Метаболизм и регуляция глюкозы

Метаболизм и регуляция глюкозы описывают, как организм производит, запасает, высвобождает и использует глюкозу, а также как гормоны поддерживают уровень циркулирующей глюкозы в узком диапазоне как при приеме пищи, так и при голодании. Система балансирует поступление глюкозы с потребностью, чтобы мозг и другие ткани получали стабильное топливо без вреда от устойчиво высокого или низкого уровня глюкозы в крови.

Definition

Метаболизм и регуляция глюкозы — это интегрированный набор биохимических и гормональных процессов — главным образом, противоположные действия инсулина и глюкагона на печень, мышцы и жировую ткань — которые поддерживают уровень глюкозы в крови в узком физиологическом диапазоне.

Scope

Эта тема охватывает нормальную физиологию метаболизма глюкозы: контроль, опосредованный инсулином и глюкагоном, выработку и хранение глюкозы в печени, периферический захват глюкозы и контррегуляторный ответ на голодание и стресс. Она представляет собой физиологическую основу, на которой строятся темы диабета в этой области, и рассматривается как справочная физиология, а не как клиническое руководство.

Core questions

• Как поддерживается стабильный уровень глюкозы в крови между приемами пищи и во время голодания?
• Какова роль инсулина и глюкагона в контроле уровня глюкозы?
• Как печень, мышцы и жировая ткань участвуют в метаболизме глюкозы?
• Как организм защищается от гипогликемии?

Key concepts

• Секреция и действие инсулина
• Глюкагон и контррегуляция
• Гликогенолиз и глюконеогенез
• Гликогенез (накопление глюкозы)
• Периферический захват глюкозы
• Установочная точка глюкозы и отрицательная обратная связь

Mechanisms

Когда уровень глюкозы в крови повышается после еды, бета-клетки поджелудочной железы секретируют инсулин, который через инсулиновый рецептор сигнализирует об увеличении поглощения глюкозы мышцами и жировой тканью, способствует синтезу гликогена в печени и мышцах и подавляет выработку глюкозы печенью, а также координирует метаболизм липидов. По мере снижения уровня глюкозы во время голодания секреция инсулина уменьшается, и контррегуляторные гормоны — в первую очередь глюкагон — стимулируют распад гликогена и глюконеогенез в печени для восстановления запасов. Этот реципрокный, регулируемый обратной связью баланс поддерживает уровень глюкозы в плазме в узком диапазоне и является системой, сбой которой определяет диабет.

Clinical relevance

Рабочее понимание нормальной регуляции глюкозы является основой для интерпретации аномальных состояний глюкозы и для понимания того, как каждая форма диабета отклоняется от физиологии. Эта статья объясняет регуляторную основу концептуально и не предоставляет индивидуальных диагностических порогов или рекомендаций по лечению.

Evidence & guidelines

Диагностические категории нарушений метаболизма глюкозы — включая нарушенную гликемию натощак и нарушенную толерантность к глюкозе как промежуточные состояния — определены в профессиональных консенсусных документах, таких как «Стандарты медицинской помощи» Американской диабетической ассоциации, которые закрепляют аномальный конец регуляторного спектра.

Seminal works

• saltiel-kahn-2001
• guyton-hall-2020

Frequently asked questions

Какие два гормона наиболее непосредственно контролируют уровень глюкозы в крови?

Инсулин снижает уровень глюкозы в крови, способствуя ее поглощению и накоплению и подавляя выработку печенью, в то время как глюкагон повышает его, стимулируя распад гликогена и глюконеогенез; их баланс поддерживает установочную точку глюкозы.

Где организм запасает глюкозу?

Глюкоза запасается в основном в виде гликогена в печени и скелетных мышцах, при этом печень высвобождает глюкозу в кровоток во время голодания, а мышцы используют свои запасы локально.