Регуляция содержания глюкозы в крови и метаболизма углеводов в организме

Контроль метаболизма углеводов в организме осуществляется единой нейрогуморальной системой, однако в её работе можно выделить три группы механизмов:

а) Контроль с помощью нервных механизмов: возбуждение того или иного отдела ЦНС > передача импульсов по нервным стволам > выделение медиаторов > воздействие на обмен углеводов в клетках.

б) Контроль с помощью нейрогормональных механизмов: возбуждение подкорковых метаболических центров Д> выделение гормонов гипотпламуса > выделение гормонов гипофиза > выделение гормонов переферических желез внутренней секреции > воздействие гормонов на метаболизм углеводов в клетках.

г) Контроль с помощью метаболитногуморальных механизмов типа: повышение концентрации глюкозы в крови > повышение продукции инсулина островковым аппаратом поджелудочной железы > активация процессов усвоения глюкозы клетками.

Одной из важнейших задач системы регуляции обмена углеводов является поержание концентрации глюкозы на определенном уровнев пределах 3,3 5,5 мМ/л обеспечивающей нормальное снабжение клеток различных органов и тканей этим моносахаридом, служащим для них и энергетическим топливом и источником пластического материала для различных биосинтезов. Постоянная концентрация глюкозы в крови есть результат достаточно сложного баланса процессов поступления глюкозы в кровь и процессов её утилизации в органах и тканях.

Важную роль в поержании постоянной концентрации глюкозы в крови играет эндокринная система организма. Целый ряд гормонов повышает содержание глюкозы в крови: глюкагон, адреналин, глюкокортикоиды / для человека это в основном кортизол /, соматотропный гормон, тироксин.

Глюкагон повышает содержание глюкозы в крови за счет главным образом стимуляции процесса «мобилизации» гликогена в печени, механизм стимуляции мы уже обсуждали. Кроме того, глюкагон стимулирует до некоторой степени процесс глюконеогенеза, причем стимуляция идет за счет повышения активности одного из ферментов глюконеогенеза фруктозо1,6бисфосфатазы. Глюкагон выделяется альфаклетками островков Лангерганса поджелудочной железы при снижении содержания глюкозы в крови. Поскольку ответная реакция на повышение содержания глюкагона в крови базируется на изменении активности уже имеющихся в клетках ферментов, наблюдается быстрое повышение концентрации глюкозы в крови. Следует отметить, что глюкагон не влияет на скорость расщепления гликогена в мышцах.

Адреналин секретируется в кровь мозговым веществом надпочечников в экстремальных ситуациях. В первую очередь адреналин стимулирует расщепление гликогена в мышцах, обеспечивая таким образом миоциты энергетическим топливом, однако, как мы уже знаем, в мышцах нет глюкозо6фосфатазы, поэтому свободная глюкоза в миоцитах не образуется и в кровь не поступает. В то же время адреналин способен ускорять расщепление гликогена в печени за счет активации фосфорилазы; образующаяся глюкоза поступает из гепатоцитов в кровь, где её концентрация повышается. Повышение содержания глюкозы в крови в ответ на выброс в кровь из надпочечников адреналина также развивается быстро, так как обусловлено повышением активности имеющихся в гепатоцитах ферментов.

Кортизол, как и другие глюкокортикоиды, вызывают повышение содержания глюкозы в крови за счет двух эффектов: вопервых, он тормозит поступление глюкозы из крови в клетки ряда периферических тканей, таких как мышечная или соединительная ткани; вовторых, кортизол является основным стимулятором глюконеогенеза, причем стимуляция глюконеогенеза является главным механизмом, ответственным за увеличение концентрации глюкозы крови. Стимуляция

глюконеогенеза идет за счет увеличения скорости расщепления белков в периферических тканях, увеличения потребления аминокислот печенью и увеличения в гепатоцитах количества ферментов, принимающих участие в глюконеогенезе. Эффект кортизола развивается медленно: содержание глюкозы в крови начинает повышаться через 4 6 часов после введения кортизола и достигает максимума где то через сутки. Интересно, что повышение содержания глюкозы в крови при

ведении кортизола сопровождается и нарастанием содержания гликогена в печени, тогда как при введении глюкагона содержание гликогена в печени снижается.

Соматотропный гормон гипофиза также в целом вызывает повышение содержания глюкозы в крови, но следует помнить что его введение вызывает двухфазный ответ: в течение первой четверти часа содержание глюкозы в крови снижается, а затем развивается продолжительное повышение её уровня в крови. Механизм этой ответной реакции окончательно не выяснен. Предполагают, что на первом этапе происходит небольшое нарастание содержание инсулина в сыворотке крови, за счет чего и происходит снижение содержания в ней глюкозы. В более отдаленном периоде, повышение содержания глюкозы в крови является следствием нескольких эффектов: уменьшения поступления глюкозы в некоторые ткани, например, в мышцы; повышения поступления в кровь глюкагона из поджелудочной железы; уменьшения скорости окисления глюкозы в клетках в результате повышенного поступления в клетки более эффективного энергетического топлива жирных кислот, последние , как мы говорили ранее, ингибируют пируваткиназу. Длительное введение соматотропного гормона приводит к развитию сахарного диабета.

Тироксин также вызывает повышение содержания глюкозы в крови, однако механизм этого эффекта до настоящего времени не ясен. Известно, что при гипертиреозе окисление глюкозы идет с нормальной или повышенной скоростью, содержание глюкозы натощак повышено, одновременно у больных с гипертиреозом снижено содержание гликогена в печени.

Гормоном, снижающим содержание глюкозы в крови, является инсулин, он выделяется в кровь бетаклетками островков Лангерганса в ответ на повышение содержания глюкозы в крови. Снижение содержания глюкозы в крови обусловлено тремя группами эффектов: вопервых, инсулин повышает проницаемость клеточных мембран для глюкозы, способствуя переходу глюкозы из крови и межклеточной жидкости в клетки; вовторых, инсулин улучшает усвоение глюкозы клетками, стимулируя фосфорилирование глюкозы, её окислительный распад, а также ускоряя процессы перевода глюкозы в гликоген и превращения её в триглицериды; в третьих, инсулин тормозит процессы глюконеогенеза и расщепления гликогена в гепатоцитах до глюкозы. Ответнаяреакция на введение инсулина развивается быстро.

Следует заметить, что в физиологическом плане гормоны глюкагон и инсулин не являются антагонистами: глюкагон обеспечивает перевод резервного гликогена печени в глюкозу, а инсулин обеспечивает поступление этой глюкозы из крови в клетки периферических тканей и её последующую утилизацию в клетках.

Синтез гликозаминогликанов стимулируется тестостероном и соматотропным гормоном, причем под действием соматотропина в печени синтезируется пептид из группы соматомединов, так называемый сульфатирующий фактор, именно последний и является истинным стимулятором синтеза гетерополисахаридов межклеточного вещества соединительной ткани. Синтез гликозаминогликанов тормозят глюкокортикоиды. Отмечено, что в местах иньекций кортизола количество межклеточного вещества в соединительной ткани уменьшается.