Регуляция уровня глюкозы в крови

Физиологические нормы и динамика

В организме человека концентрация глюкозы в артериальной крови вне приемов пищи остается стабильной и составляет 3,3–5,5 ммоль/л (или 80–100 мг/дл). Это так называемый базальный уровень.

Когда человек съедает пищу, богатую углеводами, развивается физиологическое состояние — алиментарная гиперглюкоземия. Концентрация сахара начинает расти, достигая своего максимума примерно через 30–60 минут. На пике этого постпрандиального периода значения могут доходить до 7–8 ммоль/л (120–140 мг/дл). Здоровому организму требуется около двух часов, чтобы полностью нивелировать этот скачок и вернуть показатели к исходной базальной норме.

Весь цикл можно разделить на несколько ключевых фаз:

• Абсорбтивный период (период пищеварения): время активного всасывания нутриентов.
• Постабсорбтивный период: время, когда питательные вещества из кишечника уже не поступают, и организм переходит на использование внутренних резервов.
• Голодный период: наступает при длительном отсутствии пищи.

Биохимия абсорбтивного периода

Сразу после углеводного обеда картина кровообращения резко меняется. В воротной вене печени, куда оттекает кровь от кишечника, концентрация глюкозы возрастает колоссально — до 10–20 ммоль/л (180–360 мг/дл). В ответ на это поджелудочная железа выбрасывает инсулин, а секреция глюкагона подавляется. Следовательно, резко повышается инсулин-глюкагоновый индекс.

Процессы в печени Печень принимает на себя первый углеводный удар. Инсулин запускает здесь следующие реакции:

1. Ускоряется глюкокиназная реакция, захватывающая свободную глюкозу.
2. Активируются ферменты фосфопротеинфосфатазы, которые отщепляют фосфатные остатки от ключевых белков.
3. В результате дефосфорилирования гликогенсинтаза переходит в активное состояние, а гликогенфосфорилаза — в неактивное (ингибируется).

Итог для печени: образованный глюкозо-6-фосфат массово направляется в пути гликолиза (для получения энергии) и гликогенеза (для запасания в виде гликогена).

Процессы в мышцах и жировой ткани Эти ткани являются инсулинозависимыми. Повышенный уровень инсулина дает сигнал специальным белкам-переносчикам ГЛЮТ-4. Они перемещаются из внутриклеточного цитозоля прямо в плазматическую мембрану. Это открывает «двери» для глюкозы — она стремительно покидает кровоток и заходит в клетки. В мышечной ткани, как и в печени, инсулин дополнительно стимулирует синтез гликогена. Благодаря активному поглощению сахара этими тремя тканями (печенью, мышцами и жиром), примерно через 2 часа концентрация глюкозы в крови нормализуется.

Регуляция в постабсорбтивный период и при голодании

Когда пища переварилась и усвоилась, уровень глюкозы начинает плавно снижаться. Вместе с ним падает и инсулин-глюкагоновый индекс — теперь на сцену выходит глюкагон.

Главная задача этого периода — не допустить гипогликемии. Для поддержания нормогликемии организм использует два основных механизма:

1. Гликогенолиз — расщепление запасов гликогена в печени.
2. Глюконеогенез — создание новой глюкозы из неуглеводных компонентов (аминокислот, лактата, глицерина).

Временная динамика источников сахара:

• Если вы не ели около 12 часов, главным поставщиком энергии остается печеночный гликоген. Глюкагон активирует фермент гликогенфосфорилазу, что приводит к мобилизации углеводных резервов.
• Если голодание продолжается 24 часа (сутки), запасы гликогена в печени истощаются до нуля. С этого момента единственным механизмом, спасающим организм от падения уровня сахара в крови, становится глюконеогенез.

Вопросы с занятий и экзамена

Что ещё разобрать по теме

• Механизм работы инсулин-глюкагонового индекса
• Строение и изоформы переносчиков семейства ГЛЮТ
• Каскад фосфорилирования и дефосфорилирования ферментов
• Подробные реакции глюконеогенеза
• Различия обмена гликогена в печени и мышцах

Другие темы раздела «Обмен углеводов»

Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.