Функции глюкозы в организме человека: основные источники, норма в крови

Что такое глюкоза и зачем она нужна

У глюкозы много названий - простой сахар, виноградный сахар, моносахарид. Но прежде всего, глюкоза - это углевод.

Какие бывают углеводы?

1. «Простые»:

   • Моносахариды - самая простая форма углеводов, состоят из 1 молекулы и не могут быть разделены на более мелкие части. Примеры моносахаридов - глюкоза, галактоза, фруктоза.
   • Олигосахариды - углеводы, которые содержат 2-10 одинаковых или разных молекул моносахаридов. Например: сахароза (“пищевой сахар”, содержится в сахарной свекле и тростнике, моркови, ананасах, сорго), мальтоза (в солоде, проростках злаков), лактоза (молочный сахар, содержится в молоке).

2. «Сложные»:

   • Полисахариды - углеводы, которые содержат более 10 молекул моносахаридов. Например, крахмал (содержится в злаках, картофеле, бобовых, овощах), целлюлоза (в отрубях, кожуре овощей), лигнин (злаки, лежалые овощи), гликоген (“животный крахмал”, синтезируется в печени, практически не поступает из пищи), пектин (в ягодах и фруктах), инулин (в корнях георгинов, артишоков, одуванчиков).

От типа углеводов зависит:

1. нужны ли ферменты для их усвоения;

2. с какой скоростью они всасываются - поступают в кровь. Отсюда деление на “быстрые” и “медленные” углеводы;

3. кто потребляет углевод - органы и системы или кишечная микрофлора;

4. уровень выброса инсулина в ответ на потребление углеводов;

5. метаболические особенности, связанные с потреблением углеводов.

Для глюкозы, как моносахарида, характерны следующие особенности:

• сладкий вкус;
• для переваривания глюкозы в чистом виде не требуются ферменты;
• всасывание глюкозы происходит в ротовой полости и тонком кишечнике;
• быстрая скорость всасывания;
• вызывает резкий подъём инсулина;
• является источником энергии для органов и тканей;
• после потребления глюкозы быстро наступает голод;
• излишек глюкозы откладывается в жир;
• отличается высоким гликемическим индексом.

Углеводы, попадая с пищей в организм, вызывают повышение уровней инсулина и глюкозы в крови. Для их оценки существует несколько индексов.

Гликемический индекс (ГИ) - показатель, по которому оценивается скорость попадания глюкозы в кровь. Чем он выше, тем быстрее глюкоза попадёт в кровь, а значит, тем быстрее в крови повысится уровень глюкозы и инсулина. Шкала гликемических индексов строится относительно глюкозы – ее ГИ равен 100.

Гликемическая нагрузка (ГН) - оценивает не скорость повышения уровня глюкозы в крови, а число единиц, на которое поднимется ее уровень после употребления определенного количества конкретного продукта. Для расчёта ГН используется количество углеводов в продукте, вес продукта и его ГИ.

Инсулиновый индекс - обозначает скорость выброса инсулина в ответ на поступление пищи, рассматривается совместно с ГИ и не всегда ему соответствует. Любой приём пищи провоцирует выброс инсулина, не только углеводной. Наименьший - ИИ у продуктов, богатых жирами.

Учитывать все эти показатели - ГИ, ГН и ИИ важно тем, кто имеет метаболические нарушения - инсулинорезистентность, преддиабет или диабет. Здоровому человеку нет необходимости в расчёте этих индексов и достаточно просто придерживаться принципов полноценного питания.

Функции глюкозы

Все углеводы при переваривании расщепляются до моносахаридов - глюкозы, галактозы или фруктозы. Глюкоза - единственный источник энергии, который могут использовать абсолютно все клетки, это - её основная функция. Кроме энергетической, биологическая роль глюкозы обширна. Некоторые из ее функций:

1. Участвует в обменных процессах, выступает наиболее усвояемым энергоресурсом.

2. Поддерживает работоспособность организма.

3. Питает клетки головного мозга, улучшает память, обучаемость.

4. Стимулирует работу сердца.

5. Быстро утоляет чувство голода.

6. Снимает стресс, корректирует психическое состояние.

7. Ускоряет восстановление мышечной ткани.

8. Помогает печени в нейтрализации токсических веществ.

Необходимое количество глюкозы организм по умолчанию получит, если в рационе присутствует достаточное количество углеводной пищи, например, основы здорового рациона - овощи и крупы. Если даже в какой-то момент углеводной пищи окажется недостаточно для удовлетворения возросших потребностей организма, на помощь придёт печень и ее способность синтезировать глюкозу из неуглеводных источников.

Избыток сахаров в питании не даёт «глюкозу для мозга», как иногда можно услышать, а наносит серьёзный вред здоровью. Потребление слишком большого количества глюкозы опасно для всех, но особенно в группе риска дети, люди в преклонном возрасте, больные с нарушенным обменом веществ.

Некоторые из негативных последствий избытка глюкозы в рационе приводят к:

• ожирению;
• развитию тромбофлебита;
• перегрузке поджелудочной железы;
• возникновению аллергических реакций;
• возрастанию холестерина;
• появлению воспалительных, сердечных заболеваний, расстройству кровообращения;
• артериальной гипертензии;
• повреждению сетчатки глаза;
• сахарному диабету;
• эндотелиальной дисфункции.

Количество поступившего моносахарида в организм должно в полной мере компенсироваться расходом калорий на энергетические нужды.

Превращения глюкозы в организме

Глюкоза попадает в организм с потреблением углеводов из пищи. Далее, частично в ротовой полости, и в основном в тонком кишечнике, происходит всасывание глюкозы - ее поступление в кровь из пищеварительной системы.

Всасывание глюкозы

Всасывание любых веществ происходит с помощью пассивного или активного транспорта.

Пассивный транспорт - перенос веществ из области высокой концентрации в область низкой концентрации без затрат энергии. Может происходить в виде:

1. Свободной диффузии, когда вещества самостоятельно перемещаются через мембрану клеток.

2. Облегчённой диффузии, когда перенос веществ через мембрану происходит с помощью белков-переносчиков.

Активный транспорт - это перенос веществ специальными переносчиками из области низкой концентрации в область высокой концентрации, с использованием свободной энергии организма. В зависимости от типа используемой энергии, существует:

1. Первичный активный транспорт, при котором используется энергия АТФ - универсальный энергоноситель в клетке.

2. Вторичный активный транспорт, при котором используется энергия, запасённая в клетке.

Каким способом всасывается глюкоза?

• при высокой концентрации глюкозы и после приема пищи глюкоза всасываются путем облегченной диффузии;
• при низких концентрациях глюкозы ее всасывание протекает путем вторичного активного транспорта с помощью натрия, выступающего в роли переносчика.

Органы и ткани, использующие глюкозу, бывают:

1. Инсулинонезависимыми, транспорт глюкозы в которые осуществляется при помощи белков-переносчиков, без участия инсулина - гормона поджелудочной железы, ответственного за регуляцию уровня глюкозы в крови. К ним относятся мозг, почки, слизистая кишечника, эритроциты, половые железы, плацента, хрусталик глаза. Поступление глюкозы к ним не меняется в зависимости от уровня инсулина.

2. Инсулинозависимыми, транспорт глюкозы в которые осуществляется под действием инсулина. К ним относятся мышцы (скелетные и сердца), жировая ткань. При снижении уровня инсулина или инсулинорезистентности, поступление глюкозы к ним нарушается, они остаются без энергии, “голодают”, а сама глюкоза остаётся в крови.

Поступив в клетку органов и тканей, глюкоза первым делом превращается в глюкозо-6-фосфат, который в отличие от глюкозы не может проникать через мембрану клетки. То есть эта форма глюкозы нужна для того, чтобы “запереть” глюкозу в клетке. Глюкозо-6-фосфат идет на биосинтез гликогена, вступает в реакции гликолиза или расщепляется до глюкозы.

Гликолиз

Все процессы получения энергии живыми организмами происходят в результате окислительно-восстановительных реакций, при которых происходит перенос электрона с одной молекулы (восстановитель, донор электронов) на другую (окислитель, акцептор электронов). При этом роль окислителя играют либо органические молекулы, либо кислород.

Гликолиз – это последовательность реакций, связанных с окислением глюкозы, приводящих к ее превращению в пируват (пировиноградную кислоту, важный элемент для метаболических реакций) с одновременным образованием АТФ. При этом молекула глюкозы расщепляется на 2 молекулы пирувата, образуя 2 молекулы АТФ и 2 молекулы НАДФ (кофермент нескольких ферментов).

Гликолиз бывает:

• Аэробный, происходит при участии кислорода. В этом случае пируват и НАДФ достигают митохондрий, где полностью окисляются до углекислого газа и воды.
• Анаэробный, протекает в условиях без поступления кислорода. В этом случае из пирувата и НАДФ образуются лактат (молочная кислота) или этиловый спирт. Это единственный путь в условиях без кислорода, позволяющий клеткам получать энергию. Анаэробный гликолиз происходит в мышцах при интенсивных нагрузках, когда кровеносная система не успевает снабжать мышцы достаточным количеством кислорода.

Гликоген

Если глюкоза поступает в организм в избыточном количестве, она трансформируется в гликоген в печени и мышцах. У взрослого человека его количество не может превышать 450 гр, треть из которых хранится в печени, остальная часть - в мышцах.

Если запасы гликогена и так достаточно велики, глюкоза начинает превращаться в жир.

Глюконеогенез

Некоторые ткани и органы, такие как мозг и эритроциты, зависят от постоянного снабжения глюкозой. На этот случай печень может синтезировать глюкозу из других моносахаридов, а при истощении запасов гликогена и полном отсутствии углеводов в пище, например, при голодании или безуглеводных диетах, запускается процесс синтеза глюкозы из неуглеводных соединений - глюконеогенез. Исходными соединениями для него могут быть аминокислоты (в первую очередь - из мышечной ткани), лактат, пируват, глицерины и жирные кислоты. Больше всего глюкозы при глюконеогенезе производится из лактата и аминокислот. Благодаря этому процессу ткани могут обходиться без внешнего источника глюкозы несколько недель.

Гормональная регуляция уровня глюкозы в крови

Колебания концентрации глюкозы в крови, отличные от нормальных значений, воспринимаются рецепторами гипоталамуса - области мозга, которая регулирует постоянство внутренней среды организма. Благодаря влиянию гипоталамуса на вегетативную нервную систему, происходит срочное повышение или снижение выработки гормонов, отвечающих за регуляцию уровня глюкозы в крови.

Уровень глюкозы в крови понижается при помощи одного гормона - инсулина. Повышение уровня глюкозы в крови возникает под действием нескольких гормонов: гормона поджелудочной железы глюкагона; гормонов надпочечников; гормонов роста гипофиза и гормонов щитовидной железы.

Инсулин

Инсулин играет ключевую роль в регуляции углеводного метаболизма. Он обеспечивает стимуляцию захвата глюкозы клетками и ее поступление в клетку, активирует ее транспорт через клеточные мембраны, ускоряет окисление глюкозы, усиливает синтез гликогена, замедляет глюконеогенез.

Последствия нарушения чувствительности к инсулину:

• разрушение мышечной ткани;
• снижение уровня энергии;
• хроническое воспаление;
• увеличение массы висцерального жира;
• метаболический синдром;
• сахарный диабет
• сердечно-сосудистые заболевания.

Гормоны, ответственные за повышение уровня глюкозы

Повышение уровня глюкозы в крови возникает под действием нескольких гормонов. Глюкагон - антагонист инсулина, продуцируется поджелудочной железой, активирует все процессы, ведущие к росту концентрации глюкозы в крови, ускоряет распад гликогена и глюконеогенез в печени.

Адреналин, гормон надпочечников, усиливает мобилизацию гликогена.

Соматотропин, гормон роста, увеличивает секрецию и глюкагона и инсулина, способствует увеличению депонирования глюкозы и усилению ее утилизации.

Кортизол, гормон стресса, ускоряет глюконеогенез и мобилизацию гликогена.

Сколько необходимо глюкозы в день

В среднем расход глюкозы в организме взрослого человека составляет 10 г/час.

Основный потребители глюкозы:

1. Головной мозг, на обеспечение его работы нужно около 60% от общего количества глюкозы.

2. Эритроциты забирают еще 10-15% от всей глюкозы.

3. Мышцы и жировая ткань, их потребности непостоянны и зависят от активности.

Вычислить конкретно уровень потребления глюкозы сложно и прежде всего нужно отталкиваться от количества углеводов. Согласно нормам физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации, из углеводов рекомендуется получать не более 60% от энергетической суточной потребности, при этом простые сахара должно приходиться не более 10% от общей калорийности.

Если ваша дневная норма энергии составляет 2000 ккал, то ваша норма углеводов - не более 300 гр, при этом добавленного сахара не рекомендуется употреблять более 25 гр.. Если разбить это количество по типам углеводов, то примерная норма в день: 210 гр. на сложные углеводы, 40 гр. на клетчатку, 25 гр. на фруктозу, 25 гр. на добавленный сахар. Эти цифры примерные и зависят от потребностей конкретного человека и особенностей его организма.

Точечные советы по питанию, которые
повысят уровень твоей энергии на 10 из 10

От ТОПовых нутрициологов МИИН

Получить советы

Какая норма глюкозы в крови?

Глюкоза - единственный источник энергии, который могут использовать абсолютно все клетки и который доступен для тканей в практически постоянной концентрации в виде “сахара крови”. Постоянный уровень глюкозы в крови нужен для обеспечения разнообразных потребностей организма. Наиболее высокой чувствительностью к снижению уровня глюкозы отличается головной мозг. Согласно установленным в 1999 году в ВОЗ нормативам, нормальное значение уровня глюкозы в крови колеблется в пределе от 3,3 ммоль/л до 5,5 ммоль/л. Причем на данный момент в качестве нормы принимается и верхнее значение 5,9 ммоль/л. При этом здоровым оптимумом считается уровень не выше 4,7-4,9 ммоль/л. Если есть подозрения в нарушениях углеводного обмена, то помимо уровня глюкозы в крови нужно опираться и на другие показатели. В первую очередь - гликированный гемоглобин, инсулин и индекс НОМА.

Уровень глюкозы в крови меняется в течение дня и зависит от многих факторов. В первую очередь - от приёмов пищи и от состояния здоровья.

Экспериментальные тесты на переносимость принятой глюкозы показывают, что у здоровых людей после приёма 100 гр. легкорасщепляемых углеводов уровень сахара в крови повышается, а через 2-3 часа вновь снижается до исходного уровня. У больных сахарным диабетом уровень глюкозы после приема пищи повышается сильнее, а снижается гораздо медленнее.

В каких продуктах содержится глюкоза

Источник глюкозы в продуктах питания - углеводы, глюкоза есть в любой углеводной пище. Если придерживаться деления на “быстрые” и “медленные” углеводы, которое демонстрирует скорость всасывания глюкозы, то источники можно поделить на 2 части:

Источники “медленных” углеводов: крупы, бобовые, овощи, фрукты, хлеб из ржаной или цельнозерновой муки — все те продукты, которые помимо углеводов содержат клетчатку, витамины, микроэлементы, растительный белок. Их усвоение организмом происходит постепенно, не приводит к быстрому скачку глюкозы в крови и тем самым не перегружает поджелудочную железу.

“Быстрые” углеводы содержатся в выпечке, сладостях, кондитерских изделиях, сладких соках и газировке. Они мгновенно насыщают кровь глюкозой, что заставляет поджелудочную железу выделять слишком много инсулина разом — впоследствии это может стать причиной нечувствительности клеток к нему.

Больше всего углеводов содержат хлеб, приготовленный из муки первого и высшего сорта, любые сладости промышленного производства, очень много глюкозы – 99,9 г на каждые 100 г – находится в сахаре. Но как известно, мало съесть продукт, нужно его усвоить.

Существуют способы, повышающие и снижающие степень усвоения углеводов.

Улучшает усвоение углеводов:

• высокая степень измельчения продуктов (пюре, крем-супы и т.д.);
• высокая длительная термическая обработка (разваренные овощи, макаронные изделия);
• удаление клетчатки (сок).

Замедляет усвоение углеводов:

• употребление совместно с продуктами, богатыми клетчаткой и/или жирами;
• приготовление пищи до состояния al dente;
• употребление в пищу крахмалистых продуктов в охлаждённом виде, благоадаря резистентному крахмалу.

Симптомы нехватки глюкозы

Недостаток глюкозы называется “гипогликемия”. Это не самостоятельное заболевание, а состояние, характеризующееся снижением уровня сахара в крови ниже нормальных значений. Для мужчин - ниже 2,5–2,8 ммоль/л, для женщин - ниже 1,9–2,2 ммоль/л.

У здорового человека причинами гипогликемии могут быть беременность, интенсивные физические нагрузки, длительное голодание. Уровень глюкозы в этом случае быстро восполняется за счет резервов организма или после приёма пищи и не несёт никаких негативных последствий Однако, такие случаи гипогликемии крайне редки. Чаще всего гипогликемия развивается при различных заболеваниях и патологических состояниях.

Симптомы нехватки глюкозы зависят от ее тяжести и истинной причины. Некоторые из симптомов:

1. резкое и сильное чувство голода;

2. мышечная дрожь;

3. потливость;

4. учащение сердцебиения;

5. повышение артериального давления;

6. беспокойство;

7. двигательное возбуждение;

8. подавленное настроение или, наоборот, чувство эйфории;

9. покалывания губ, языка, кончиков пальцев;

10. ухудшение концентрации внимания, координации движений;

11. невнятная речь;

12. сонливость.

Основные причины гипогликемии:

• погрешности инсулинотерапии при диабете - пропуск приемов пищи, употребление алкоголя, излишняя физическая активность, передозировка инсулина или другими лекарствами ;
• эндокринные расстройства, результатом которых является дефицит гормонов кортизол, тироксин, соматотропин; гипотиреоз и т.д.;
• операции на органах ЖКТ, в результате которых нарушается расщепление и всасывание углеводов:
• нарушения в работе ферментов, участвующих в обмене углеводов (гликогена, фруктозы, галактозы) и последующее нарушение превращения глюкозы из других углеводов или затруднение ее высвобождения из гликогена.

В чем опасность высокого уровня глюкозы в крови

Повышенное содержание глюкозы в крови называется “гипергликемия” и характеризуется увеличением концентрации глюкозы в крови более 6,1 ммоль/л. Причинами этого состояния могут быть стресс, высокоуглеводная диета, прием лекарств, а также болезни эндокринной системы и внутренних органов.

Симптомы гипергликемии могут отличаться в зависимости от ее причины.

Гипергликемию можно заподозрить по следующим признакам:

1. Сухость во рту.

2. Обильное мочеиспускание.

3. Мышечная слабость.

Гипергликемия может быть вызвана физиологическими и патологическими факторами.

К физиологическим можно отнести стресс, избыток углеводов в питании, беременность. В этих случаях уровень сахара нормализуется самостоятельно и его коррекция не требует никакого вмешательства. Постоянно высокая концентрация глюкозы пагубно действует на стенки кровеносных сосудов, может в будущем стать причиной сахарного диабета. Соблюдение принципов полноценного питания - отличный способ профилактики гипергликемии и ее последствий.

Патологическая гипергликемия может быть обусловлена проблемами с эндокринной системой (диабет, преддиабет, инсулинорезистентность), заболеваниями ЦНС и метаболическими нарушениями. Для нормализации уровня сахара в крови при патологических причинах используются диета, лекарственные препараты (инсулин, сахароснижающие средства), лечение основного заболевания.

Самые распространенные патологические причины гипергликемии:

• сахарный диабет, при котором происходит или снижение выработки инсулина (сахарный диабет 1 типа) или избыток выработки инсулина и развитие резистентности к нему (сахарный диабет 2 типа);
• другие заболевания эндокринной системы, сопровождающиеся усиленной выработкой гормонов, повышающих концентрацию глюкозы путем влияния на различные этапы углеводного метаболизма;
• судорожные состояния;
• органические поражения ЦНС;
• печеночная недостаточность;
• тяжелые заболевания поджелудочной железы;
• прием лекарственных препаратов, влияющих на уровень сахара в крови.

Выводы

1. Глюкоза - важнейший источник энергии, необходимый для бесперебойного функционирования организма.

2. Всасывание и усвоение углеводов - сложный процесс. зависящий от множества факторов.

3. Организм защищает себя от снижения поступления глюкозы, используя различные механизмы - создаёт запасы глюкозы, синтезирует глюкозу из других сахаров и неуглеводных соединений.

4. За гормональную регуляцию уровня глюкозы отвечают различные гормоны, при этом за снижение уровня отвечает один инсулин. а за повышение - целая группа разных гормонов.

5. Углеводы - важнейший источник энергии, необходимой для бесперебойной работы всех систем организма. Полноценный рацион, содержащий достаточное количество углеводов, полезных жиров, белков и клетчатки - основа здоровья и достаточного уровня энергии.

6. Гипогликемия и гипергликемия могут быть у здоровых людей, и тогда их коррекция не требует специальных действия. Если эти состояния - последствия заболеваний, то необходимо обязательно контролировать уровень глюкозы в крови в соответствии с рекомендациями врача.