11.2. Регуляція обміну вуглеводів і його порушення

Рівень глюкози в крові здорових людей постійний, він відображає стан вуглеводного обміну взагалі й глюкози зокрема . У нормі в крові міститься 3,33- 5,55 ммоль/л (~ 4-6 одиниць) вуглеводів.

Моносахариди крові використовуються головним чином для енергетичних потреб організму (70 %), частина з них бере участь у біосинтезі ліпідів, антитіл, мукополісахаридів, тобто виконує пластичну функцію.

Найбільше значення в організмі має глюкоза. Це пов'язано з високим, у порівнянні з іншими моносахаридами, вмістом її в харчових продуктах й в організмі, а також з більшою активністю клітинних ферментів, які каталізують її перетворення. Крім того, у печінці активно протікають процеси перетворення різних моносахаридів у глюкозу, і тільки вона може запасатися у вигляді глікогену, що, розпадаючись, забезпечує потреби організму в цьому вуглеводі.

Різні порушення обміну вуглеводів проявляються в першу чергу зміною вмісту глюкози в крові, а регуляцію цього виду обміну речовин можна розглядати як регуляцію рівня глюкози в крові.

Обмін вуглеводів у цілому і кількість глюкози в крові, зокрема, регулюються нервовою системою і залозами внутрішньої секреції. Природним подразником служить зниження вмісту глюкози в крові (гіпоглікемія), що наступає у випадках, коли перерви між черговими прийомами їжі перевищують 5-6 год. Збіднена глюкозою кров надходить у мозок, викликаючи рефлекторне порушення метаболічних центрів гіпоталамуса і довгастого мозку. У відповідь виникають імпульси, що стимулюють розпад глікогену печінки до глюкози й відновлення її рівня в крові до норми.

Важливе місце в регуляції обміну вуглеводів належить гормону підшлункової залози - інсуліну, що утворюється в β-клітках острівкової тканини підшлункової залози. Інсулін знижує рівень глюкози в крові шляхом активного використання її клітинами тканин, тобто підвищує проникність мембран кліток для глюкози, що приводить до зменшення її вмісту в крові (гіпоглікемічний ефект). Глюкоза, що надійшла в клітини, при участі АТФ і гексокінази перетворюється в глюкозо-6-фосфат.

Глюкозо-6-фосфат, що утворився, не може вийти із клітини й піддається різним перетворенням. При надлишку глюкози в клітинах інсулін стимулює синтез глікогену в печінці й м'язах, окиснювання моносахаридів і перетворення їх у ліпіди.

При недостатності інсуліну спостерігається підвищення рівня глюкози в крові (гіперглікемія), надлишкове виведення глюкози із сечею (глюкозурія) і зниження кількості глікогену в печінці. Постійна гіперглікемія і глюкозурія є симптомами цукрового діабету - важкого захворювання, викликаного порушенням функції підшлункової залози.

Тимчасове підвищення кількості глюкози в крові й поява її в сечі називають відповідно до аліментарної (харчової) гіперглікемією й глюкозурією. Вони виникають при високому споживанні солодких вуглеводів (понад 100 г за один прийом).

З інших гормонів важливе значення має адреналін - гормон мозкової речовини надниркових залоз. Він викликає гіперглікемію, тому що активує фермент печінки фосфорилазу, яка каталізує розпад глікогену до вільної глюкози. Механізм дії адреналіну складний. У печінці він активує перетворення неактивної форми фосфорилази в активну через ряд проміжних передавачів (рецептори клітин, аденілатциклаза, ц-АМФ, протеїнкіназа та ін.). У м'язах адреналін активує розпад глюкози до молочної кислоти.

Бере участь у регуляції вуглеводного обміну і глюкагон - гормон α-кліток острівців Лангерганса підшлункової залози. Він підвищує рівень глюкози у крові.

Впливають на рівень глюкози в крові гормони коркової речовини надниркових залоз - глюкокортикоїди. Вони підвищують її кількість шляхом активації вироблення глюкози з невуглеводних компонентів (глюконеогенез). Гормони гіпофіза (адренокортикотропний, соматотропний й ін.) стимулюють вироблення глюкокортикоїдів й, отже, сприяють підвищенню рівня глюкози в крові.

Особлива роль у регуляції обміну вуглеводів належить печінці. У ній активно протікає розпад і синтез глікогену. При гіпоглікемії відбувається активний розпад глікогену печінки до глюкози, що потім надходить у кров. При гіперглікемії клітини печінки активно захоплюють глюкозу із крові і використовують її для синтезу глікогену. Участь печінки в регуляції обміну вуглеводів проявляється в інактивації глюкокортикоїдів і в активації синтезу інсулінази - ферменту, що розщеплює інсулін. Крім того, є ще один шлях регуляції - за типом зворотного зв'язку: при надлишку глюкозо-6-фосфата активізується синтез глікогену і гальмується його розпад, а недолік глюкози в крові запускає гідроліз глюкозо-6-фосфата до вільної глюкози.

Ознаками порушення вуглеводного обміну є гіперглікемія, глюкозурія, гіпоглікемія.

Гіперглікемія може бути інсулярного або екстраінсулярного походження. Інсулярная гіперглікемія розвивається при зниженні вироблення інсуліну в результаті поразки острівців Лангерганса підшлункової залози. Гіперглікемії, не пов'язані з виробленням інсуліну, можуть бути викликані фізіологічними й іншими причинами. Як відомо, аліментарні гіперглікемії виникають при надлишковому споживанні їжі, багатої вуглеводами (наприклад, фруктів, солодощів). Нейрогенні гіперглікемії (центральні) пов'язані з різними емоційними факторами (радість, страх), які стимулюють вироблення адреналіну, що викликає посилений розпад глікогену до глюкози і надходження її в кров. Причинами екстраінсулярних гіперглікемій можуть бути захворювання залоз внутрішньої секреції (пухлини гіпофіза, надниркових залоз, тиреотоксикоз), що викликають гіперсекрецію відповідних гормонів. До гіперглікемії приводять отруєння фосфором, окислом карбогену, травми, пухлини мозку та ін.

Зниження рівня обміну глюкози і як наслідок - підвищення її вмісту в крові, можуть бути обумовлені порушеннями функцій ферментних систем при запальних процесах в організмі.

У сечі здорової людини глюкози практично немає, тому що вона піддається зворотному всмоктуванню в ниркових канальцях. Якщо рівень вмісту глюкози в крові перевищує "нирковий поріг" (6,68 ммоль/г), то нирки перестають ресорбувати цей моносахарид, частина глюкози попадає в сечу, розвивається глюкозурія.

Зниження рівня глюкози в крові (нижче 2,40 ммоль/г) - гіпоглікемія проявляється симптомами: слабкістю, сильним потовідділенням, погіршенням діяльності центральної нервової системи, втратою свідомості. Вона може розвиватися при передозуванні інсуліну у хворих цукровим діабетом. Гіпоглікемія спостерігається також при підвищеному виділенні інсуліну підшлунковою залозою, зниженому синтезу гормонів щитовидної залози, захворюваннях надниркових залоз (Адісонова хвороба). Знижується надходження глюкози в кров через порушення її всмоктування в кишечнику при захворюваннях тонкої кишки (ентероколітах) і жовчних шляхів. Гіпоглікемія виникає також при захворюваннях печінки (її жирова інфільтрація та ін.) і ряді інфекційних хвороб.

Серед інших порушень вуглеводного обміну варто виділити деякі спадкоємні захворювання, що приводять до зміни синтезу ряду ферментів. Так, спадкоємні захворювання, в основі яких лежать порушення діяльності ферментів, які каталізують процеси розпаду глікогену, називаються глікогенозами. Вони пов'язані з недостатністю фосфорилази в печінці або в кісткових м'язах, відсутністю глюкозо-6-фосфатази в печінці та ін.