Глюкоза — это сахар, необходимый для выработки энергии и правильного функционирования многих органов в организме. Но слишком высокий или слишком низкий уровень глюкозы в крови может быть вредным. Читайте дальше, чтобы узнать о том, как работает глюкоза, о диабете и о последствиях высокого или низкого уровня глюкозы в крови.
Что такое глюкоза?
Глюкоза, или сахар в крови, является основным и наиболее важным источником энергии для большинства живых организмов. Все клетки человека используют глюкозу для удовлетворения своих энергетических потребностей. Мозг использует больше всего, и во время голодания на него может приходиться до 80% потребления глюкозы во всем организме. Уровень глюкозы в сыворотке крови — это количество глюкозы в крови [1, 2, 3].
Концентрации глюкозы в крови (сывороточная глюкоза) поддерживаются в узком диапазоне благодаря действию различных гормонов (т.Е. инсулина и глюкагона) и механизмов (т.Е. глюконеогенеза, гликогенолиза и гликолиза). Уровень глюкозы можно измерить в лаборатории с помощью образцов крови или глюкометров с использованием реактивных полосок [2].
Источники глюкозы
Глюкоза в организме поступает из двух разных источников. Один из них происходит через проглоченную пищу, в основном углеводы, а другой — через выработку в организме (эндогенная выработка глюкозы) [1, 2].
Еда
Углеводы являются основными источниками глюкозы. На углеводы обычно приходится 45-65% от общего ежедневного потребления калорий. Этот процент варьируется в зависимости от конкретной диеты. Например, кето-диета является исключением, поскольку углеводы составляют менее 10% рациона. При переваривании углеводы в организме расщепляются до глюкозы [4, 5].
Переваривание углеводов
Первоначальное переваривание углеводов начинается во рту с помощью фермента слюны (амилазы). Пищеварение продолжается в желудке и кишечнике с помощью различных ферментов кишечника и поджелудочной железы (α-амилазы и ферментов щеточной каемки). Сложные углеводы расщепляются на более простые формы (моносахариды), а затем всасываются через тонкий кишечник в кровоток, что повышает уровень сахара в крови [4].
После всасывания глюкоза проходит через воротную вену в печень, где она накапливается в виде гликогена. Гликоген является резервуаром молекул глюкозы и источником глюкозы в случае необходимости [6, 7].
Сложные углеводы против Простых углеводов
Существует два основных типа углеводов: сложные и простые. Простые углеводы требуют меньшего переваривания (в структуре меньше связей, которые необходимо разрушать ферментам) и вызывают быстрое повышение уровня глюкозы в крови. Примерами этого являются конфеты, газированные напитки, кукурузный сироп, фруктовый сок, мед и столовый сахар [4].
Сложные углеводы представляют собой комбинацию нескольких сахаров, которые связаны друг с другом и перевариваются дольше (в структуре больше связей, которые необходимо разрушить ферментам). Они вызывают более постепенное повышение уровня глюкозы в крови, и примерами являются яблоки, брокколи, чечевица, шпинат и коричневый рис [4].
Между этими двумя типами сложные углеводы более полезны. Это связано с их постепенным воздействием на уровень глюкозы в крови [4].
Эндогенная выработка глюкозы
Расщепление гликогена (гликогенолиз)
Во время периодов голодания глюкоза высвобождается из своих запасов в печени, образуя гликоген (гликогенолиз). Гликоген содержит большое количество глюкозы, которая может расщепляться ферментами и высвобождаться в кровоток. Этот процесс активируется, когда уровень глюкозы в сыворотке слишком низок [8, 9].
Хотя в мышцах хранится много гликогена, в основном он используется как источник энергии во время интенсивных упражнений. Как только весь мышечный гликоген израсходован, новая глюкоза поглощается мышцами после еды для создания новых запасов [10, 11].
Новое производство глюкозы (глюконеогенез)
Во время длительных периодов голодания запасы гликогена истощаются, и производство новой глюкозы (глюконеогенез) становится преобладающим источником глюкозы [8, 12]. Основными органами, участвующими в эндогенном производстве глюкозы (EGP), являются печень и почки.
Печень вырабатывает глюкозу из фруктозы, лактата, аминокислот и глицерина по пути глюконеогенеза. Затем глюкоза попадает в кровоток, повышая уровень глюкозы в сыворотке. Этот путь активируется, когда уровни глюкозы в сыворотке слишком низкие [8, 9].
Внешний слой почек также может вырабатывать глюкозу (из лактата, глютамина, глицерина и аланина) и выделять ее в кровоток [8, 9].
Использование и расщепление глюкозы
После переваривания и всасывания через стенки кишечника глюкоза распределяется по различным тканям организма. Глюкоза является почти единственным источником энергии для мозга, за исключением длительного голодания. Это также важный источник топлива для мышц и большинства основных органов [13].
Гликолиз
Большинство живых организмов полагаются на гликолиз как на способ превращения глюкозы в топливо. Это включает в себя расщепление глюкозы, в результате чего высвобождается энергия (в форме АТФ, аденозинтрифосфата), которую клетки могут использовать для множества различных функций. Этот процесс имеет решающее значение для оптимальной функции клеток [14].
Пентозофосфатный путь (PPP)
Некоторое количество глюкозы также используется для получения модифицированного сахара (пентозофосфата) по пентозофосфатному пути (PPP). Пентозофосфат обеспечивает [15, 16, 17]:
- NADPH, молекула, участвующая в энергетическом обмене и антиоксидантной защите
- Рибозо-5-фосфат, участвующий в углеводном обмене. Помогает вырабатывать другие молекулы, участвующие в производстве ДНК и РНК
Сахар увеличивает жировые отложения
Избыточное потребление углеводов из рациона увеличивает накопление жира в организме за счет превращения сахаров в жир и меньшего расщепления жира. Избыток глюкозы в организме превращается в жир (жирные кислоты) в печени. Расщепление жира не происходит, когда имеется достаточное количество энергии, поступающей из других источников (в данном случае углеводов) [18, 19].
Регуляция уровня глюкозы в сыворотке
Уровень глюкозы в крови необходимо поддерживать в определенных пределах, чтобы избежать осложнений со здоровьем. Инсулин и глюкагон играют важную роль в балансировании уровня глюкозы. И то, и другое вырабатывается поджелудочной железой [20, 8, 9].
Уровень глюкозы обычно повышается после еды, что вызывает выброс инсулина. Этот гормон увеличивает количество глюкозы, усваиваемой клетками. Затем глюкозу можно хранить (в виде гликогена или жиров) или использовать в качестве топлива, выводя ее из крови [21, 20].
Когда уровень глюкозы слишком низок, например, во время голодания или между приемами пищи, в дело вступает глюкагон. Этот гормон увеличивает распад запасов (гликогенолиз) и выработку новой глюкозы (глюконеогенез), повышая уровень глюкозы в крови [8, 9]
Когда после приема пищи выделяется инсулин, высвобождение глюкагона блокируется. Это способ организма уравновесить противоположные эффекты этих двух гормонов; инсулин необходим после еды, а глюкагон — во время голодания, но они никогда не высвобождаются одновременно [8, 9, 22, 21].
В норме глюкоза не может проникнуть в клетки без помощи инсулина и транспортных белков. GLUTs — это семейство транспортных белков, которые позволяют глюкозе пересекать клеточную мембрану и проникать в клетки. Активация этих транспортных белков зависит от инсулина [3, 23].
Во время фильтрации мочи почки реабсорбируют и выделяют глюкозу обратно в кровоток. Но когда уровень глюкозы в крови слишком высок, транспортеры не могут достаточно быстро реабсорбировать глюкозу, и она начинает появляться в моче. Это распространено при диабете [24].
Тест-полоски для анализа мочи могут показать, есть ли глюкоза в моче. Эти экспресс-анализы мочи доступны без рецепта, но их следует использовать после консультации с вашим врачом [25, 26].
Что такое диабет?
Диабет — это хроническое заболевание, связанное с аномально повышенным уровнем глюкозы в крови. Это вызвано недостаточной секрецией инсулина, нарушенной реакцией на инсулин или и тем, и другим [27].
Существует несколько типов диабета, в том числе [27]:
- Диабет 1 типа (СД1) возникает, когда ваш организм не вырабатывает достаточное количество инсулина. Это аутоиммунное заболевание, при котором иммунная система повреждает клетки, продуцирующие инсулин (бета-клетки) поджелудочной железы. Пациентам с диабетом 1 типа требуется инсулинотерапия для поддержания нормального уровня глюкозы [27].
- Диабет 2 типа (СД2) вызван неспособностью организма реагировать на инсулин или резистентностью к инсулину. Это мешает клеткам организма поглощать глюкозу из кровотока. Основным методом лечения этого типа диабета обычно является здоровое питание, регулярные физические упражнения, мониторинг уровня глюкозы в крови, медикаментозное лечение, а иногда и инсулинотерапия [27].
- Гестационный сахарный диабет (GDM) возникает во время беременности у женщин, у которых ранее не было диабета. Это вызывает высокий уровень глюкозы в крови во время беременности [27].
- Диабет молодого возраста с наступлением зрелости (MODY) вызывается генетическими дефектами клеток, продуцирующих инсулин, и приводит к очень высокому уровню глюкозы и характеризуется гипергликемией в раннем возрасте (до 25 лет) [27].
Кто подвержен риску диабета?
По данным американского исследования диабета, факторы риска развития диабета включают [28]:
- Избыточный вес, ожирение или физическая неактивность
- Наличие близкого родственника (первой или второй степени) с диабетом
- Принадлежность к определенной расе/этнической группе (коренные американцы, афроамериканцы, испаноязычные американцы, азиаты/жители островов Южной части Тихого океана)
- Наличие признаков резистентности к инсулину или состояний, связанных с резистентностью к инсулину, таких как высокое кровяное давление (гипертония), низкий уровень хорошего холестерина и/или высокий уровень триглицеридов (дислипидемия) и синдром поликистозных яичников
- У вас был диабет во время беременности (гестационный диабет)
Последствия высокого уровня глюкозы и диабета для здоровья
1) Повреждение кровеносных сосудов
Высокий уровень глюкозы в организме повреждает внутреннюю оболочку кровеносных сосудов. Это связано с тем, что высокий уровень глюкозы увеличивает количество повреждающих (реактивные окислительные формы, CRP) и воспалительных соединений (цитокины), а также затрудняет расслабление сосудов (за счет снижения NO) [30, 31].
Возникающий в результате окислительный стресс в кровеносных сосудах вызывает воспаление. Белки и лейкоциты накапливаются, укрепляют кровеносные сосуды и в конечном итоге приводят к образованию бляшек, которые блокируют кровоток (атеросклероз). Это основная причина сердечных заболеваний у людей с диабетом [30, 31].
При отсутствии лечения высокий уровень сахара в крови может привести к инсульту, болезням сердца и другим заболеваниям кровеносных сосудов – наиболее распространенному осложнению диабета 2 типа. Недавний анализ 20 исследований показал, что даже в недиабетическом диапазоне повышенный уровень сахара в крови увеличивает риск сердечных заболеваний [30, 32].
В исследовании, в котором приняли участие более 68 тысяч человек без диабета, более высокий уровень сахара в крови был связан с повышенным риском сердечных приступов в течение следующих 4 лет [33].
2) Повреждение нервов
Диабетическая невропатия возникает, когда высокий уровень глюкозы вызывает повреждение нервов у людей с диабетом. Высокий уровень глюкозы усиливает воспаление в нервах, что приводит к легкому онемению и боли в ногах или проблемам с пищеварением, мочеиспусканием и сердечной деятельностью [34].
Распространенное осложнение диабетической невропатии называется диабетической стопой с язвами, инфекциями и ощущением от минимума до полного отсутствия в ступнях. Потеря чувствительности в ноге может привести к большему количеству травм и открытых ран, в то время как более низкий иммунный ответ у людей с диабетом затрудняет борьбу с инфекциями [35].
3) Повреждение почек
Повреждение почек (нефропатия) является еще одним распространенным осложнением как диабета 1, так и типа 2. Диабет может повредить чувствительную систему фильтрации в почках. Серьезное повреждение может вызвать почечную недостаточность и даже терминальную стадию заболевания почек, что требует диализа и пересадки почки [36].
3) Ослабленная иммунная система
Высокий уровень глюкозы в крови ухудшает лейкоциты (нейтрофилы), снижает антиоксидантную активность и снижает иммунитет (гуморальный). Это увеличивает риск кожных заболеваний и инфекций [37].
Это видно из исследований, в которых рассматривался уровень HbA1c. В исследовании более 1000 здоровых людей повышенный уровень HbA1c был связан с нарушением иммунного ответа (Т-клеточного) [38].
4) Слабоумие
Деменция относится к потере памяти, нарушенной функции мозга и низкой когнитивной активности [39].
В одном исследовании (мета-анализ) диабет был связан с:
- На 73% повышается риск всех видов деменции
- На 56% повышается риск развития деменции Альцгеймера
- На 127% повышается риск сосудистой деменции
Сосудистая деменция — это снижение навыков мышления из-за уменьшения или блокирования притока крови к мозгу, вызывающего дефицит кислорода и питательных веществ [40, 41, 42].
5) Нарушение зрения или слуха
Диабетическая ретинопатия (повреждение кровеносных сосудов сетчатки) является частым осложнением диабета и наиболее распространенной причиной слепоты среди населения трудоспособного возраста. Скопление жидкости в глазах (диабетический макулярный отек) также приводит к потере зрения у людей с диабетом [43].
Слепоту можно предотвратить, регулярно отслеживая уровень сахара в крови и кровяное давление [43].
В исследовании 199 диабетиков (2-го типа) 108 пациентов (54,3%) страдали от синдрома сухого глаза. Это состояние, которое вызывает раздражение и ухудшение зрения [44].
Нарушение слуха также чаще встречается у людей с диабетом. Это может быть связано с воздействием высокого уровня глюкозы на кровеносные сосуды и нервы в ухе [45].
6) Остеопороз
Согласно метаанализу, оба типа диабета повышали риск переломов бедра. При диабете 2 типа плотность костной ткани увеличивается, тогда как при диабете 1 типа она снижается [46, 47].
7) Психическое заболевание
Исследования показывают, что люди с диабетом 1 типа имеют более высокий риск развития депрессии, тревоги и расстройств пищевого поведения [48].
Если у вас диабет и вы страдаете от проблем с психическим здоровьем, не стесняйтесь обращаться за помощью и поддержкой.
8) Рак
Исследования показывают, что диабет может увеличить риск рака печени, поджелудочной железы, матки, толстой/прямой кишки, молочной железы и мочевого пузыря. В исследовании, в котором приняли участие более 1,3 миллиона корейцев, рак чаще встречался у людей с диабетом и/или высоким уровнем глюкозы [49, 50].
Кроме того, метаанализ (из 23 исследований) показал, что люди с диабетом и раком имеют более высокий шанс смертности, чем люди только с раком [49, 50].
В одном исследовании 17 860 мужчин были разделены на три группы: не страдающие диабетом, преддиабетические и диабетические, из которых 1663 заболели раком предстательной железы (после последующего наблюдения). У диабетиков чаще развивался рак предстательной железы, что может быть связано с гормональными изменениями, вызванными повышенным уровнем глюкозы. Точные причины неизвестны, хотя [51].
В исследовании «случай-контроль» оценивались уровни глюкозы в крови натощак примерно у 1100 участников. Люди с более высоким уровнем глюкозы в крови натощак в течение последних 11 лет имели более высокий риск развития рака поджелудочной железы [52].
Последствия низкого уровня глюкозы для здоровья (гипогликемия)
Гипогликемия, или очень низкий уровень глюкозы, имеет серьезные последствия для здоровья и увеличивает риск серьезных осложнений у людей с диабетом.
Это очень опасное состояние, которое может привести к коме и даже смерти, в зависимости от его тяжести или продолжительности. Функционирование мозга зависит от глюкозы. Длительный очень низкий уровень глюкозы может повредить когнитивной функции, особенно у маленьких детей [53, 54].
Гипогликемию обычно можно предотвратить с помощью регулярного мониторинга уровня глюкозы, а также в соответствии с вашим образом жизни и режимом приема лекарств [53].
1) Повреждение головного мозга
Глюкоза — это топливо для мозга. Недостаточное поступление глюкозы со временем приведет к слабоумию. Тяжелые эпизоды могут даже привести к коме и смерти [53].
2) Болезни сердца
Пациенты с диабетом 2 типа имеют более высокий шанс заболеть сердечно-сосудистыми заболеваниями. Но показатели смертности от сердечных заболеваний еще выше у тех, кто испытывает тяжелую гипогликемию [53].
Острая гипогликемия активирует реакцию «дерись или убегай» (симпатическая нервная система), которая высвобождает адреналин. Это увеличивает частоту сердечных сокращений и кровяное давление, что может быть особенно опасно для пациентов с осложнениями в анамнезе [53].
3) Нарушение зрения
Гипогликемия может вызывать нарушения зрения у людей с диабетом и связана с двоением в глазах (диплопией), головокружением/нечеткостью зрения и потерей контрастной чувствительности [53].
Гипогликемия также делает ваши глаза более чувствительными, снижает реакцию глазных мышц и, как правило, сильно повреждает и убивает клетки глаза (дисфункция клеток сетчатки, отмирание клеток сетчатки и клеток колбочек). Все эти факторы могут сильно ухудшить зрение и даже вызвать слепоту [53, 55, 56, 57].
4) Снижение качества жизни
Повторяющиеся эпизоды гипогликемии вызывают чувство бессилия, тревоги и депрессии у пациентов и их семей [58].
Острая гипогликемия может привести к перепадам настроения, включая раздражительность, упрямство и чувство депрессии [58].
Снижение или повышение уровня глюкозы в крови
Если ваш уровень глюкозы повышен или понижен, самое главное — проконсультироваться со своим врачом, чтобы выяснить, что вызывает аномальный уровень глюкозы, и вылечить сопутствующие заболевания!
Если у вас диабет, в зависимости от того, какой у вас тип диабета, ваш врач может назначить контроль уровня сахара в крови, введение инсулина и/или других лекарств. Здоровое питание, здоровый вес и регулярные физические упражнения также важны для лечения диабета.
Соблюдение терапии, образа жизни и диетических изменений, предписанных вашим врачом, сведет к минимуму риск осложнений диабета и улучшит общее качество вашей жизни.
