Гормони регулюють багато важливих функцій нашого організму, вони діють через кров і працюють як ключі «відкривають двері». Інсулін - це гормон, який синтезується підшлунковою залозою, а саме спеціальним типом клітин - бета-клітинами. β-клітини знаходяться в певних частинах підшлункової залози, відомих як острівці Лангерганса, які крім β-клітин містять також α-клітини, що продукують гормон глюкагон, δ (D)-клітини, які синтезують соматостатин і F-клітини, що виробляють панкреатичний поліпептид (функція якого до сих пір недостатньо вивчена). У підшлункової залози також є інша важлива функція, вона виробляє ферменти, що беруть участь в травленні. Ця функція підшлункової залози не порушується у людей з цукровим діабетом.
Причина, по якій інсулін так важливий для організму - це те, що він діє як ключ, «відкриває двері» для глюкози всередину клітини. Як тільки людина бачить їжу або відчуває її запах, його β-клітини отримують сигнали до збільшення продукції інсуліну. А після того, як їжа потрапила в шлунок і кишечник, інші спеціальні гормони посилають ще більше сигналів бета-клітин, щоб вони збільшили продукцію інсуліну.
Бета-клітини містять вбудований «глюкометр», який реєструє, коли рівень глюкози крові підвищується, і відповідають, посилаючи правильне кількість інсуліну в кров. Коли люди без цукрового діабету їдять їжу, концентрація інсуліну в крові різко зростає, це необхідно для перенесення глюкози, отриманої з їжі, всередину клітин. У таких людей глюкоза крові зазвичай не піднімається більш ніж на 1-2 ммоль / л після їжі.
Інсулін переноситься кров'ю до різних клітин організму і зв'язується на їх поверхні зі спеціальними рецепторами до інсуліну, в результаті чого клітини стають проникними для глюкози. Але не всім клітинам організму необхідний інсулін для транспортування глюкози. Є «ІНСУЛІННЕЗАЛЕЖНОГО» клітини, вони поглинають глюкозу без участі інсуліну, прямо пропорційно концентрації глюкози крові. Вони знаходяться в головному мозку, нервових волокнах, сітківці ока, нирках і надниркових залозах, також в судинній стінці і клітинах крові (еритроцитах).
Це може здатися нелогічним, що деяким клітинам не потрібен інсулін для перенесення глюкози. Однак, в ситуаціях, коли в організмі низький рівень глюкози, продукція інсуліну зупиняється, тим самим зберігаючи глюкозу для найбільш важливих органів. Якщо у вас є цукровий діабет і ваш рівень глюкози крові високий, ІНСУЛІННЕЗАЛЕЖНОГО клітини будуть поглинати велику кількість глюкози, і в результаті це призведе до пошкодження клітин і, отже, функціонування органу в цілому.
Організму потрібна невелика кількість інсуліну навіть між прийомами їжі і протягом ночі, щоб пристосувати глюкозу, що поступає з печінки. Це і називається «базальної» секрецією інсуліну. У людей без цукрового діабету кількість цього інсуліну становить 30-50% від кількості загального добового інсуліну. Також є «стимульована» секреція інсуліну, який виробляється на прийом їжі.
Велика кількість вуглеводів, що надходять до нас з їжею, зберігається в печінці у вигляді глікогену (це вуглевод, здатний швидко розкладатися з утворенням глюкози).
Якщо людина їсть більше, ніж йому необхідно, то надлишок вуглеводів трансформується в жири, які зберігаються в жировій тканині. Організм людини має майже необмежені можливості для накопичення жиру.
Навпаки, білки (амінокислоти) можуть бути використані різними тканинами організму, але у них немає ніякого певного місця зберігання. Печінка здатна синтезувати глюкозу не тільки з глікогену, але також і з амінокислот, наприклад, якщо ви не їли протягом тривалого часу. Але при цьому відбувається руйнування тканин, так як в організмі немає певного депо амінокислот (Рис.1).
Підшлункова залоза
Підшлункова залоза - це непарний орган розміром з долоню, розташований в черевній порожнині, близько до шлунку. Вона виконує дві основні функції: виробляє ферменти, які допомагають перетравлювати їжу, і виробляє інсулін, який допомагає контролювати рівень глюкози крові. Травні ферменти з підшлункової залози потрапляють в кишечник через протоку підшлункової залози. Він впадає в дванадцятипалу кишку разом з жовчним протокою, який виводить жовч з печінки і жовчного міхура. У підшлунковій залозі знаходиться близько одного мільйона острівців Лангерганса. Інсулін виробляється бета-клітинами острівців і вивільняється безпосередньо в дрібні кровоносні судини, що проходять через підшлункову залозу.
клітинний метаболізм
здорова клітина
Цукор з їжі всмоктується в кишечнику і надходить у кров у формі глюкози (декстрози) і фруктози. Глюкоза повинна зайти в клітини для того щоб вона могла бути використана для продукції енергії або інших метаболічних процесів. Гормон інсулін необхідний для того, щоб «відкрити двері», тобто зробити можливим транспорт глюкози всередину клітини через клітинну стінку. Після того, як глюкоза потрапляє всередину клітини, вона перетворюється за допомогою кисню на вуглекислий газ, воду і енергію. Вуглекислий газ потім надходить в легені, де відбувається обмін його на кисень (Рис.2).
Енергія життєво необхідна клітинам для того, щоб вони функціонували належним чином. Крім того, глюкоза в формі глікогену зберігається в печінці і м'язах для подальшого використання.
Головний мозок, однак, не здатний зберігати глюкозу у вигляді глікогену. Отже, він знаходиться в постійній залежності від рівня глюкози крові.
Коли людина голодує, в крові знижується рівень глюкози. В цьому випадку двері, відкрита за допомогою інсуліну, не зробить ніякої користі. У людей без цукрового діабету продукція інсуліну зупиняється майже повністю, коли рівень глюкози крові знижується. Альфа-клітини підшлункової залози розпізнають низький рівень глюкози крові і секретують в кровотік гормон глюкагон. Глюкагон діє як сигнал для клітин печінки, щоб вони вивільнили глюкозу зі свого резерву глікогену. Є й інші гормони, які також можуть синтезуватися, коли людина голодує (такі як адреналін, кортизол і гормон росту).
Але якщо голодування триває, то організм буде використовувати наступну резервну систему, щоб підтримати концентрацію глюкози крові на належному рівні. Жири розпадаються на жирні кислоти і гліцерин. Жирні кислоти трансформуються в кетони в печінці, а з гліцерину утворюється глюкоза. Ці реакції будуть відбуватися, якщо ви довго голодує (наприклад, під час посту) або ви настільки хворі, що не можете є (наприклад, при гастроентериті) (Рис.3).
Всі клітини нашого організму (за винятком головного мозку) можуть використовувати жирні кислоти в якості джерела енергії. Однак, тільки м'язи, серце, нирки і головний мозок можуть використовувати кетони як джерело енергії.
Під час тривалого голодування кетони можуть забезпечувати до 2/3 потреби мозку в енергії. У дітей кетони утворюються швидше і досягають більшої концентрації, ніж у дорослих.
Незважаючи на те, що клітини отримують певну енергію з кетонів, її все одно менше, ніж коли вони використовують глюкозу.
Якщо організм перебуває без їжі занадто довго, то білки з м'язової тканини починають розпадатися, і перетворюватися в глюкозу.
Цукровий діабет 1 типу і абсолютна недостатність інсуліну. Механізм захворювання - передумови роз'яснення.
Цукровий діабет 1 типу - це захворювання, при якому відсутня свій інсулін. В результаті цього глюкоза не може зайти в клітини. Клітини в цій ситуації діють так, як ніби вони знаходяться в фазі голодування, описаної вище. Ваш організм буде намагатися підняти рівень глюкози крові до ще більш високих значень, так як він вважає, що причиною відсутності глюкози всередині клітин є низький рівень глюкози крові. Такі гормони як адреналін і глюкагон посилають сигнали для викиду глюкози з печінки (активують розпад глікогену).
У цій ситуації, однак, голодування відбувається в період достатку, тобто високої концентрації глюкози крові. Організму важко впоратися з великою концентрацією глюкози, і вона починає виходити з сечею. У цей час всередині клітин відбувається синтез жирних кислот, які потім трансформуються в кетони в печінці, і вони також починають виділятися з сечею. Коли людині призначається інсулін, його клітини починають знову нормально функціонувати і порочне коло припиняється (Рис. 4).
Матеріал по темі:
Права на матеріали