Глюкоза в крови: норма, причины повышения и понижения уровня сахара в организме человека

Гормональная регуляция метаболизма углеводов

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.

Гормоны прямого действия.

ИНСУЛИН

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.

ГЛЮКАГОН.

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.

АДРЕНАЛИН.

Имеет рецепторы во многих тканях, а механизмы действия у него такие же, как у глюкагона.

1. Ускоряет распад гликогена.

2. Замедляет синтез гликогена.

3. Ускоряет липолиз.

ГЛЮКОКОРТИКОСТЕРОИДЫ (ГКС).

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

СОМАТОТРОПНЫЙ ГОРМОН.

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.

Трииодтиронин (Т3)

Тироксин (Т4)

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.

Участие глюкагона

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.

1. 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.
2. 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.
3. 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.

Симптомы избытка инсулина

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.

Регулирование уровня сахара в организме

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.

Функции гормона роста

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.

Частые вопросы

Какова норма уровня глюкозы в крови у человека?

Норма уровня глюкозы в крови у здорового человека находится в диапазоне от 3,6 до 5,8 ммоль/л. Этот уровень может немного варьировать в зависимости от времени суток и приема пищи.

Какие причины могут привести к повышению уровня глюкозы в крови?

Повышенный уровень глюкозы в крови, или гипергликемия, может быть вызван различными причинами, такими как диабет, стресс, недостаток физической активности, неправильное питание, инфекции и некоторые лекарства.

Какие могут быть причины понижения уровня глюкозы в крови?

Пониженный уровень глюкозы в крови, или гипогликемия, может быть вызван такими факторами, как переедание, употребление алкоголя, употребление определенных лекарств, физическая активность без предварительного приема пищи, а также некоторые заболевания печени или почек.

Полезные советы

СОВЕТ №1

Поддерживайте здоровый образ жизни, включая регулярные физические упражнения и здоровое питание, чтобы контролировать уровень глюкозы в крови.

СОВЕТ №2

Обратитесь к врачу, если у вас есть симптомы повышенного или пониженного уровня глюкозы в крови, такие как частая жажда, учащенное мочеиспускание, слабость или головокружение.

СОВЕТ №3

Избегайте излишнего употребления простых углеводов, таких как сладости и газированные напитки, чтобы предотвратить резкие изменения уровня глюкозы в крови.