А. Обмен глюкозы при голодании

1. Потребление глюкозы. Главные потребители глюкозы — этонейроны головного мозга, мышечные клетки и эритроциты. Глюкоза служит основным источником энергии для этих клеток, поэтому они нуждаются в постоянном ее притоке и сильнее всего страдают от ее недостатка. За сутки у человека весом 70 кг головной мозг потребляет примерно 100 г глюкозы, поперечнополосатые мышцы — 35 г и эритроциты — 30 г глюкозы. Остальные ткани в условиях голодания используют преимущественно свободные жирные кислоты (образуются при расщеплении триглицеридов жировой ткани) или кетоновые тела (образуются в печени при окислении свободных жирных кислот).

2. Продукция глюкозы. При кратковременном голодании единственным источником глюкозы служит печень. Глюкоза образуется в печени при гликогенолизе и глюконеогенезе.

а. Гликогенолиз — это распад гликогена, запасного полисахарида. Гликогенолиз происходит непрерывно, и за счет этого поддерживается постоянная концентрация глюкозы в крови в промежутках между приемами пищи. Во время ночного голодания около 75% глюкозы печеночного происхождения образуется путем гликогенолиза.

б. Глюконеогенез — это образование глюкозы из органических молекул, не относящихся к углеводам. Основные субстраты глюконеогенеза: лактат (образуется при катаболизме глюкозы во всех тканях); аминокислоты, в первую очередь аланин (аминокислоты образуются при катаболизме белков мышечной ткани); глицерин (продукт катаболизма триглицеридов жировой ткани). Во время ночного голодания только 25% глюкозы печеночного происхождения образуется путем глюконеогенеза. После пробуждения вклад гликогенолиза в общую продукцию глюкозы значительно снижается, и по мере удлинения периода голодания глюконеогенез все более преобладает над гликогенолизом.

3. Реакция на голодание. Головной мозг нормально функционирует даже при длительном голодании благодаря механизмам поддержания концентрации глюкозы в крови, прежде всего — благодаря гликогенолизу и глюконеогенезу. В первые дни голодания концентрация глюкозы в плазме снижается на 0,8—1,1 ммоль/л, после чего обычно стабилизируется. Однако у некоторых людей с нормальным весом (чаще у женщин) концентрация глюкозы может уменьшаться до 1,9—2,2 ммоль/л без появления симптомов гипогликемии. Содержание инсулина также снижается и удерживается на низком уровне. Таким образом, у большинства здоровых людей при длительном голодании происходит умеренное снижение концентрации глюкозы плазмы на фоне значительного падения уровня инсулина.

Б. Обмен глюкозы после еды. В пище содержатся моносахариды, дисахариды и полисахариды. Моносахариды (в том числе — глюкоза) быстро всасываются в ЖКТ и поступают в кровь. Дисахариды и полисахариды предварительно расщепляются ферментами ЖКТ до моносахаридов. Поэтому после приема пищи, содержащей преимущественно ди- и полисахариды, концентрация глюкозы в крови повышается медленнее, чем после приема пищи, богатой глюкозой. Скорости повышения концентрации глюкозы в крови после потребления ди- и полисахаридов различаются незначительно, особенно если эти углеводы потребляют вместе с другими питательными веществами (жирами и белками). Повышение уровня глюкозы стимулирует секрецию инсулина бета-клетками островков поджелудочной железы. Инсулин через воротную вену поступает в печень, где разрушается примерно 50% гормона. Оставшийся инсулин поступает в общий кровоток, связывается с рецепторами тканей-мишеней и стимулирует поглощение глюкозы этими тканями. Главные мишени инсулина — клетки печени, мышц и жировой ткани. Около 10% углеводов, поступивших с пищей, запасается в печени в виде гликогена в ходе гликогенеза. Еще 10—15% углеводов пищи метаболизируется в мышечной и жировой тканях и в виде субстратов глюконеогенеза поступает в печень. В печени эти субстраты превращаются в глюкозу и затем в гликоген.

Изменения концентрации глюкозы и инсулина в плазме после еды представлены на рис. 34.1. В норме концентрации глюкозы и инсулина достигают максимума через 1 ч и возвращаются к исходному уровню через 3—4 ч после еды. У людей с ожирением концентрации глюкозы и, особенно, инсулина возрастают сильнее, чем у людей с нормальным весом. Однако и при ожирении максимальная концентрация инсулина наблюдается через 1 ч после еды.