Биохимические основы жизнедеятельности организма человека - Волков Н.И., Несен Э.Н. 2000

Биохимические основы жизнедеятельности организма человека
Биохимия углеводов
Уровень глюкозы в крови и его регуляция

Концентрация глюкозы в крови взрослого человека в норме поддержива­ется в пределах 4,4—6,0 ммоль ∙ л^-1, или 80—120 мг% (в 100 мл крови) несмотря на значительные изменения ее потребления и поступления в те­чение дня (рис. 61). Постоянный уровень глюкозы в крови регулируется прежде всего печенью, которая может поглощать или выделять глюкозу в кровь в зависимости от ее концентрации в крови и в ответ на воздействие гормонов. Повышение глюкозы в крови после приема углеводной пищи ак­тивирует ферментативный процесс синтеза гликогена в печени, а пониже­ние ее уровня усиливает распад гликогена в печени до глюкозы с после­дующим выделением ее в кровь.

Важную роль в регуляции постоянного содержания глюкозы в крови играют гормоны, главным образом инсулин и глюкагон, проявляющие вза­имопротивоположное действие. Инсулин усиленно секретируется подже­лудочной железой при повышении глюкозы в крови после приема пищи и стимулирует поступление глюкозы в скелетные мышцы, печень и жировую ткань, что активирует синтез гликогена или жира (в жировой ткани). Глю­кагон усиленно выделяется при снижении глюкозы в крови и запускает процесс расщепления (мобилизации) гликогена в печени, выделение глю­козы в кровь. При уменьшении концентрации глюкозы в крови скелетные мышцы и печень в качестве источника энергии начинают использовать жирные кислоты. Это также вносит свой вклад в поддержание определен­ной концентрации глюкозы в крови.

При значительном поступлении углеводов с пищей или интенсивном распаде гликогена в печени уровень глюкозы в крови может превышать верхнюю границу нормы и достигать 10 ммоль ∙ л^-1 и более, что характери­зуется как состояние гипергликемии. Гипергликемия может возникать и при снижении использования глюкозы тканями, что наблюдается при тяже­лом заболевании — сахарном диабете. Связано это заболевание со сниже­нием выработки гормона инсулина в поджелудочной железе (гипофункция), который усиливает проникновение глюкозы в ткани, либо с потерей чувствительности инсулиновых рецепторов К гормону. Временное повышение глюкозы в крови сразу после приема пищи, насыщенной углеводами, назы­вается алиментарной, или пищевой гипергликемией. Через 2—3 ч после приема пищи содержание глюкозы в крови нормализуется. Состояние ги­пергликемии может наблюдаться у некоторых спортсменов перед стартом: оно улучшает выполнение кратковременных физических нагрузок, но ухуд­шает выполнение длительной работы. Повышение концентрации глюкозы в крови до 8,8—10 ммоль ∙ л^-1 (почечный барьер для глюкозы) приводит к по­явлению ее в моче. Такое состояние называется глюкозурией.

Рис. 61 Схема регуляции уровня глюкозы в крови

Снижение уровня глюкозы в крови до 3 ммоль ∙ л^-1 и ниже (гипоглике­мия) наблюдается очень редко, так как организм способен синтезировать глюкозу из аминокислот и жиров в процессе глюконеогенеза. Гипоглике­мия может возникнуть при истощении запасов гликогена в печени в ре­зультате напряженной длительной физической работы, например при ма­рафонском беге, или длительном голодании. Снижение концентрации глю­козы в крови до 2 ммоль ∙ л^-1 вызывает нарушение деятельности мозга, эритроцитов, почек, для которых глюкоза является главным энергети­ческим субстратом. При этом возможна потеря сознания — гипогликеми­ческий шок или даже смерть. Для предотвращения такого состояния в практике спорта используется дополнительное углеводное питание во вре­мя длительной физической работы.

Глюкоза крови в большей степени (около 70 %) используется тканями как энергетический источник и в меньшей степени (30 %) — для пласти­ческих процессов. Более 5 % поступившей с пищей глюкозы депонирует­ся печенью в процессе синтеза гликогена. При малоподвижном образе жизни и значительном потреблении углеводов с пищей до 40 % глюкозы превращается в жиры, в том числе в холестерин. Около 90 % глюкозы кро­ви потребляет мозг, где глюкоза служит основным энергетическим суб­стратом. При мышечной деятельности, особенно при длительной работе, ее больше используют скелетные мышцы, в которых запас углеводных ре­сурсов истощается.