Колебания величин глюкозы в крови
Исходя из вышеизложенного, следует сделать вывод о постоянной необходимости поступления глюкозы из крови в клетку. Нормальным ее содержанием в этой биологической жидкости принято считать 3,3 – 5,5 до 6,1 ммоль/л в зависимости от способа определения. Если ткани непрерывно потребляют глюкозу, то за счет чего поддерживается ее гомеостаз? После приема пищи в крови регистрируется гипергликемия (алиментарная) с постепенным ее снижением, из-за выхождения вещества из клетки. В промежутках между приемами еды нормогликемию обеспечивает работа печени. При необходимости в гепатоцитах начинает распадаться накопленный в них гликоген. Ключевым ферментом гликогенолиза является фосфорилаза, активность которой стимулируется фосфорилированием, спровоцированным цАМФ. Последний образуется под влиянием аденилатциклазной системы, включающейся в работу под действием адреналина или глюкагона. В результате деятельности фосфорилазы образуется фосфорный эфир глюкозы, имеющий отрицательный заряд, что мешает ему приблизиться к цитолемме, также обладающей похожим зарядом, и выйти из клетки. Мало того, запасы гликогена в гепатоцитах ограничены, следовательно, при голодании или длительной физической нагрузке он не может покрыть полностью потребности в глюкозе.
При этих обстоятельствах на первый план выходит процесс, характерный в основном для печени, меньшей степени для почек – глюконеогенез (ГНГ), способный использовать различные органические вещества для синтеза глюкозы. Чтобы молекула могла участвовать в реакциях синтеза, ей необходимо включать не менее трех атомов углерода; её средний атом должен быть связан с какой-либо функциональной группой (–NH2, –OH, =C=). Подобным требованиям удовлетворяют глицерин, ПВК, лактат, оксалоацетат, некоторые (гликогенные) аминокислоты (аланин, серин, аспартат, глутамат и т.д.). ГНГ выгодно отличается от гликогенолиза тем, что количество его субстратов велико и он может довольно длительное время поддерживать гомеостаз глюкозы крови. Этот процесс необходим еще и для того, чтобы при гипоксии предотвратить накопление лактата, опасного последующим развитием лактацидоза.
Объяснимо и возникновение следующего явления: ответная реакция организма на любую стрессовую ситуацию включает усиленную секрецию двух гормонов: адреналина и кортизола, что вызывает другой вариант количественных сдвигов глюкозы крови, так называемую эмоциональную гипергликемию.
Противоположное состояние – гипогликемия (снижение уровня глюкозы крови меньше 3,3 ммоль/л) может быть вызвано либо недостаточным ее поступлением с пищей, либо тяжелой физической нагрузкой. Регистрируется у женщин в период лактации, развивается вслед за алиментарной гипергликемией благодаря компенсаторно возникшему гиперинсулинизму.
Таким образом, в физиологических условиях постоянный уровень глюкозы поддерживается с помощью динамического равновесия между процессами синтеза и распада гликогена в печени. Оно создается за счет регуляции деятельности ключевых ферментов гликогенсинтетазы и фосфорилазы, функционирующих при фосфорилировании и дефосфорилировании. Причем если этой реакции подвергается фосфорилаза, то гликогенолиз усиливается. Фосфорилирование же гликогенсинтетазы тормозит генез данного полисахарида.