A3 - homeostáza glukózy u ľudí

Obrázok 1: Výmena laktátu a glukózy medzi svalom a pečeňovým tkanivom (Coriho cyklus)

Názov: Homeostáza glukózy u ľudí
Vedúci projektu: T. Linn, R.G. Bretzel, C. Kunz

Ak existuje akútny nedostatok živín, je tvorba novej glukózy (glukoneogenéza) v pečeni jednou z najdôležitejších stratégií prežitia ľudského tela. Pretože pečeň rýchlo prenáša vytvorenú glukózu do krvi na distribúciu do životne dôležitých orgánov, ako je mozog, srdce a obličky, ak nedostatok pretrváva, je potrebný prísun vhodných látok z vlastných zásob tela. Vhodným kandidátom je laktát (kyselina mliečna) zo svalového tkaniva. Svaly tvoria asi polovicu hmoty tela a uvoľňujú laktát do krvi, ktorú pečeň spracuje na glukózu (obrázok 1, Coriho cyklus). Pretože však existuje množstvo ďalších potenciálnych prekurzorov glukoneogenézy, fyziologický význam Coriho cyklu je nejasný.

Aby sme presnejšie stanovili obsah laktátu v glukoneogenéze, skúmali sme uvoľňovanie laktátu z kostrových svalov predlaktia pomocou stabilného izotopu [13C] -laktátu. Ďalej sme sa pýtali, či sú kostrové svaly pri deficite glukózy schopné upraviť svoje vychytávanie glukózy pri vysoko normálnych hladinách inzulínu. Akútny nedostatok glukózy v kombinácii s vysokou hladinou inzulínu má klinický význam u ľudí s cukrovkou liečených inzulínom. Obávame sa tu nízkej hladiny cukru v krvi vyvolanej inzulínom (hypoglykémia), ktorá bez protiopatrení môže viesť k bezvedomiu.

V našom experimentálnom usporiadaní (obrázok 2) sme považovali kinetiku substrátu vo svaloch predlaktia za reprezentatívnu pre všetky svaly. Pri hypoglykémii nepretržite stúpal metabolizmus laktátu, čo sa dalo merať okrem iného zvýšením hladiny laktátu v arteriálnej krvi. Zistilo sa, že je zvýšená glukoneogenéza z laktátu, čo je jasná indikácia aktivity Coriho cyklu pri deficite glukózy napriek pomerne vysokým plazmatickým koncentráciám inzulínu.

Obrázok 2 Experimentálne nastavenie s rôznymi a súčasne podávanými infúznymi roztokmi
Príspevok množstva laktátu uvoľneného do obehu, ktoré sa v rovnováhe premení na glukózu, sa počíta ako takmer 40% z celkovej glukoneogenézy. Ďalším dôležitým príspevkom svalového tkaniva je účinok šetriaci glukózu. Svaly sú schopné výrazne znížiť spotrebu glukózy. Súčet účinkov Coriho cyklu a efektu úspory glukózy vedie k tomu, že takmer 90% svalovej hmoty zodpovedá za adekvátnu reakciu organizmu na nedostatok glukózy (obrázok 3). Súhrn všetkých svalov tak výrazne prispieva k kompenzácii nedostatku glukózy, ako sa doteraz predpokladalo. Na základe našich meraní by dôležitým mechanizmom tejto adaptácie mohlo byť zvýšenie prietoku krvi vo svaloch.

Obrázok 3 Odhadovaný kombinovaný príspevok svalov tela k reakcii organizmu na nedostatok glukózy. Na základe informácií z literatúry sa očakával iba malý podiel svalového tkaniva v glukoneogenéze z laktátu. V skutočnosti sme zistili príspevok viac ako 35%. Prispôsobenie svalového transportu glukózy bolo tiež o 25% efektívnejšie, ako sa očakávalo.

Na obrázku 3 nižšie vidíte odhadovaný kombinovaný príspevok svalov tela k reakcii tela na nedostatok glukózy. Na základe informácií z literatúry sa očakával iba malý podiel svalového tkaniva v glukoneogenéze z laktátu. V skutočnosti sme zistili príspevok viac ako 35%. Prispôsobenie svalového transportu glukózy bolo tiež o 25% efektívnejšie, ako sa očakávalo.

Ďalšie informácie:

publikácia
Meyer C, Saar P, Soydan N, Eckhard M, Bretzel RG, Gerich J, Linn T.
Potenciálna dôležitá úloha kostrového svalstva v ľudskej protiregulácii hypoglykémie.
J Clin Endocrinol Metab. 90: 6244-6250, 2005 a 91:27, 2006

Dizertačná práca Petra Saar
Hormonálne a nehormonálne mechanizmy protiregulácie pri hypoglykémii