Wpływ insuliny na transport glukozy do tkanek i jej rola w gospodarce węglowodanowej

Insulina odpowiada przede wszystkim za metabolizm glukozy w ludzkim ciele. Glukoza to cukier prosty uzyskiwany w organizmie poprzez rozkład niezwykle ważnych składników pokarmowych – cukrów złożonych. Cukry złożone (węglowodany) są trawione i wchłanianie przede wszystkim w jelicie cienkim, a stąd glukoza – powstała w wyniku działania odpowiednich enzymów – zostaje wchłonięta i przetransportowana do naczyń krwionośnych.

Glukoza, insulina i oddychanie komórkowe

Glukoza jest niezbędna do życia, ponieważ bierze udział w oddychaniu komórkowym. Proces ten polega na utlenieniu glukozy, co umożliwia wytworzenie wysokoenergetycznego dla organizmu związku o nazwie ATP (adenozynotrójfosforan) oraz energii w postaci ciepła. Aby glukoza mogła dostać się do wnętrza każdej komórki mięśniowej, tłuszczowej oraz do komórek wątroby (i tam zostać poddana procesowi oddychania komórkowego), niezbędna jest insulina, będąca swego rodzaju „kluczem otwierającym bramę” do poszczególnych komórek.

Czytaj więcej: Rodzaje insulin

Cząsteczki insuliny łącząc się z receptorami insulinowymi GLUT (glucose transporter) rozmieszczonymi na powierzchni komórek organizmu, umożliwiają napływ glukozy do wnętrza. Insulina jako klucz jest niezbędna do transportu cukru prostego do wnętrza komórek wyżej wymienionych tkanek.

Neurocyty oraz erytrocyty - komórki korzystające wyłącznie z glukozy

Klucza tego nie potrzebują komórki układu nerwowego oraz erytrocyty, czyli czerwone krwinki – te dwie struktury pobierają bowiem glukozę z krwi niezależnie od poziomu insuliny, co ma zasadnicze znaczenie podczas jej bardzo niskiego poziomu we krwi.

W przypadku niskiego stężenia insuliny transport glukozy do tkanek jest znacznie ograniczony, co w przypadku komórek układu nerwowego i erytrocytów oznaczałoby ich nieprawidłowe funkcjonowanie, a następnie prowadziło do ich śmierci.

Czytaj więcej: Cukrzyca typu 1. zmniejsza oczekiwaną długość życia

Te dwie struktury (krwinki czerwone oraz komórki układu nerwowego) korzystają wyłącznie z glukozy jako źródła energii. Pozostałe komórki, podczas niskiego poziomu glukozy we krwi, zaczynają korzystać z alternatywnych źródeł energii, jakimi są tłuszcze oraz białka.

Glikogeneza i glukogeneza

Insulina poza stymulacją wychwytu glukozy poprzez miocyty (komórki tkanki mięśniowej), adipocyty (komórki tkanki tłuszczowej) i hepatocyty (komórki wątroby) hamuje glukoneogenezę oraz pobudza glikogenogenezę.

Glukoneogeneza to proces przekształcania niecukrowych substratów (np. aminokwasów) w glukozę. Proces ten zachodzi w wątrobie podczas utrzymującego się niskiego stężenia glukozy we krwi (np. podczas głodzenia) i jest niezbędny w okresach głodzenia, ponieważ niektóre tkanki naszego organizmu nie są w stanie funkcjonować bez glukozy jako paliwa.

Wysokie stężenie insuliny powoduje hamowanie glukoneogenezy. Glukagon z kolei działa antagonistycznie do insuliny, powodując przyśpieszenie procesu glukoneogenzy i zachowanie prawidłowej funkcji układu nerwowego oraz krwionośnego. To właśnie dzięki możliwości dwutorowej regulacji insuliną oraz glukagonem (który podobnie jak insulina jest hormonem wytwarzanym w trzustce, lecz w komórkach alfa) nasz organizm jest w stanie szybko i precyzyjnie regulować stężenie glukozy we krwi.

Czytaj więcej: Poziom cukru we krwi – normy

Glikogenogeneza to proces syntezy glikogenu z cząsteczek glukozy poprzez ich przyłączanie do łańcuchów glikogenu. Wytworzony w ten sposób produkt stanowi rezerwę energetyczną do spożytkowania w przyszłości podczas niedostatecznej podaży węglowodanów.

Glikogen jako polisacharyd (wielocukier, bo zbudowany z połączonych cząsteczek cukru prostego – glukozy) gromadzony jest głównie w mięśniach oraz wątrobie, a jego wytwarzanie pobudzane jest wysokim stężeniem insuliny. Podobnie jak w przypadku glukoneogenezy glukagon działa przeciwnie do insuliny. Glikogen stanowi łatwo dostępne źródło węglowodanów w czasie niewystarczającej podaży podczas posiłku i to właśnie on zużywany jest jako pierwszy podczas głodzenia i intensywnego treningu.

Zapas glikogenu u dorosłego mężczyzny wynosi ok 400 g w mięśniach i 100 g w wątrobie. Podczas głodówki utrata masy ciała w początkowej fazie jest tak szybka, ponieważ spalamy glikogen oraz tracimy wodę.