A3 - хомеостаза на глюкозата при хора - хора - хранене - околна среда
Заглавие: Глюкозна хомеостаза при хората
Ръководител на проекта: T. Linn, R.G. Bretzel, C. Kunz
Ако има остър недостиг на хранителни вещества, образуването на нова глюкоза (глюконеогенеза) в черния дроб е една от най-важните стратегии за оцеляване на човешкото тяло. Тъй като черният дроб бързо прехвърля образуваната глюкоза в кръвта за разпространение до жизненоважни органи като мозъка, сърцето и бъбреците, ако недостигът продължава, се изисква доставка на подходящи вещества от собствените депа на организма. Лактат (млечна киселина) от мускулната тъкан е подходящ кандидат. Мускулите съставляват около половината от телесната маса и отделят лактат в кръвта, който се преработва в глюкоза от черния дроб (Фигура 1, цикъл на Кори). Тъй като обаче има редица други потенциални предшественици за глюконеогенезата, физиологичното значение на цикъла на Кори е неясно.
За да се определи по-точно съдържанието на лактат в глюконеогенезата, ние изследвахме освобождаването на лактат в скелетните мускули на предмишницата, използвайки стабилния изотоп [13С] -лактат. Освен това попитахме дали скелетните мускули при дефицит на глюкоза са в състояние да адаптират поемането на глюкоза при силно нормални нива на инсулин. Острият глюкозен дефицит, съчетан с високи нива на инсулин, е от клинично значение при хора с диабет, подложени на лечение с инсулин. Тук се страхува индуцираната ниска кръвна захар (хипогликемия), която без контрамерки може да доведе до загуба на съзнание.
В нашата експериментална настройка (Фигура 2) ние сметнали, че кинетиката на субстрата в мускулите на предмишницата е представителна за всички мускули. При хипогликемия метаболизмът на лактата се увеличава непрекъснато, което е измеримо, наред с други неща, при повишаване на нивата на лактат в артериалната кръв. Установено е, че глюконеогенезата от лактат е повишена, ясна индикация за активността на цикъла на Кори при дефицит на глюкоза, въпреки сравнително високите плазмени концентрации на инсулин.
Фигура 2 Експериментална настройка с различни и едновременно прилагани инфузионни разтвори
Приносът на количеството лактат, отделено в кръвообращението, което се превръща в глюкоза в баланса, се изчислява на почти 40% от общата глюконеогенеза. Друг важен принос на мускулната тъкан е глюкозоспестяващият ефект. Мускулите са в състояние значително да намалят консумацията на глюкоза. Сумата от ефектите от цикъла на Кори и ефекта на спестяване на глюкоза води до дял от мускулите от почти 90% в адекватната реакция на организма към дефицит на глюкоза (Фигура 3). По този начин съвкупността от всички мускули има значително по-голям принос за компенсиране на дефицита на глюкоза, отколкото се предполагаше преди. Въз основа на нашите измервания, важен механизъм за тази адаптация може да бъде увеличаването на притока на кръв в мускулите.
Фигура 3 Оценен комбиниран принос на мускулите на тялото към реакцията на организма към дефицит на глюкоза. Въз основа на информация от литературата се очакваше само малка част от мускулната тъкан в глюконеогенезата от лактат. Всъщност открихме принос от над 35%. Адаптирането на транспорта на мускулна глюкоза също е с 25% по-ефективно от очакваното.
На Фигура 3 по-долу можете да видите прогнозния комбиниран принос на мускулите на тялото към реакцията на организма към дефицит на глюкоза. Въз основа на информация от литературата се очакваше само малка част от мускулната тъкан в глюконеогенезата от лактат. Всъщност открихме принос от над 35%. Адаптирането на транспорта на мускулна глюкоза също е с 25% по-ефективно от очакваното.
Още информация:
публикация
Meyer C, Saar P, Soydan N, Eckhard M, Bretzel RG, Gerich J, Linn T.
Потенциална важна роля на скелетните мускули в човешката контрарегулация на хипогликемия.
J Clin Endocrinol Metab. 90: 6244-6250, 2005 и 91:27, 2006
Дисертация Петра Саар
Хормонални и нехормонални механизми за контрарегулация при хипогликемия