Регуляция уровня глюкозы в крови

В норме через несколько часов после еды концентрация глюкозы в крови человека составляет 3,33-5,55 ммоль / л. При потреблении углеводной пищи она возрастает до 8-9 ммоль / л, а через 2 часа возвращается к норме. Голодание в течение нескольких суток почти не отражается на уровне глюкозы в крови.
Постоянство концентрации глюкозы очень важна, учитывая высокую вероятность нарушения функций головного мозга при гипогликемии. Это обусловлено рядом обстоятельств:

1) энергетические потребности головного мозга обеспечиваются только глюкозой (на поздней стадии голодания — кетоновыми телами); 2) запасы гликогена в головном мозге очень незначительные; 3) путем глюконеогенеза глюкоза в клетках мозга не синтезируется; 4) глюкоза поступает из крови в клетки головного мозга путем независимой от инсулина диффузии по градиенту концентрации, при гипогликемии поступления становится недостаточным для нормального функционирования мозга. Быстрое развитие гипергликемий также может вызвать нарушение функций мозга.

Концентрация глюкозы в крови зависит от равновесия между поступлением ее в кровь и потреблением тканями. Поскольку вывод глюкозы из организма с мочой в норме очень незначительное, то поддержка постоянства концентрации в относительно узких пределах при значительных колебаний поступления с пищей обеспечивается процессами обмена в тканях. Система регуляторных механизмов включает гормоны инсулин, глюкагон, адреналин, глюкокортикоиды, а также взаимодействия между тканями (печенью, мышцами, мозгом и т. д.).
После потребления углеводной пищи повышенная концентрация глюкозы в крови стимулирует поглощение ее тканями. Скорость поступления в клетки печени, мышц, мозга и других тканей прямо пропорциональна концентрации глюкозы во внеклеточной жидкости. Кроме того, высокая концентрация глюкозы в циркулирующей крови стимулирует секрецию b-клетками поджелудочной железы инсулина, повышает проницаемость глюкозы через клеточные мембраны скелетных мышц, жировой ткани.

В клетках инсулин стимулирует утилизацию глюкозы различными путями:
А. В печени и мышцах синтезируется гликоген (инсулин индуцирует синтез глюкокиназы печени, активирует Гексокиназа и гликогенсинтазу).
Б. В жировой ткани и печени глюкоза превращается в жирные кислоты, которые образуют тканевые резервы в виде триглицеридов жировой клетчатки.

В. Для всех органов и тканей в период пищеварения и абсорбции катаболизм глюкозы служит основным источником энергии. Усиливаются гликолиз и аэробный распад глюкозы до СО2 и Н2О. Так, после приема пищи приближения дыхательного коэффициента к единице указывает на большую интенсивность окисления глюкозы. Размер катаболизма углеводов будет зависеть от потребности организма в энергии. Кроме того, в этот период высокое отношение инсулин / глюкагон в крови сдерживает глюконеогенез. В результате концентрация глюкозы в крови приближается к норме, опускаясь иногда ниже исходного уровня. Секреция инсулина постепенно прекращается.

При прекращении поступления углеводов пищи концентрация глюкозы в крови в течение нескольких дней не снижается благодаря двум процессам: распада гликогена печени и глюконеогенеза. Уменьшение концентрации глюкозы в крови до нижней границы нормы инициирует выделение поджелудочной железой глюкагона, который активирует фосфорилазу печени. Растут распад гликогена и выход глюкозы в кровь. Распад гликогена печени поддерживает нормальный уровень глюкозы в крови не более 24 ч, но уже через 5-6 ч после приема пищи начинается медленное повышение глюконеогенеза из аминокислот и глицерина, а через 24 ч глюконеогенез протекает с максимальной активностью. Вместе с глюкагоном, который активирует ферменты глюконеогенеза, включаются глюкокортикоиды, которые стимулируют синтез ферментов глюконеогенеза в печени и усиливают распад белков в других тканях, обеспечивает процесс глюконеогенеза субстратами. Вследствие низкого отношения в крови инсулин / глюкагон во время голодания глюкоза не увлекается печенью, скелетными мышцами, миокардом, жировой тканью. Перечисленные факторы обеспечивают в условиях голодания поступление глюкозы в головной мозг в необходимом количестве. При длительном голодании мозг, как и другие ткани, использует в качестве источника энергии кетоновые тела.

Кроме глюкагона и глюкокортикоидов, концентрацию глюкозы в крови повышает еще ряд гормонов. Адреналин — гормон мозгового части надпочечников — выделяется в стрессовых ситуациях и через каскадный механизм вызывает быстрый и сильный распад гликогена печени в свободной глюкозы. Повышением уровня глюкозы в крови сопровождается действие гормона роста, адренокортикотропина, тироксина. Таким образом, концентрацию глюкозы в крови снижает только инсулин, а повышает ряд гормонов. Существование группы надежных дублирующих механизмов подчеркивает тот факт, что ближайшие результаты гипогликемии опаснее, чем последствия гипергликемии.
Согласованное действие различных гормонов приводит совершенство регуляции гомеостаза глюкозы, обеспечивает приспособление обмена углеводов во всем организме изменениям питания, физической активности и других физиологических условий.

Повышенная концентрация глюкозы в крови в результате потребления углеводной пищи (алиментарная гипергликемия) и вследствие стресса (эмоциональная гипергликемия) быстро снижается до нормы. Стойкая гипергликемия может развиться при сахарном диабете, который возникает в результате абсолютной или относительной недостаточности инсулина. Другие причины гипергликемии — избыточная секреция гормона роста, глюкокортикоидов, иногда поражения ЦНС, нарушения мозгового кровообращения, заболевания печени, поджелудочной железы.
Гипергликемии при сахарном диабете можно рассматривать как полезное приспособление, которое способствует использованию глюкозы клетками мозга, миокарда, эритроцитами, то есть инсулин тканями. Однако в скелетные мышцы, печень и другие инсулинозависимый ткани глюкоза не поступает. При высокой концентрации глюкозы в крови повышается скорость связывания ее с белками (гликозилирование белков), что приводит к нарушению их функций, поэтому длительная гипергликемия вызывает ряд отдаленных осложнений сахарного диабета
При диагностике сахарного диабета кровь для анализа лучше брать после голодания в течение хотя бы 10 часов. Концентрация глюкозы в плазме крови, взятой натощак, выше 8 ммоль / л, свидетельствует о вероятности сахарного диабета. Если концентрация глюкозы находится в пределах 6-8 ммоль / л, то исследуют кровь после сахарной нагрузки (дают выпить 75 г глюкозы, растворенной в воде). Концентрация через 2 ч после нагрузки 10 ммоль / л и выше указывает на сахарный диабет, а концентрация от 8 до 10 ммоль / л — на пониженную толерантность к глюкозе. В части лиц с нарушенной толерантностью к глюкозе возможно развитие диабета.

У больных сахарным диабетом глюкоза может выделяться с мочой, особенно после приема пищи, при тяжелых формах болезни и во время голодания. Именно глюкозурия послужила основой для названия заболевания. В моче здоровых людей концентрация глюкозы очень низкая, меньше 0,8 ммоль / л (150 мг / л), поскольку клетки проксимальных отделов почечных канальцев почти полностью реабсорбирующего глюкозу из первичной мочи. Такой низкий уровень глюкозы в моче обнаруживается только высокочувствительными методами. Когда концентрация глюкозы в плазме крови и клубочковой фильтрате превышает 10 ммоль / л, реабсорбционная способность почечных канальцев становится недостаточной и определенное количество глюкозы выделяется с мочой. Гипергликемическая глюкозурия наблюдается не только при сахарном диабете, но и при всех заболеваниях, сопровождающихся уровнем гипергликемии, выше почечный порог. Но в ряде случаев глюкозурия не развивается, хотя содержание глюкозы в плазме крови превышает почечный порог. Это наблюдается тогда, когда объем клубочкового фильтрата малый, общее количество глюкозы, поступающей в почечные канальцы, низкая и полностью реабсорбируется.

Глюкозурия может быть и при или несколько повышенной концентрации глюкозы в плазме крови, если возникает дефект мембранотранспортного механизма в канальцах (почечная глюкозурия). В данном случае почечный порог снижен. Почечная глюкозурия наблюдается иногда при беременности, наследственной недостаточности проксимальных отделов почечных канальцев, действия на клетки проксимальных канальцев токсичных веществ (тяжелых металлов, органических растворителей и т. п.)
Гипогликемия возникает при таких патологических состояниях:

1) чрезмерно высоком содержании инсулина вследствие опухолей или гиперплазии клеток островков поджелудочной железы; 2) гипофункции надпочечников; 3) гипофункции гипофиза; 4) многих типах злокачественных опухолей, локализованных вне поджелудочной железой; 5) тяжелых поражениях печени, нервной системы, желудка и кишечника; 6) в раннем детском возрасте при наследственных нарушениях обмена углеводов — галактоземии, непереносимости фруктозы, некоторых типах гликогенозов.