IV Регуляция углеводного обмена

Регуляция углеводного обмена- важнейший аспект поддержания гомеостаза. Уровень глюкозы у взрослого здорового человека находятся в пределах 3, 3- 5,5 ммоль/л. Возрастные особенности отмечены в разделе «Лабораторная диагностика углеводного обмена».

Снижение уровня глюкозы ниже 3,3 ммоль/л у взрослых – гипогликемия, повышение более 6 ммоль/л – гипергликемия. В норме в моче глюкозы нет, но при достижении в крови уровняглюкозы 9,99 ммоль/л возникает глюкозурия- выделение глюкозы в составе мочи.

Для организма человека состояния гипо - и гипергликемии являются патологическими.

Регуляция уровня глюкозы осуществляется на 3 уровнях: клеточном, органном и центральном. Все три уровня будут подробно рассмотрены позднее.

Центральный уровень основан на действии гормонов, регулирующих уровень глюкозы.

Гормоны подразделяют на две группы- понижающие и повышающие уровень глюкозы в крови.

Единственный гормон, который снижает уровень глюкозы в крови – инсулин

Остальные гормоны – глюкагон, адреналин, кортизол, тиреоидные, соматотропный – повышают уровень глюкозы в крови, их принято называть контринсулярными (благодаря действию противоположному инсулину).

ГОРМОНЫ, РЕГУЛИРУЮЩИЕ УРОВЕНЬ ГЛЮКОЗЫ

Понижают повышают

инсулин контринсулярные:

Глюкагон

Адреналин

Глюкокортикоиды(кортизол)

Тиреоидные

Соматотропин

4.1 Гипогликемия.

Снижение глюкозы до 2, 2 ммоль/л может представлять опасность для жизни взрослого человека

Причины гипогликемии многообразны:

- алиментарная(голодание, низкоуглеводная диета)

-высокие энергозатраты(физические нагрузки)

- нарушение переваривания и всасывания(заболевания ж.к.т.)

- передозировка инсулина(у больных диабетом)

- повышенная секреция инсулина (опухоль поджелудочной железы инсулома)

- пониженная секреция контринсулярных гормонов (хроническая недостаточность коры надпочечников, гипотиреоз)

-заболевания печени(снижение запасов гликогена)

Гипогликемия сопровождается тяжелыми нарушениями метаболических процессов в тканях и органах, изменением водно-солевого обмена и кислотно-основного состояния организма.

Низкий уровень глюкозы в крови вызывает снижение осмотического давления. Возникает перемещение воды в область более высокого осмотического давления: из сосудистого русла в эритроциты, во внесосудистое пространство и ткани. Возникают тканевые отеки. Увеличиваются размеры эритроцита вплоть до гемолиза. Объем циркулирующей крови уменьшается.

Н2)

Н2О

Н

Н2О

Эритроцит Вода входит в эритроцит Гемолиз эритроцита

Увеличение размера

 

При гипогликемии полностью нарушаются метаболические процессы в нейронах и эритроците, поскольку в них глюкоза является единственным субстратом энергетического обмена. В эритроците снижается выработка АТФ, нарушается связывание кислорода, его транспорт и снабжение тканей кислородом. Развивается тканевая гипоксия. В условиях гипоксии единственным субстратом энергетического обмена является глюкоза, уровень которой низкий. Выработка АТФ в тканях, продукция нейромедиаторов нейронами катастрофически снижается. Ситуация становится критической.

Можно представить последовательность патохимических изменений.

Гипогликемия – гипоксия- прекращение энергетического обмена- гибель нейронов и эритроцитов- летальный исход.

При снижении уровня глюкозы в крови включаются механизмы поддержания нормогликемии:

выделение глюкагона, кортизола, адреналина. Тиреоидные гормоны выделяются маленькими порциями ежечасно, максимальная секреция происходит в вечернее время между 18-20 час. Секреция соматотропного гормона происходит через 4-5 часов после засыпания, примерно в 2-4 часа ночи.

Гипергликемия

Причины гиперликемии:

- алиментарная(высокоуглеводная диета)

- низкие энергозатраты (низкие физические нагрузки, гиподинамия при избыточном питании)

-эмоциональная(повышенное выделение адреналина)

- диабет(снижение секреции инсулина или нарушение рецепции инсулина)

-усиленная секреция кортизола(гиперкортицизм, стероидный диабет)

- гипертиреоз

-опухоли в гипоталамической области, сопровождающиеся повышенной секреций соматотропного и адренокортикотропного гормонов.

Гипергликемия вызывает повышение осмотического давления крови. Жидкость из тканей, внеклеточного пространства и эритроцитов устремляется в сосудистое русло. Объем красной клетки крови уменьшается, эритроцит «сморщивается», а ткани обезвоживаются. Особенно это опасно для нейронов.

Н2О

вода удаляется из эритроцита «сморщенный» эритроцит

 

Нарушается транспорт кислорода эритроцитами, возникает тканевая гипоксия, которая не столь опасна как при гипогликемии, поскольку в условиях гипоксии клетки переходят на анаэробный путь обмена, обеспеченный глюкозой, уровень которой в крови высокий. Конечно, обезвоживание клеток нарушает функционирование ферментов цитоплазмы и митохондрий и снижает эффективность энергетического и пластического обмена. При гипергликемии появляется еще один патохимический фактор - взаимодействие глюкозы с белками мембран, рецепторами, ферментами клеток, гемоглобином, что приводит к серьезным изменением функций всех перечисленных соединений и структур. Этот процесс носит название гликозилирование белков.

Гликозилирование белков- причина многих серьезных нарушений функции ферментных систем, рецепторов, мембранных и тканевых белков при диабете.

При повышении уровня глюкозы в крови включается механизм ее понижения: и выделяется гормон инсулин.

.

Инсулин

 

глюкагон

Адреналин

Кортизол

Тиреоидные

Соматотропин

 

 

контринсулярные гормоны

 

Обратите внимание, как неравномерно распределились гормоны, регулирующие уровень глюкозы – чаша весов смещена в сторону контринсулярных гормонов. Это доказывает, что острое состояние гипогликемии в природе, в мире животных, встречается значительно чаще и представляет большую опасность для жизнедеятельности

 

В цивилизованном мире человека все стало иначе: распределение гормонов, естественно, сохранилось прежним, а вот гипергликемия возникает значительно чаще, чем гипогликемия из-за изменения характера питания и образа жизни.

Наиболее тяжелые изменения биохимических показателей и, в целом, гомеостаза организма

происходят при диабете. Прежде чем изучать механизмы регуляции углеводного обмена и причины развития патологии обмена глюкозы, надо изучить химические свойства, процессы секреции, рецепции гормонов, участвующих в поддержании гомеостаза глюкозы.

 

Гомеостаз глюкозы

Гомеостаз глюкозы и сохранение уровня глюкозы в пределах 3,3-5,5 ммоль/л поддерживается равновесием двух противоположно направленных процессов.

Один ведет к развитию гипергликемии: поступление пищевых углеводов, синтез глюкозы путем глюконеогенеза и распад гликогена(гликогенолиз).

Другой сопровождается развитием гипогликемии: затраты углеводов организма на энергетические и различные пластические процессы, синтез гликогена и потери в составе мочи (патологическая почечная глюкозурия).

Рассмотрим вначале процессы синтеза и распада гликогена, затем охарактеризует отдельные гормоны.