009 г.
- ^ Ромер С, Дюрршмид С, Бурна Дж, Констебль П, Джайн М, Ся Ф, Саха ПК, Дель Солар М, Чжу Б, Йорк Б, Саркар П, Рендон Д.А., Габер М.В., ЛеМэр С.А., Козелли Дж.С., Милевич Д.М., Саттон В.Р., Бьютт Н.Ф., Мур Д.Д., Чопра А.Р. (апрель 2016 г.). «Аспросин, глюкогенный белковый гормон, индуцируемый натощак» . Клетка . 165 (3): 566–79. дои : 10.1016/j.cell.2016.02.063 . ПМЦ 4852710 . ПМИД 27087445 .