Fyziológia Funkcia Kontinsulinárny systém
Adrenalín: ad = at, ren = oblička
Glukagón: γλυκύς = sьЯ, agere = jazda, pohyb („priniesť cukor“)
Glukoneogenéza: γλυκύς = sьЯ, νέος = nový, γένεσις = pôvod
Telo ketónu: Odvodené od ahd. Aketonu (pre acetón)
postprandial: post = after, prandium = druhé raňajky
| Okrem erytrocytov a drene obličiek závisí nervový systém aj od glukózy ako zdroja energie. Pre jej prísun je nevyhnutná dostatočná koncentrácia glukózy v krvi (≥3,7 mM/l). Pokles hladiny cukru v krvi preto spôsobuje početné neurologické príznaky, ako sú návaly hladu, dezorientácia, rozšírenie zreničiek, dvojité videnie, trasenie svalov, zvýšenie krvného tlaku a srdcovej frekvencie a nakoniec bezvedomie. Niekoľko hormónov zaisťuje hladinu cukru v krvi: so zvyšujúcou sa hypoglykémiou dochádza k zvýšeniu hladiny glukagónu a adrenalínu, ďalej potom rastového hormónu a nakoniec kortizolu. To opäť zvyšuje hladinu glukózy (odtiaľ pochádza aj názov „hormóny proti inzulínu“). Pomer hladiny glukagónu k inzulínu v krvi (podiel glukagónu a inzulínu) odráža aktuálnu metabolickú situáciu. Po jedle (postprandiálne) prevažuje inzulín, zatiaľ čo nalačno (postresorpčne) prevažuje glukagón. Proglukagón produkuje glukagón a peptidy podobné glukagónu (GLP1, GLP2) v pankrease, čreve a mozgu - so širokým spektrom účinku: GLP1 podporuje citlivosť na inzulín a absorpciu glukózy vo svaloch, tvorbu kostí a činnosť srdca a chráni nervové tkanivo. Glukagón aktivuje kľúčové enzýmy dodávajúce cukor a deaktivuje ich náprotivky; stimuluje glukoneogenézu z glycerínu (odbúravanie tukov), Я-oxidáciu, ketogenézu v pečeni a lipolýzu v tukovom tkanive. Adrenalín a kortizol mobilizujú zásoby glykogénu a bielkovín, ako aj lipolýzu, stimulujú využitie svalových bielkovín a glukoneogenézu v pečeni. Spoločným výsledkom účinku hormónov pôsobiacich proti inzulínu je lepšia dostupnosť molekúl substrátu a stabilizácia hladiny cukru v krvi. |
10%), produkujú somatostatín, ktorý má sekréciu znižujúci účinok na žalúdok a pankreas (inhibuje uvoľňovanie inzulínu a glukagónu) a terapeuticky sa používa na liečbu krvácania, vredov a zápalov.
PP- (γ-, F-) bunky (produkujú pankreatický polypeptid, ktorý potláča aktivitu pankreasu, majú protisekrečný (žlč) a znižujúci motilitu (črevný) a znižujú chuť do jedla
ε bunky (δ bunky majú receptory grelínu) a nepriamo inhibuje sekréciu inzulínu indukovanú glukózou.
Zvyšuje sa príjem potravy (zvýšený prísun substrátu), fyzická aktivita (spotreba glukózy) znižuje hladinu cukru v krvi. Okrem týchto priamych vplyvov pôsobia hormóny na príjem, syntézu a ukladanie aminokyselín, voľných mastných kyselín a glukózy v bunkách na jednej strane a na ich rozklad na druhej strane:
Inzulín teda podporuje ukladanie cukru (syntéza glykogénu - glukagón, glukokortikoidy, somatotropín a katecholamíny majú glykogenolytický účinok) a glykolýzy (inhibujú glukokortikoidy a somatotropín) a inhibuje glukoneogenézu (glukagón, glukokortikoidy, kotolamíny a katecholamíny). Celkovo má inzulín anabolický (zvyšujúci sa) účinok a znižuje hladinu cukru v krvi (a tým tlmí postprandiálny nárast glukózy), zatiaľ čo ostatné spomínané hormóny ho zvyšujú (čo je nevyhnutné v prípade poklesu hladiny glukózy - spotreba glukózy je vyššia ako jej doplnenie).
Centrálny nervový systém je jedným z tých tkanív, ktoré sú pre svoj energetický metabolizmus neustále závislé od prísunu cukru v krvi. Ak to nefunguje, príznaky nedostatočnej ponuky sa objavia vo veľmi krátkom čase, a to vrátane mdloby (hypoglykemický šok). Hladina cukru v krvi (triezva) by mala byť okolo 4 - 5 mM/l (referenčné rozpätie 3,3 - 6,0 mM) alebo 70 - 90 mg/dl.
Hypoglykémia spôsobuje početné príznaky, ako je nervozita, zmätenosť, poruchy reči, potenie, hladový hlad, nevoľnosť. Môžu sa vyskytnúť vegetatívne javy, ktoré sa prejavujú napr. Vysokým krvným tlakom, tachykardiou, mydriázou.
Pomer koncentrácie inzulínu/glukagónu charakterizuje stav energetického metabolizmu:
Je vysoká po požití (absorpčná fáza; veľa inzulínu) a prebytočná glukóza sa ukladá
V postabsorpčnej fáze je nízka (málo inzulínu), vyčerpávajú sa vlastné zásoby energie v tele.
Klinické referenčné rozpätie pre hladinu cukru v krvi nalačno je medzi 3,3 a 6,0 mM glukózy/liter krvi:
9 mM). Návrat na hladinu nalačno (súvisiaci hlavne s inzulínom) potom trvá niekoľko hodín.
Bunkové vychytávanie a využitie cukru (využitie glukózy) nezávisí iba od koncentrácie a hladín hormónov, ale je tiež riadené metabolickými požiadavkami: zvyšuje sa absorpcia glukózy do svalov (
40% telesnej hmotnosti!) S ich aktivitou. Cvičenie má mnoho pozitívnych účinkov, vrátane okamžitého zníženia hladiny cukru v krvi (znížená potreba liekov u diabetikov).
Príjem glukózy v mozgu je znížený z hladiny cukru v krvi 3,7 mM/l. Príznaky ako nepokoj, chvenie, hladný hlad, prepuknutie potenia sa vyskytujú od 3,0 mM/l, bezvedomie sa môže vyskytnúť od 2,7 mM/l.
Krvný cukor (podobný kyslíku) má dve stránky: na jednej strane je životne dôležitý pre ľudí, na druhej strane je potenciálne škodlivý:
Glukóza dodáva bunkám energiu, nervové tkanivo je do značnej miery závislé od glukózy. Ak sa absorbuje viac glukózy, ako potrebuje metabolizmus, ukladá sa v pečeni a premieňa sa na tuk. Inak sa doplní štiepením glykogénu (glykogenolýza) a hromadením cukru (glukoneogenéza).
Glukóza je vysoko reaktívna molekula - môže chemicky meniť biomolekuly (napr. Pokročilé konečné produkty g lykácie - AGE). To si vyžaduje príslušné regeneračné procesy a akceleruje to so zvyšujúcou sa hladinou glukózy. To môže viesť k funkčným poruchám, ktoré sa prejavia aj ako neskoré následky v prípade nedostatočne liečeného diabetes mellitus (poruchy obehu, zlá regulácia tlaku, poškodenie nervov atď.).
Pokles hladiny cukru v krvi môže nastať napríklad fyzickým stresom (zvýšený príjem glukózy vo svalových bunkách → pokles hladiny cukru v krvi → znížená sekrécia inzulínu) a stresom, ale tiež predávkovaním inzulínom.
| Fyzická aktivita (napr. Vytrvalostný tréning) znižuje hladinu cukru v krvi. |
Hormonálne systémy reagujú postupne na zníženie hladiny glukózy v krvi (hypoglykémia):
4,6 mM/l znižuje sekréciu inzulínu
Glukóza v krvi pod
3,8 mM/l uvoľňuje glukagón a adrenalín
Glukóza v krvi pod
3,7 mM/l stimuluje vylučovanie rastového hormónu (GH účinkuje v priebehu času inak: jeho antagonistickým účinkom na inzulín trvá asi hodinu, kým sa zvýši hladina cukru v krvi. Najskôr to odpadne kvôli somatomedínovému účinku)
Glukóza v krvi pod
3,2 mM/l stimuluje uvoľňovanie kortizolu (jasné príznaky hypoglykémie zmiznú
50 - 150 ng/l (v závislosti od metódy)
Biologický polčas
80%), biologický polčas je 5-6 minút. Iba malá časť vylučovaného hormónu sa dostane do systémovej cirkulácie, t. J. Do tkanív mimo tráviaceho systému, ako je tukové tkanivo, v ktorých glukagón podporuje odbúravanie tukov a inhibuje lipogenézu.
O 1 mM nižšia ako hladina cukru v krvi (4 - 5 mM) a zaisťuje rýchly príjem glukózy bunkami.
Glukagón účinkuje prostredníctvom glukagónových receptorov (> obrázok vyššie) primárne v pečeni, kde veľmi rýchlo (sekundy) zaisťuje dostatočný prísun glukózy do tela. Glukagónové receptory sú metabotropné (typ III - G proteín, adenylátcykláza), zvyšujú hladinu cAMP, čím aktivujú proteínkinázu A a tým aktivujú kľúčové enzýmy pre prísun cukru (glykogénfosforyláza, fruktóza-1,6-bifosfatáza), pričom pôsobia ako antagonisti (glykogén) Inaktivovať fosfofruktokinázu).
Účinky glukagónu:
Podporuje glukagón
Glukoneogenéza (lipolýza v tukovom tkanive)
Glykogenolýza
Я -oxidácia
Ketogenéza (pečeň; šetrí cukor v krvi)
| Glukagón podporuje glykogenolýzu a glukoneogenézu, hladina glukózy stúpa. |
Glukagón klesá
aktivita glykolýzy
syntéza glykogénu
syntéza voľných mastných kyselín v pečeni (de novo lipogenéza)
Stimulácia: Uvoľňuje sa glukagón
poklesom hladiny cukru v krvi (> hodnota)
prostredníctvom aminokyselín, najmä arginínu (arginín tiež stimuluje sekréciu inzulínu)
Vegetatívna časť podporuje tvorbu glukagónu - sympatického (Я-receptory) aj parasympatického.
| Arginín stimuluje uvoľňovanie inzulínu aj glukagónu . |
Inhibícia: Sekrécia glukagónu je inhibovaná
zvýšením koncentrácie glukózy a voľných mastných kyselín v krvi
Hormonálne cez susedné bunky ostrovčekov (inzulín a GABA z Я buniek, somatostatín z δ buniek) a z čreva (sekretín, GLP-1, GIP).
Účinky glukagónu: Glukagón má energetický mobilizačný účinok a (ako GLP) posilňuje srdce (frekvencia, vplyv). Tiež sa zdá, že inhibuje sekréciu pankreatickej šťavy.
Pečeň: Glukagón zvyšuje glykogenolýzu v pečeni, inhibuje sa syntéza glykogénu, podporuje sa glukoneogenéza (používajú sa aminokyseliny, uvoľňuje sa dusík, výsledkom je negatívna rovnováha N.) Pretože sa inhibuje aj glykolýza, uvoľňuje sa glukóza do krvi.
Cirkadiánny rytmus: Na rozdiel od inzulínu vykazuje glukagón v priebehu dňa iba malé výkyvy v hodnotách koncentrácie v krvi.
Adrenalín pôsobí na pečeňové, tukové a svalové bunky a zvyšuje (prostredníctvom β2 receptorov) energetický obrat. Glukóza a voľné mastné kyseliny sú poskytované odbúravaním glykogénu, odbúravaním tukov (lipolýza prostredníctvom Я3 receptorov) a pečeňovou glukoneogenézou (cez Я2 receptory); hladina cukru v krvi stúpa.
Zvýšenie hladiny glukózy je podporované inhibíciou produkcie inzulínu (prostredníctvom α2 receptorov) a uvoľňovaním glukagónu (Я adrenoreceptory). Adrenalín podporuje glukoneogenézu a glykogenolýzu (pečeň) prostredníctvom α1 receptorov. Vo svaloch adrenalín zvyšuje absorpciu glukózy.
Núdzové situácie, stres a emočné vypätie stimulujú uvoľňovanie adrenalínu pôsobením sympatického nervového systému. Hypoglykémia stimuluje hypotalamické neuróny k aktivácii sympatického nervového systému, a tým katecholamínergnej kontraregulácii (mobilizácia glukózy).
Uvoľňovanie kortizolu - hlavného glukokortikoidu - je stimulované ACTH (kortikotropínom) z prednej hypofýzy. Zvyšuje hladinu cukru v krvi a pri strese presmeruje tok krvi do pracujúcich svalov (ďalšie informácie nájdete tu).
Aktiváciou intracelulárnych receptorov vedú glukokortikoidy k degradácii bielkovín vo svaloch a stimulujú premenu aminokyselín na glukózu (glukoneogenéza) v pečeni. Inhibujú príjem cukru bunkami a zvyšujú odbúravanie triglyceridov v tukovom tkanive, čo zvyšuje hladinu mastných kyselín v krvi.
Príznaky hypoglykémie:
Svaly: slabosť
Mozog: Poruchy koncentrácie, spomalenie, zmätenosť, zmeny nálady, zhoršená koordinácia, poruchy spánku
pri ťažkej hypoglykémii (