Часть IV. Физиология систем внутренних органов

Основными углеводными молекулами являются моносахариды (простые сахара). Соединения, состоящие из двух моносахаридов или более, называют ди-, олигоили полисахаридами. Большую часть углеводов в рационе человека составляет растительный крахмал (полисахарид). В организме (в частности, в мышцах и печени) углеводы запасаются в виде гликогена (животный крахмал).

Моносахарид глюкоза — это мономер, образующий крахмал и входящий в состав обычного пищевого сахара (сахароза — дисахарид, состоящий из одной молекулы глюкозы и одной молекулы фруктозы). Типичный дисахарид молока — лактоза — образован одной молекулой глюкозы и одной — галактозы.

Основная роль углеводов определяется их энергетической функцией. Энергетические потребности головного мозга обеспечиваются почти полностью за счет глюкозы. Напротив, поперечнополосатые мышцы при недостаточном поступлении глюкозы могут метаболизировать жирные кислоты. Глюкоза не только выполняет энергетическую функцию, но используется также в качестве строительного материала для синтеза многих важных веществ.

Человек потребляет почти исключительно растительные углеводы. Фрукты, зеленые растения, картофель, злаки и овощи содержат не только усвояемые углеводы, но также большое количество неперевариваемых углеводов типа целлюлозы (клетчатки).

Уровень глюкозы в крови составляет 3,3–5,5 ммоль/л (60–100 мг%) и является важнейшей гомеостатической константой организма. Особенно чувствительной к понижению уровня глюкозы в крови (гипогликемия) является ЦНС. Незначительная гипогликемия проявляется общей слабостью и быстрой утомляемостью. При снижении уровня глюкозы в крови до 2,2–1,7 ммоль/л (40–30 мг%) развиваются судороги, бред, потеря сознания, а также вегетативные реакции: усиленное потоотделение, изменение просвета кожных сосудов и др. Это состояние получило название «гипогликемическая кома». Введение в кровь глюкозы быстро устраняет данные расстройства.

При полном окислении одной молекулы глюкозы выделяется 686 ккал энергии, и только 12 ккал необходимо для образования одной молекулы АТФ.

Глюконеогенез. Когда запасы углеводов в организме становятся ниже нормального уровня, умеренное количество глюкозы может образовываться из аминокислот и из глицериновой части жиров в процессе глюконеогенеза. Приблизительно 60% аминокислот в белках организма может легко превращаться в углеводы. Низкий уровень углеводов в клетках и уменьшение содержания глюкозы в крови — главные стимулы к увеличению интенсивности глюконеогенеза.

Изменение содержания глюкозы в крови воспринимается глюкорецепторами, сосредоточенными в основном в печени и сосудах, а также клетками вентромедиального отдела гипоталамуса. Клод Бернар еще в 1849 г. показал, что укол продолговатого мозга в области дна IV желудочка (так называемый сахарный укол) вызывает увеличение содержания глюкозы (сахара) в крови. При раздражении гипоталамуса можно получить такую же гипергликемию, как и при уколе в дно IV желудочка. Центральным звеном регуляции углеводного и других видов обмена и местом формирования сигналов, управляющих уровнем глюкозы, является гипоталамус. Отсюда регулирующие влияния реализуются нервами АНС и гуморальным путем, включающим эндокринные железы.

Выраженным влиянием на углеводный обмен обладает инсулин — гормон, вырабатываемый β-клетками островковой ткани поджелудочной железы. Инсулин является единственным гормоном, понижающим уровень глюкозы в крови, поэтому при уменьшении секреции этого гормона развиваются стойкая гипергликемия и последующая глюкозурия (сахарный диабет, или сахарное мочеизнурение).

Увеличение уровня глюкозы в крови возникает при действии нескольких гормонов. Это глюкагон, продуцируемый a-клетками островковой ткани поджелудочной железы; адреналин — гормон мозгового слоя надпочечников; глюкокортикоиды — гормоны коркового слоя надпочечника; СТГ гипофиза; тироксин и трийодтиронин — гормоны щитовидной железы. В связи с однонаправленностью их влияния на углеводный обмен и функциональным антагонизмом по отношению к эффектам инсулина эти гормоны часто объединяют понятием «контринсулярные гормоны».