Все о глюкозе, диабете и влиянии на здоровье ее высоких и низких уровней.

Глюкоза – это главный источник энергии для нормальной работы всех органов и систем человеческого организма. Но слишком высокий или слишком низкий уровень глюкозы в крови может быть вредным. Читайте дальше, чтобы узнать о том, как работает глюкоза, о диабете и о последствиях для здоровья высокого или низкого уровня глюкозы в крови.

Что такое глюкоза?

Глюкоза, или сахар в крови, является основным и наиболее важным источником энергии для большинства живых организмов. Все клетки человека используют глюкозу для удовлетворения своих энергетических потребностей. Мозг использует ее больше всего, и во время голодания на его долю может приходиться до 80% потребления глюкозы. Сывороточная глюкоза – это количество глюкозы в крови [ 1 , 2 , 3 ].

Концентрация глюкозы в крови (сывороточная глюкоза) поддерживается в узком диапазоне за счет действия различных гормонов (например, инсулина и глюкагона ) и механизмов (например, глюконеогенеза, гликогенолиза и гликолиза). Глюкозу можно измерить в дома или лаборатории, используя образцы крови или с помощью глюкометров с реактивными полосками [ 2 ].

Источники глюкозы

Глюкоза в организме поступает из двух разных источников. Первый – через  еду, в основном углеводы, а другой – через производство в организме (эндогенное производство глюкозы) [ 1 , 2 ].

Еда

Углеводы – главный источник глюкозы. Углеводы обычно составляют 45-65% от общего суточного потребления калорий. Этот процент варьируется в зависимости от конкретной диеты. Например, кето-диета является исключением, поскольку углеводы составляют менее 10% рациона. При переваривании углеводы расщепляются в организме на глюкозу [ 4 , 5 ].

Переваривание углеводов

Первичное переваривание углеводов начинается во рту с помощью фермента слюны -амилазы. Пищеварение продолжается в желудке и кишечнике с помощью различных ферментов кишечника и поджелудочной железы (α-амилаза и ферменты щеточной каймы). Сложные углеводы расщепляются на более простые формы (моносахариды), а затем всасываются через тонкий кишечник в кровоток, что увеличивает уровень сахара в крови [ 4 ].

После всасывания глюкоза проходит через воротную вену в печень, где сохраняется в виде гликогена. Гликоген является резервуаром молекул глюкозы и источником глюкозы в случае необходимости [ 6 , 7 ].

Комплексные и простые углеводы

Есть два основных типа углеводов: сложные и простые. Простые углеводы требуют меньшего переваривания (в структуре меньше связей, которые необходимо разрушить ферментам) и вызывают быстрое повышение уровня глюкозы в крови. Примерами этого являются конфеты, газированные напитки, кукурузный сироп, фруктовый сок, мед и сахар [ 4 ].

Сложные углеводы представляют собой комбинацию нескольких сахаров, которые связаны вместе и перевариваются дольше (в структуре больше связей, которые необходимо разрушить ферментам). Они вызывают более постепенное повышение уровня глюкозы в крови, например, яблоки, брокколи, чечевица, шпинат и коричневый рис [ 4 ].

Между этими двумя типами сложные углеводы более полезны. Это связано с их постепенным воздействием на уровень глюкозы в крови [ 4 ].

Производство эндогенной глюкозы

Распад гликогена (гликогенолиз)

В периоды голодания из своего накопителя в печени высвобождается глюкоза, гликоген (гликогенолиз). Гликоген содержит большое количество глюкозы, которая расщепляется ферментами и попадает в кровоток. Этот процесс активируется при слишком низком уровне глюкозы в сыворотке [ 8 , 9 ].

Хотя в мышцах хранится много гликогена, он в основном используется в качестве источника энергии во время интенсивных упражнений. Когда весь мышечный гликоген израсходован, новая глюкоза поглощается мышцами после еды для создания новых запасов [ 10 , 11 ].

Производство новой глюкозы (глюконеогенез)

Во время длительного голодания запасы гликогена истощаются, и производство новой глюкозы (глюконеогенез) становится преобладающим источником глюкозы [ 8 , 12 ]. Основные органы, участвующие в производстве эндогенной глюкозы являются печень и почки .

Печень производит глюкозу из фруктозы, лактата, аминокислот и глицерина через путь глюконеогенеза. Затем глюкоза попадает в кровоток, повышая уровень глюкозы в сыворотке. Этот путь активируется при слишком низком уровне глюкозы в сыворотке [ 8 , 9 ].

Внешний слой почек также может производить глюкозу (из лактата, глутамина, глицерина и аланина) и выпускать ее в кровоток [ 8 , 9 ].

Использование и расщепление глюкозы

После переваривания и всасывания через стенку кишечника глюкоза распределяется между различными тканями тела. Глюкоза – почти единственное топливо для мозга, за исключением длительного голодания. Это также важный источник топлива для мышц и большинства основных органов [ 13 ].

Гликолиз

Большинство живых организмов полагаются на гликолиз как на способ превращения глюкозы в топливо. Он включает в себя расщепление глюкозы, которая высвобождает энергию (в форме АТФ, аденозинтрифосфата), которую клетки могут использовать для множества различных функций. Этот процесс имеет решающее значение для оптимального функционирования клеток [ 14 ].

Пентозофосфатный путь

Некоторое количество глюкозы также используется для производства модифицированного сахара (пентозофосфата) в пентозофосфатном пути. Пентозофосфат обеспечивает [ 15 , 16 , 17 ]:

• НАДФН или никотинамид аденин динуклеотид фосфат, молекула, участвующая в энергетическом обмене и антиоксидантной защите.
• рибозо- 5-фосфат, который участвует в углеводном обмене. Он помогает производить другие молекулы, участвующие в производстве ДНК и РНК.

Сахар увеличивает жировые отложения

Избыточное потребление углеводов из рациона увеличивает запасы жира в организме за счет преобразования сахаров в жир и меньшего расщепления жиров. Избыток глюкозы в организме превращается в печени в жир (жирные кислоты). Расщепление жиров не происходит, когда имеется достаточно энергии из других источников (в данном случае углеводов) [ 18 , 19 ].

Регулирование уровня глюкозы в сыворотке

Уровень глюкозы в крови необходимо поддерживать в определенном диапазоне, чтобы избежать осложнений со здоровьем. Инсулин и глюкагон играют важную роль в балансировании уровня глюкозы. Оба производятся поджелудочной железой [ 20 , 8 , 9 ].

Уровень глюкозы обычно повышается после еды, что вызывает выброс инсулина. Инсулин – это гормон, который увеличивает количество глюкозы, поглощаемой клетками. Затем глюкозу можно хранить (в виде гликогена или жиров ) или использовать в качестве топлива, очищая ее от крови [ 21 , 20 ].

Когда уровень глюкозы слишком низкий, например, во время голодания или между приемами пищи,  тогда начинает действовать глюкагон. Этот гормон увеличивает распад запаса (гликогенолиз) и производство новой глюкозы (глюконеогенез), повышая уровень глюкозы в крови [ 8 , 9 ]

Когда инсулин высвобождается после еды, высвобождение глюкагона блокируется. Это способ организма уравновесить противоположные эффекты этих двух гормонов; инсулин необходим после еды, а глюкагон – во время голодания, но они никогда не высвобождаются одновременно [ 8 , 9 , 22 , 21 ].

Обычно глюкоза не может попасть в клетки без помощи инсулина и транспортных белков. GLUT – это семейство транспортных белков, которые позволяют глюкозе проходить через клеточную мембрану и проникать в клетки. Активация этих транспортных белков зависит от инсулина [ 3 , 23 ].

Во время фильтрации мочи почки реабсорбируют и высвобождают глюкозу обратно в кровоток. Но когда уровень глюкозы в крови слишком высок, переносчики не могут достаточно быстро реабсорбировать глюкозу, и она начнет появляться в моче. Это обычное явление при диабете [ 24 ].

Тест-полоски мочи могут показать, есть ли в моче глюкоза . Эти экспресс-тесты мочи доступны без рецепта, но их следует использовать после консультации с врачом [ 25 , 26 ].

Что такое диабет?

Диабет – это хроническое заболевание, связанное с аномально повышенным уровнем глюкозы в крови. Это вызвано недостаточной секрецией инсулина, нарушенной реакцией на инсулин или и тем, и другим [ 27 ].

Существует несколько типов диабета, в том числе [ 27 ]:

• Диабет 1 типа (СД1) возникает, когда организм не вырабатывает достаточно инсулина. Это аутоиммунное заболевание, при котором иммунная система повреждает инсулин-продуцирующие клетки – бета-клетки поджелудочной железы. Пациентам с диабетом 1 типа требуется инсулинотерапия для поддержания нормального уровня глюкозы [ 27 ].
• Диабет 2 типа (СД2) вызван неспособностью организма реагировать на инсулин или инсулинорезистентностью. Это мешает клеткам организма поглощать глюкозу из кровотока. Основным лечением диабета 2 типа обычно является здоровое питание, регулярные физические упражнения, мониторинг уровня глюкозы в крови, прием лекарств и иногда инсулинотерапия [ 27 ].
• Гестационный сахарный диабет возникает во время беременности у женщин, ранее не болевших диабетом и характеризуется повышенным уровнем глюкозы в крови.  Во время беременности резко увеличивается выработка половых гормонов (эстрогенов и прогестерона, ХГЧ) и гормона кортизола, которые и подавляют действие инсулина.[ 27 ].
• Диабет зрелого возраста у молодых (MODY) вызывается генетическими дефектами инсулин-продуцирующих клеток и приводит к очень высокому уровню глюкозы, характеризуется гипергликемией в раннем возрасте (до 25 лет) [ 27 ].

Кто подвержен риску диабета?

Согласно американскому исследованию диабета, к факторам риска развития диабета относятся [ 28 ]:

1. Избыточный вес, ожирение или отсутствие физической активности.
2. Наличие близкого родственника (первой или второй степени) с диабетом.
3. Наличие признаков инсулинорезистентности или состояний, связанных с инсулинорезистентностью, таких как высокое кровяное давление (гипертония), низкий уровень хорошего холестерина и / или высокий уровень триглицеридов (дислипидемия) и синдром поликистозных яичников.
4. Наличие диабета во время беременности (гестационный диабет).
5. Принадлежность к определенной расе / этнической группе (коренные американцы, афроамериканцы, испаноязычные американцы, азиаты / жители островов южной части Тихого океана).

Влияние высокого уровня глюкозы и диабета на здоровье

1. Повреждение кровеносных сосудов

Высокий уровень глюкозы в организме повреждает внутреннюю оболочку кровеносных сосудов. Это связано с тем, что высокий уровень глюкозы увеличивает повреждающие (активные формы кислорода, с-реактивный белок) и воспалительные соединения (цитокины) и затрудняет расслабление сосудов (за счет снижения NO) [ 30 , 31 ].

Возникающий в результате окислительный стресс в кровеносных сосудах вызывает воспаление. Белки и лейкоциты накапливаются, укрепляют кровеносные сосуды и в конечном итоге приводят к образованию бляшек, блокирующих кровоток (атеросклероз). Это основная причина сердечных заболеваний у людей с диабетом [ 30 , 31 ].

Если не лечить, высокий уровень сахара в крови может привести к инсульту, сердечным заболеваниям и другим заболеваниям кровеносных сосудов – наиболее частому осложнению диабета 2 типа. Недавний анализ 20 исследований показал, что даже в недиабетическом диапазоне повышенный уровень сахара в крови увеличивает риск сердечных заболеваний [ 30 , 32 ].

В исследовании, проведенном с участием более 68 тыс. человек без диабета, более высокий уровень сахара в крови был связан с повышенным риском сердечных приступов в течение следующих 4 лет [ 33 ].

2. Повреждение нервов

Диабетическая невропатия возникает, когда высокий уровень глюкозы вызывает повреждение нервов у людей с диабетом. Высокий уровень глюкозы усиливает воспаление нервов, что приводит к легкому онемению и боли в ногах и ступнях или проблемам с пищеварением, мочеиспусканием и сердечной функцией [ 34 ].

Распространенным осложнением диабетической невропатии является диабетическая стопа с язвами, инфекциями и минимальным ощущением в ступнях или ногах. Потеря чувствительности стопы может привести к большему количеству травм и открытых ран, а более низкий иммунный ответ у людей с диабетом затрудняет борьбу с инфекциями [ 35 ].

3. Поражение почек

Поражение почек (нефропатия) – еще одно частое осложнение диабета как 1-го, так и 2-го типа. Диабет может повредить тонкую систему фильтрации почек. Серьезное повреждение может вызвать почечную недостаточность и даже терминальную стадию заболевания почек, что потребует диализа и трансплантацию почки [ 36 ].

4. Ослабленная иммунная система

Высокий уровень глюкозы в крови ослабляет лейкоциты (нейтрофилы), снижает антиоксидантную активность и снижает гуморальный иммунитет. Это приводит к увеличению риска кожных заболеваний и инфекций [ 37 ].

В исследовании с участием более 1000 здоровых людей повышенный HbA1c был связан с нарушением иммунного ответа (Т-лимфоцитов) [ 38 ].

5. Деменция

Деменция относится к потере памяти, нарушению функции мозга и низкой когнитивной активности [ 39 ].

В одном исследовании (метаанализ) диабет был связан с:

• 73% повышенным риском развития всех типов деменции,
• На 56% повышен риск развития болезни Альцгеймера, и
• 127% повышенный риск сосудистой деменции

Сосудистая деменция – это снижение мыслительных навыков из-за снижения или блокирования кровотока в головном мозге, вызывающего дефицит кислорода и питательных веществ [ 40 , 41 , 42 ].

6. Нарушение зрения или слуха

Диабетическая ретинопатия (повреждение кровеносных сосудов сетчатки) – частое осложнение диабета и наиболее частая причина слепоты среди населения трудоспособного возраста. Накопление жидкости в глазах (диабетический макулярный отек) также вызывает потерю зрения у людей с диабетом [ 43 ].

Слепоту можно предотвратить, регулярно отслеживая и контролируя уровень сахара в крови и артериальное давление [ 43 ].

В исследовании с участием 199 диабетиков (тип 2) 108 пациентов (54,3%) страдали синдромом сухого глаза . Это состояние, вызывающее раздражение и помутнение зрения [ 44 ].

Нарушение слуха также чаще встречается у людей с диабетом. Это может быть связано с воздействием высокого уровня глюкозы на кровеносные сосуды и нервы уха [ 45 ].

7. Остеопороз

Согласно метаанализу, диабет 1 и 2 типа увеличивают риск переломов шейки бедра. При диабете 2 типа плотность костной ткани увеличивается, тогда как при диабете 1 типа она снижается [ 46 , 47 ].

8. Психические заболевания

Исследования показывают, что люди с диабетом 1 типа имеют более высокий риск депрессии, тревожного расстройства и расстройств пищевого поведения [ 48 ].

9. Рак

Исследования показывают, что диабет может увеличить риск рака печени, поджелудочной железы, матки, толстой / прямой кишки, груди и мочевого пузыря. В исследовании, проведенном с участием более 1,3 миллиона корейцев, рак чаще встречается у людей с диабетом и / или высоким уровнем глюкозы [ 49 , 50 ].

Кроме того, метаанализ 23 исследований показал, что люди с диабетом и раком имеют более высокий риск смерти, чем люди с одним только раком [ 49 , 50 ].

В одном исследовании 17 860 мужчин были разделены на три группы: недиабетические, преддиабетические и диабетические, из которых 1663 заболели раком простаты (после последующего наблюдения). У диабетиков чаще развивается рак простаты, что может быть связано с гормональными изменениями, вызванными повышенным уровнем глюкозы . Однако точные причины неизвестны [ 51 ].

В исследовании «случай-контроль» оценивались уровни глюкозы в крови натощак примерно у 1100 участников. Люди с более высоким уровнем глюкозы в крови натощак в течение последних 11 лет имели более высокий риск рака поджелудочной железы [ 52 ].

Влияние низкого уровня глюкозы на здоровье (гипогликемия)

Гипогликемия или очень низкий уровень глюкозы имеет серьезные последствия для здоровья и увеличивает риск серьезных осложнений у людей с диабетом.

Гипогликемия – это очень опасное состояние, которое может привести к коме и даже смерти, в зависимости от его тяжести или продолжительности. Функционирование мозга зависит от глюкозы. Длительный очень низкий уровень глюкозы может нарушить когнитивные функции, особенно у маленьких детей [ 53 , 54 ].

Гипогликемию обычно можно предотвратить путем регулярного мониторинга уровня глюкозы, а также при соблюдении вашего индивидуального образа жизни и режима приема лекарств [ 53 ].

1. Повреждение мозга

Глюкоза – это топливо для мозга. Недостаточное поступление глюкозы со временем приведет к деменции. Тяжелые приступы могут даже привести к коме и смерти [ 53 ].

2. Болезни сердца

Пациенты с сахарным диабетом 2 типа имеют более высокий шанс заболеть сердечно-сосудистыми заболеваниями. Но уровень смертности от сердечных заболеваний еще выше у тех, кто страдает тяжелой гипогликемией [ 53 ].

Острая гипогликемия активирует реакцию «бей или беги» симпатической нервной системы, которая высвобождает адреналин. Это увеличивает частоту сердечных сокращений и артериальное давление, что может быть особенно опасным для пациентов с осложнениями в анамнезе [ 53 ].

3. Нарушение зрения

Гипогликемия может вызывать нарушение зрения у людей с диабетом и связана с двоением в глазах (диплопией), головокружением, нечеткостью зрения и потерей контрастной чувствительности [ 53 ].

Гипогликемия также делает ваши глаза более чувствительными, снижает реакцию глазных мышц и, как правило, сильно повреждает и убивает клетки глаза (дисфункция клеток сетчатки, гибель клеток сетчатки и гибель клеток колбочек). Все эти факторы могут сильно ухудшить зрение и даже вызвать слепоту [ 53 , 55 , 56 , 57 ].

4. Низкое качество жизни

Рецидивирующие эпизоды гипогликемии вызывают у пациентов и их семей чувство бессилия, беспокойства и депрессии [ 58 ].

Острая гипогликемия может привести к перепадам настроения, раздражительности, упрямству и депрессии [ 58 ].