της Δήμητρας Σπανού χημικού, καθηγήτριας Δευτ/θμιας Εκπαίδευσης 1ου Γυμνασίου Δάφνης
Η τροφοδοσία του οργανισμού σε γλυκόζη γίνεται από το γαστρεντερικό σύστημα με την τροφή και η μεταφορά στο αίμα μέσω των εντερικών λαγνών. Όπς καταλαβαίνουμε η προμήθεια του αίματος σε γλυκόζη είναι ασυνεχής Όμως η ποσότητα της γλυκόζης στο αίμα πρέπει να παραμένει σταθερή και να κυμαίναιται από 0,8 έως 1,2 g/l. H αύξηση της γλυκόζης στο αίμα (υπεργλυκαιμία) ή ελάττωση (υπογλυκαιμία ) προκαλούν σοβαρά προβλήματα .
Την σταθερή ποσότητα του σαχάρου στον οργανισμό (που η σημασία του είναι καθοριστική) ρυθμίζουν ορμόνες από τις οποίες κυριότερες είναι η ινσουλίνη και η γλυκαγόνη, που ρυθμίζουν την απελευθέρωση καί την αποθήκευση σαχάρου από το γλυκογόνο . Υπάρχουν όμως και άλλες που δρουν παράλληλα όπως η αδρεναλίνη, ορμόνες του φλοιού των επινεφριδίων και της υπόφυσης.
Η γλυκόζη το πρωταρχικό καύσιμο του οργανισμού
και το μοναδικό για τον εγκέφαλο
Η γλυκόζη είναι η μόνη καύσιμη ύλη που μπορεί να τροφοδοτήσει τον εγκέφαλο με ενέργεια που καταναλώνει 20-30% της ενέργειας του οργανισμού. Το μικρό της μόριο περνά από τον εγκεφαλονωτιαίο φραγμό,( έναν μηχανισμό του αίματος που προστατεύει τον εγκέφαλο πό ανεπιθύμητες ουσίες). Η επάρκεια γλυκόζης είναι απαραίτητη για τις νοητικές λειτουργίες.
Ανεπάρκεια γλυκόζης σημαίνει διαταραχές στην μνήμη και την ψυχολογική διάθεση.
Όμως η επιπλέον ποσότητα γλυκόζης στο αίμα είναι εξίσου επικίνδυνη.
Τα προιόντα προχωρημένης γλυκοζυλίωσης (AGEs)
Το ίδιο όμως επικίνδυνη είναι η υπερβολική ποσότητα γλυκόζης στο αίμα που συνδέεται με τον διαβήτη.
Η περίσσεια της γλυκόζης στο αίμα μπορεί να δημιουργήσει μια σειρά από γλυκοζυλιώσεις πρωτεινών και λιπών του αίματος συμπεριλαμβανόμενης και της ινσουλίνης.
Η γλυκοζυλίωση προχωρά σε στάδια. Στο πρώτο σχηματίζονται οι βάσεις του Schiff που είναι αναστρέψιμο στάδιο. Στο επόμενο στάδιο μετατρέπονται σε προιόντα Amadori και τελικά σε προιόντα προχωρημένης γλυκοζυλίωσης (AGEs). ΤΑ προιόντα αυτά που διασπείρονται σε ολόκληρο το σώμα δημιουργούν δεσμούς μεταξύ των ίδιων των πρωτεινών τους αλλά και άλλων πρωτεινών του οργανισμού, με ισχυρούς ενδο διαπρωτενιακούς ομοιοπολικούς δεσμους και μεταβάλουν έτσι τις ιδιότητές τους.
Έτσι δημιουργούν προβλήματα στις αρτηρίες σε όλο το σώμα συμπεριλαμβανομένου του αμφιβληστροειδούς στο μάτι και των νεφρών και του εγκεφάλου.
Στον εγκέφαλο οι βλάβες από τις AGEs φαίνεται πως έχουν μεγάλη σημασία εφόσον σύμφωνα με ερευνητές, οδηγούν στην διαβητική βλάβη των νευρικών κυττάρων, που οδηγούν σε εκφυλιστικές νόσους και γήρας. Η υπερπαραγωγή των πρωτεινών αυτών καταλήγει σε ανώμαλων νευροινιδικών κόμβων που μπλοκάρουν και σκοτώνουν τα νευρικά κύτταρα.
Συνδέονται βέβαια με ασθένειες όπως ο διαβήτης η αθηροσκλήρωση, η χρόνια νεφρική ανεπάρκεια, η νόσος του Αλτχαιμερ. Επίσης τα προιόντα αυτά συνδέονται με την γήρανση γιατί συνδέονται και αλλοιώνουν την ελαστικότητά τους, την δομή και την λειτουργία πρωτεινών του οργανισμού.
Ενώσεις που αποδείχθηκε πειραματικά ότι αναστέλουν την δράση των είναι AGEs η βιταμίνη C, η πυριδοξαμίνη, η ταυρίνη, η ασπιρίνη κ.α Επίσης οι φυσικές φαινόλες και η κουρκουμπίνη σε πειραματόζωα
Η υπερβολική γλυκόζη εάν δεν είναι παθολογική, μπορεί να προέρχεται από την υπερβολική κατανάλωση υδατανθράκων και κυρίως αυτών που απορροφούνται γρήγορα (υψηλός γλυκαιμικός δείκτης), όπως είναι η ζάχαρη, αλλα και οι πατάτες οι τροφές από το άσπρο κατεργασμένο αλεύρι κ.α. Ο οργανισμός πρέπει να παράγει περισσότερη ινσουλίνη για να διαχειριστεί τα πλεονάζοντα σάκχαρα. Αυτό δεν συμβαίνει εάν η απορρόφηση γλυκόζης γίνεται με πιο αργό ρυθμό (χαμηλός γλυκαιμικός δείκτης)
Την ισορροπία της γλυκόζης στον οργανισμό ρυθμίζουν ορμόνες όπως η ινσουλίνη,
Η ινσουλίνη
Χημικά είναι πολυπεπτίδιο που περιλαμβάνει γέφυρες σουλφιδίου.
Αποτελεί μια ορμόνη, που παράγεται στα β -κύτταρα στα νησίδια του Langerhans του παγκρέατος και μετά την έκκρισή της στο πλάσμα δεν διατηρείται πολύ και διασπάται σε σύντομο χρόνικό διάστημα . Είναι λοιπόν απαραίτητη η συνεχής παραγωγή της.
Ο ρόλος της είναι πολλαπλός.
- Εκτός από το να αποσύρει την πλεονάζουσα γλυκόζη του αίματος με το να
- την αποθηκεύει είτε σαν γλυκογόνο είτε σαν λίπος,
- Ταυτόχρονα αναστέλει την λιπόλυση και περιορίζει την νεογλυκογένεση (τον καταβολισμό του λευκώματος).
Συνδέεται με ειδικούς υποδοχείς των κυττάρων και
- επιδρά στην είσοδο γλυκόζης και αμινοξέων στα κύτταρα
Επίσης,
- επιδρά στον μεταβολισμό των λευκωμάτων και των λιπών, πιθανόν από μηχανισμούς που ενεργοποιούνται από την κυτταρική μεμβράνη
Πρέπει να σημειώουμε ότι
Η Υπέρμετρη έκκριση ινουλίνης έχει σαν αποτέλεσμα την υπογλυκαιμία (αποσύρεται από το αίμα και αποθηκεύεται η γλυκόζη) . Τα συμπτώματά της είναι μείωση στην συγκέντρωση και αντίληψη, υπνηλία, κεφαλαλγία έως κώμα. Εάν αυτό συμβεί απότομα, έχουμε αρχικά ανησυχία και ταχυκαρδία, έως τονικούς σπασμούς και απώλεια συνείδησης
Η ελαττωμένη έκκριση ινσουλίνης φέρνει υπεργλυκαιμία ( η γλυκόζη παραμένει στο αίμα), ενώ παράλληλα αυξάνει και η διάσπαση των λιπών και των λευκωμάτων. Δηλαδή υπάρχει συγκέντρωση "καύσιμης ύλης" στο αίμα που δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί. Εξ άλλου χρησιμοποίηση των λιπών σαν καύσιμη ύλη αυξάνει τις ελεύθερες ρίζες και τα κετοσώματα
Διεγερτικοί παράγοντες στην έκκριση ινσουλίνης
Η έκκρισή της ρυθμίζεται από την ποσότητα της γλυκόζης στο αίμα κάθε φορά. Αύξηση της γλυκόζης (υπεργλυκαιμία) επιδρά άμεσα στα κύτταρα που την παράγουν και ενεργοποιεί την παραγωγή ινσουλίνης. Άλλοι παράγοντες που επιδρούν επίσης διεγερτικά στην παραγγή ινσουλίνης είναι η μαννόζη, ορισμένα αμινοξέα το κυκλικό AMP τα β κετοξέα και ουσίες που ενεργοποιούν β αδρενεργικούς υποδοχείς του νευρικού συστήματος
Ανασταλτικά στην έκκριση ινσουλίνης επιδρούν
Παράγοντες που δρουν ανταγωνιστικά με στόχο να προκαλέσουν υπεργλυκαιμία περιορίζουν την παραγωγή της ινσουλίνης (η αναστολή της δράσης της ινσουλίνης αυξάνει την γλυκόζη στο αίμα)
Αυτοί μπορεί να είναι η ορμόνη γλυκαγόνη που αντίθετα με την ινσουλίνη συντελεί στην διάσπαση του γλυκογόνου του ήπατος, αλλά ακόμη και άλλες όπως η αδρεναλίνη με ανάλογη δράση.
Το ίδιο αποτέλεσμα στην μείωση της παραγωγής της ινσουλίνης έχουν και άλλες ουσίες που παρακωλύουν τον μεταβολισμό της γλυκόζης, όπως οι ορμόνες νοραδρεναλίνη αδρεναλίνη , αλλά και άλλες όπως η 2 δεσοξυγλυκόζη, η μαννοεπτουλόζη και επίσης κάποιοι αναστέλουν β αδρενεργικούς υποδοχείς του νευρικού συστήματος
Με τις διαταραχές στην έκκριση ινσουλίνης,
οι μεταβολικοί κύκλοι επηρρεάζονται άμεσα. Με συνέπεια να αλλάζει η χημεία του οργανισμού και ομοιόσταση στις συγκεντρώσεις χημικών ουσιών δεν λειτουργεί πια. Στον κύκλο του Κρεμπς (που υποβαθμίζεται λόγω αδυναμίας μεταβολισμού των υδατανθράκων) , προκαλείται διαταρραχή της σχέσης μεταξύ οξικού και οξαλικού οξέος. Το οξικό οξύ παράγεται και από την διάσπαση των λιπών επομένως η ποσότητά του στον οργανισμό αυξάνεται. Το αποτέλεσμα είναι αυξημένη παραγωγή ακετοξικού οξέος αλλά και κετονικών σωμάτων
Πιο συγκεκριμένα και άλλα συμπτώματα που χαρακτηρίζονται σαν
σακχαρώδης διαβήτης
Ο σακχαρώδης διαβήτης διακρίνεται σε
Σακχαρώδη διαβήτης τύπου 1 (ή νεανικός διαβήτης ή ινσουλινοεξαρτώμενος) που προκύπτει από την καταστροφή των κυττάρων του παγκρέατος που παράγουν ινσουλίνη. Χαρακτηρίζεται σαν μια από τις αυτοάνοσες ασθένειες κατά τις οποίες ο οργανισμός προσπαθώντας να αντιμετωπίσει την ασθένεια στρέφεται εναντίον του εαυτού του. Η μειωμένη παραγωγή ινσουλίνης από το πάγκρεας έχει σαν αποτέλεσμα την αύξηση της γλυκόζης στο αίμα. Ο οργανισμός αντιδρά προσπαθώντας να ελέγξει τα επίπεδα της γλυκόζης, με εντονότερη λειτουργία του παγκρέατος, ώστε να παράγει την επιπλέον ινσουλίνη. Όταν όμως αυτό συμβαίνει διαρκώς, εξαντλείται το πάγκρεας και παράγει ανίσχυρη ινσουλίνη, που δεν είναι ικανή να επιρρεάσει τα κύτταρα τα οποία γίνονται έτσι ανθεκτικά στην ινσουλίνη και αυτή παύει να επιτελεί τον ρόλο της. Αυτό δημιουργεί έναν φαύλο κύκλο που καταπονεί τον οργανισμό
Σακχαρώδη διαβήτης τύπου 2 ( μη ινουλινοεξαρτώμενος διαβήτης ή διαβήτης τοων ενηλίκων) που οφείλεται σε διαταραχές στον μεταβολισμό που ευθύνεται για το 90% των περιπτώσεων διαβήτη. Το υψηλό σάκχαρο στο αίμα μπορεί να οφείλεται στην μείση της ικανότητας του οργανισμού λόγω γήρατος να μεταβολίζει την γλυκόζη, ή στην κακή διατροφή και την έλλειψη άσκησης.
Προβλήματα από τον διαβήτη
Τα προβλήματα που προκαλούνται από τον διαβήτη είναι η συχνουρία (ο οργανισμός προσπαθεί να αποβάλλει την πλεονάζουσα γλυκόζη με τα ούρα), οι μολύνσεις του ουροποιητικού όπως κυστίτιδα, βαλανίτιδα, κνησμός(η γλυκόζη αποτελεί τροφικό υπόβαθρο παθογόνων οργανισμών), κούραση ατονία (η γλυκόζη χωρίς την ινσουλίνη δεν προωθείται στα κύτταρα),
Ο διαβήτης προκαλεί επιπλοκές όπως διαβητική αμφιβληστροπάθεια, περιφεριακή νευροπάθεια, και χρόνια νεφρική ανεπάρκεια, κίνδυνος αθηροσκλήρωσης
σε επεξεργασια
Αυτό όμως όταν συμβαίνει διαρκώς, το πάγκρεας εξαντλείται και παράγει ανίσχυρη ινσουλίνη, που δεν είναι ικανή να επιρρεάσει τα κύτταρα που γίνονται έτσι ανθεκτικά στην ινσουλίνη η οποία παύει να επιτελεί τον ρόλο της
Η αυξηση της γλυκόζης στο αίμα οδηγεί σε κακή λειτουργία του κυκλοφορικού, λόγω σχηματισμού
Γλυκαγόνη
Είναι μια πρωτείνη με 29 αμινοξέα
Παράγεται στο πάγκρεας κι αυτή και συγκεκριμένα στα α-κύτταρα στα νησίδια του Langerhans.
Η γλυκαγόνη έχει σαν κύρια δράση της την αύξηση της γλυκόζης στο αίμα. Δηλαδή, εχει δράση αντίθετη από την ινσουλίνη όσον αφορά την συγκέντρωση της γλυκόζης στο ήπαρ και τον λιπώδη ιστό.
Η παραγωγή της αυξάνεται όταν τα επίπεδα της γλυκόζης στο αίμα κατέβουν (υπογλυκαιμία), είτε από έντονες καύσεις λόγω βαρειάς μυικής εργασίας ή λόγω νηστείας. Αυτό συντελείται με δυο τρόπους
α.Η γλυκαγόνη συντελεί στην διάσπαση του γλυκογόνου του ήπατος και την απελευθέρωση της γλυκόζης στο αίμα, με συνέπεια την αύξηση του ποσού της στο αίμα. (Η ινσουλίνη σε αυτό το σημείο κάνει το αντίθετο)
Πως επιδρά η γλυκαγόνη στην διάσπαση του γλυκογόνου
- Για να διασπαστεί το γλυκογόνο χρειάζεται να σπάσουν οι δεσμοί 1-4 και να ελευθερωθούν τα μόρια της πολυμερισμένης γλυκόζης. Για να γίνει αυτό χρειάζεται η αδρανής μορφή του ενζύμου φωσφωρυλάση β σε φωσφωρυλάση α που είναι δραστική
- Για να γίνει αυτό απαιτείται μια φωσφοκινάση που όμως γίνεται πιο αποτελεσματική με την δράση του κυκλικούAMP (κυκλική φωσφορική αδενοσίνη)
- Το κυκλικό AMP σχηματίζεται από το AMP (φωσφορική αδενοσίνη) με την δράση μιας κυκλάσης παρουσία Mg++.
- Η κυκλοποίηση της φωσφορικής αδενοσίνης επιταχύνεται με την δράση της ορμόνης γλυκογόνης
Η γλυκαγόνη δρα σε περιπτώσεις υπογλυκαιμίας και προσπαθεί να ανεβάσει την γλυκόζη του αίματος σε φυσιολογικά επίπεδα
β. Αυξάνει την γλυκονεογένεση στο ήπαρ.
Η γλυκονεογένεση δεν είναι αντίθετη της γλυκόλυσης , η οποία γλυκόλυση δεν είναι αναστρέψιμη και με αυτήν από γλυκόζη παίρνουμε πυροσταφυλικό οξύ (αερόβια) ενώ
η γλυκονεογένεση είναι όμως μια διαδικασία όπουαπό γλυκογενετικά αμινοξέα, από πυροσταφυλικό οξύ, από γαλακτικό οξύ και από την γλυκερόλη των τριγλυκεριδίων παίρνουμε ξανά γλυκόζη (αλλά όχι με αντίστροφο τρόπο)
Aδρεναλίνη
Σημαντική ορμόνη και νευροδιαβιβαστής παράγεται στα επινεφρίδια.
- Ελευθερώνεται σε περιπτώσεις έκτακτης ανάγκης για ενέργεια και σε περιπτώσεις υπογλυκαιμίας . Βοηθά τον οργανισμό να κινητοποιήσει όλες της πηγές ενέργεις. Δρα με ανάλογο τρόπο με την γλυκαγόνη που είδαμε και προκαλεί διάσπαση του γλυκογόνου
- Επιταχύνει τον κύκλο του Cori της νεογλυκογένεσης κατά τον οποίο σχηματίζεται γλυκογόνο στο ήπαρ από γαλακτικό οξύ
To γαλακτικό οξύ που παράγεται στους μυς από την αναερόβια γλυκόλυση κινείται στο ήπαρ και μετατρέπεται πρώτα σε πυροσταφυλικό οξύ και στην συνέχεια ή μέσω του ακετυλοσυνένζυμου μπαίνει στον κύκλο του κιτρικού οξέος ή μετατρέπεται σε γλυκόζη .
Η γλυκόζη στην συνέχεια είτε μετατρέπεται σε γλυκογόνο ή επανέρχεται στους μύες για καύση
Ορμόνες του φλοιού των επινεφριδίων
Στον φλοιό των επινεφριδίων παράγονται ορμόνες που σχετίζονται με τον μεταβολισμό των υδατανθράκων.
Τα 11οξυστερινοειδή παρουσιάζουν ενδιαφέρον γιατί εμφανίζουν δράση ανταγωνιστική της ινσουλίνης . Υπάρχουν ενδείξεις ότι η αύξηση του γλθκογόνου που εμφανίζεται οφείλεται σε χρήση των πρωτεινών. 
Οι ορμόνες της υπόφυσης προκαλούν γενικά υπεργλυκαιμία. Παρατεταμένη χορήγηση προκαλεί εκφύλιση των ηπατικών κυττάρων.
Η ορμόνη του θυρεοειδούς αδένα σχετίζεται με τον μεταβολισμό των υδατανθράκων επίσης. και εμφανίζεται άνοδος των σαχάρων στο αίμα.
Σε πειραματόζωα φάνηκε πως οι ανδρογόνες ορμόνες προκαλούν ελάττωση του σακχάρου του αίματος , αντίθετα οι οιστρογόνες
Υπάρχει στον υποθάλαμο του εγκεφάλου κέντρο ελέγχου ομοιόστασης της γλυκόζης;
Έχει αποδειχθεί ότι ο ερεθισμός περιοχών του εγκεφάλου (υποθαλάμου) μπορεί να επιρεάσει το σάχαρο του αίματος
Στις τελευταίες δεκαετίες έγιναν έρευνες και συγκεντρώθηκαν στοιχεία για να διευκρινιστεί εάν υπάρχει στον εγκέφαλο κέντρο που να ελέγχει τον μεταβολισμό της γλυκόζης. Έχουν επισημανθει μέχρι στιγμής , τα νευρωνικά δίκτυα και οδοί που συνδέουν τον εγκέφαλο με τα κύτταρα του παγκρέατος που συνδέονται με τον μεταβολισμό υδατανθράκων
Δήμητρα Σπανού
ΠΗΓΕΣ
Σημειώσεις Βιολογικής Χημείας Α. Γρανίτσα 1966 (από παραδόσεις υπό επιτροπής φοιτητών)
Επίτομη Φυσιολογία Ι. Χατζημηνά
ΜΕΓΑΛΟΣ ΙΑΤΡΙΚΟΣ ΟΔΗΓΟΣ Dr Tony Smiht
https://el.wikipedia.org/wiki/Σακχαρώδης_διαβήτης_τύπου_1
https://el.wikipedia.org/wiki/Σακχαρώδης_διαβήτης_τύπου_2
https://en.wikipedia.org/wiki/Advanced_glycation_end-product
https://en.wikipedia.org/wiki/Gluconeogenesis
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21211735
https://www.ngda.gr/innet/UsersFiles/sa/folders/2_2004/Telika.proionta.pdfhttps://www.ngda.gr/innet/UsersFiles/sa/folders/2_2004/Telika.proionta.pdf