Понимая диабет. Последние научные данные о диагностике, контроле и лечении диабета
Шрифт:
В итоге печень, мышечная и жировая ткань имеют принципиальное значение для регуляции обмена глюкозы и напрямую связаны с действием инсулина. Безусловно, потребление глюкозы происходит всеми клетками организма. Некоторые делают это под контролем инсулина, другие, например клетки мозга, обходятся без его участия. Но в контексте сахарного диабета нам было важно обсудить именно эти три органа. Теперь осталось разобраться с тем, как происходит секреция инсулина.
Выделение инсулина – тоже процесс непростой и интересный. Происходит это в -клетках поджелудочной железы, которые являются частью так называемых островков Лангерганса. Это, по сути, небольшие скопления
Выделение инсулина идет 24 часа в cутки ежедневно. Между приемами пищи его уровень относительно небольшой. Такая секреция инсулина называется базальной. В ответ на прием пищи высвобождается куда больше инсулина, и такая секреция называется стимулированной или прандиальной. Однако лишь немногие питательные вещества способны сами по себе вызывать секрецию инсулина. Они включают глюкозу – наиболее важный физиологический стимул, аминокислоту лейцин и некоторые другие вещества [13]. Их можно назвать «инициаторами» секреции. Многие другие питательные вещества способны усиливать высвобождение инсулина, но поскольку для их действия требуется присутствие инициатора, их называют «усилителями» секреции инсулина. К ним относятся большинство аминокислот, жирные кислоты, гормоны и нейромедиаторы.
Всегда смешно наблюдать, как в соцсетях устраивают крестовые походы против инсулина и углеводов, забывая, что не только глюкоза стимулирует его выделение, но и другие вещества.
Тем более что первичным сигналом для секреции инсулина обычно является не глюкоза, а нейромедиаторы, высвобождаемые в ответ на вид или запах пищи [15], или инкретины, гормоны, высвобождаемые в желудочно-кишечном тракте после еды [16]. Это связано с тем, что концентрации глюкозы в крови между приемами пищи достаточно для действия этих «усилителей» по высвобождению инсулина. Вместе эти вещества подготавливают организм к последующему повышению уровня глюкозы в крови и предотвращают избыточное повышение ее уровня.
Глюкоза поступает в -клетки с помощью переносчиков GLUT, обладающих большой пропускной способностью [17]. После того как глюкоза попала внутрь клеток, она претерпевает некоторое изменение – к ней присоединяется остаток фосфорной кислоты. Этот процесс называется фосфорилирование, и за него отвечает специальный фермент – глюкокиназа. Мутации в гене этого фермента могут приводить к одному из моногенных форм сахарного диабета – сахарному диабету взрослого типа у молодых (MODY-диабет), о котором мы еще поговорим.
Дальнейший метаболизм глюкозы приводит к увеличению образования молекул АТФ. Эти молекулы используются всеми без исключения клетками организма как универсальный источник энергии. Но в -клетках эти молекулы еще и участвуют в выделении инсулина. Повышение количества молекул АТФ внутри -клеток приводит к тому, что находящиеся в мембране АТФ-зависимые калиевые каналы закрываются [18]. В состоянии покоя эти каналы открыты и пропускают ионы калия. Когда с этими каналами связываются молекулы АТФ, они закрываются, что приводит к возбуждению -клеток. Следом внутрь клеток начинают заходить уже ионы кальция через отдельные специальные каналы. Вход ионов кальция запускает слияние пузырьков с запасенным инсулином с мембраной клеток и выделение инсулина в кровь,
Понимаю, что, возможно, этот абзац сложный для восприятия. Не переживайте, я тоже запомнил все эти этапы далеко не с первого раза. Если повторить коротко и без деталей: глюкоза попадает в -клетки, тормозит выход калия, запускается вход кальция, выделяется инсулин. Инсулин высвобождается двухфазным образом. Первая фаза состоит из кратковременного всплеска, продолжающегося примерно 10 минут, за которым следует вторая фаза, достигающая плато через два – три часа [19]. Зачем все это знать? Во-первых, разработаны сахароснижающие препараты, которые влияют на работу этих самых калиевых каналов. А во-вторых, одним из важных нарушений при сахарном диабете 2-го типа является нарушение первой фазы секреции инсулина, и опять же есть препараты, которые в том числе способствуют восстановлению первой фазы секреции инсулина.
Как мы уже с вами сказали, не только глюкоза влияет на секрецию инсулина, но и другие вещества. А так как мы обычно едим смешанную пищу и не потребляем глюкозу отдельно от аминокислот, то и воздействовать на секрецию инсулина все это будет вместе. И это, вообще-то, нормальная физиология, и так и должно быть. Например, аминокислоты аргинин и лизин являются стимуляторами активности -клеток и секреции инсулина, но они действуют только в присутствии глюкозы. А аминокислота лейцин способна инициировать высвобождение инсулина и стимулировать активность -клеток в отсутствие глюкозы [20].
В исследованиях на изолированных островках поджелудочной железы введение СЖК обладает как стимулирующим, так и подавляющим действием на секрецию инсулина в зависимости от длительности воздействия. Первичная реакция заключается в стимуляции выделения инсулина. В то время как воздействие в течение более 24 часов оказывает тормозящее действие [21]. Так как между приемом смешанной пищи и появлением СЖК в кровообращении проходит несколько часов, возможно, что кратковременное стимулирующее действие на секрецию инсулина опосредовано гормонами ЖКТ – инкретинами [22]. К ним относятся глюкагоноподобный пептид-1 и глюкозозависимый инсулинотропный пептид. Оба гормона выделяются преимущественно в тонкой кишке и повышают активность -клеток в присутствии глюкозы.
Но не только гормоны регулируют секрецию инсулина. Этим занимается и нервная система [23]. Точнее, вегетативная нервная система, ее парасимпатический отдел. Основным веществом, обеспечивающим передачу сигналов (нейромедиатором), этого отдела является ацетилхолин, который поступает по нервным волокнам к -клеткам и стимулирует секрецию инсулина. В свою очередь, норадреналин, являющийся медиатором симпатической нервной системы, подавляет продукцию инсулина. Все это оказывается логичным, если знать, что симпатическая нервная система максимально активно функцирует в ситуациях «бей или беги», то есть когда организму не до еды. А парасимпатическая система, наоборот, «проявляет» себя, когда организм находится в состоянии покоя.
Мощным подавляющим влиянием на продукцию инсулина обладает соматостатин [24]. Он выделяется как в островках поджелудочной железы, так и в некоторых других органах, например в ЖКТ и гипофизе. В -клетках соматостатин подавляет процесс слияния пузырьков с готовым инсулином с мембраной клеток, а также активирует калиевые каналы, что препятствует возбуждению -клеток. Способствовать выделению соматостатина может гормон грелин, который выделяется клетками желудка [25]. Этот гормон известен способностью вызывать чувство голода. Но это не единственная его функция, и он вовлечен в регуляцию обмена глюкозы. Хотя и обратное влияние инсулина на грелин тоже описано.