Nivelul glicemiei variază foarte mult pe parcursul unei zile, deoarece perioadele de consum alimentar alternează cu perioadele de post. Insulina și glucagonul sunt cei doi hormoni responsabili în primul rând de menținerea homeostaziei nivelurilor de glucoză din sânge. Reglarea suplimentară este mediată de hormonii tiroidieni.

Reglarea nivelurilor de glucoză din sânge de insulină și glucagon

Această animație descrie rolul insulinei și al pancreasului în diabet.

hormonală

Figura 1. Sunt prezentate principalele simptome ale diabetului. (credit: modificarea lucrării de către Mikael Häggström)

Insuficiența funcției insulinei poate duce la o afecțiune numită diabetul zaharat, principalele simptome ale acestora sunt ilustrate în Figura 1. Acest lucru poate fi cauzat de nivelurile scăzute de producție de insulină de către celulele beta ale pancreasului sau de sensibilitatea redusă a celulelor țesutului la insulină. Acest lucru împiedică absorbția glucozei de către celule, provocând niveluri ridicate de glucoză din sânge sau hiperglicemie (zahar ridicat). Nivelurile ridicate de glucoză din sânge fac dificilă recuperarea de către rinichi a tuturor glucozei din urina născută, ducând la pierderea glucozei în urină. Nivelurile ridicate de glucoză au ca rezultat și mai puțină apă reabsorbită de rinichi, determinând producerea unor cantități mari de urină; acest lucru poate duce la deshidratare. În timp, nivelurile ridicate de glucoză din sânge pot provoca leziuni ale nervilor la nivelul ochilor și țesuturilor periferice ale corpului, precum și leziuni ale rinichilor și ale sistemului cardiovascular. Suprasecreția insulinei poate provoca hipoglicemie, niveluri scăzute ale glicemiei. Acest lucru determină disponibilitatea insuficientă a glucozei către celule, ceea ce duce deseori la slăbiciune musculară și poate provoca uneori inconștiență sau moarte dacă nu este tratată.

Când nivelul glicemiei scade sub nivelurile normale, de exemplu între mese sau când glucoza este utilizată rapid în timpul efortului, hormonul glucagon este eliberat din celulele alfa ale pancreasului. Glucagonul crește nivelul glicemiei, provocând ceea ce se numește efect hiperglicemic, prin stimularea descompunerii glicogenului în glucoză în celulele musculare scheletice și celulele hepatice într-un proces numit glicogenoliza. Glucoza poate fi utilizată ca energie de către celulele musculare și eliberată în circulație de către celulele hepatice. Glucagonul stimulează, de asemenea, absorbția aminoacizilor din sânge de către ficat, care apoi îi transformă în glucoză. Acest proces de sinteză a glucozei se numește gluconeogeneză. Glucagonul stimulează, de asemenea, celulele adipoase să elibereze acizi grași în sânge. Aceste acțiuni mediate de glucagon au ca rezultat o creștere a nivelului de glucoză din sânge până la nivelurile homeostatice normale. Creșterea nivelului de glucoză din sânge inhibă eliberarea ulterioară a glucagonului de către pancreas printr-un mecanism de feedback negativ. În acest fel, insulina și glucagonul lucrează împreună pentru a menține nivelurile homeostatice de glucoză, așa cum se arată în Figura 2.

Figura 2. Insulina și glucagonul reglează nivelul glicemiei.

Întrebare practică

Tumorile pancreatice pot determina excesul de secreție de glucagon. Diabetul de tip I rezultă din eșecul pancreasului de a produce insulină. Care dintre următoarele afirmații despre aceste două condiții este adevărată?

  1. O tumoare pancreatică și diabetul de tip I vor avea efectele opuse asupra nivelului de zahăr din sânge.
  2. O tumoare pancreatică și diabetul de tip I vor provoca hiperglicemie.
  3. O tumoare pancreatică și diabetul de tip I vor provoca ambele hipoglicemie.
  4. Atât tumorile pancreatice, cât și diabetul de tip I duc la incapacitatea celulelor de a prelua glucoza.

Reglarea nivelurilor de glucoză din sânge de către hormonii tiroidieni

Rata metabolică bazală, care este cantitatea de calorii cerută de organism în repaus, este determinată de doi hormoni produși de glanda tiroidă: tiroxină, cunoscut și sub numele de tetraiodotironină sau T4 și triiodotironină, cunoscut și sub numele de T3. Acești hormoni afectează aproape fiecare celulă din corp, cu excepția creierului adult, uterului, testiculelor, celulelor sanguine și splinei. Acestea sunt transportate prin membrana plasmatică a celulelor țintă și se leagă de receptorii de pe mitocondrii, rezultând o producție crescută de ATP. În nucleu, T3 și T4 activează genele implicate în producția de energie și oxidarea glucozei. Acest lucru are ca rezultat creșterea ratei de metabolism și a producției de căldură corporală, cunoscută sub numele de efect calorigen al hormonului.

Celulele foliculare ale tiroidei necesită ioduri (anioni de iod) pentru a sintetiza T3 și T4. Iodurile obținute din dietă sunt transportate activ în celulele foliculilor, rezultând o concentrație de aproximativ 30 de ori mai mare decât în ​​sânge. Dieta tipică din America de Nord oferă mai mult iod decât este necesar datorită adăugării de iodură în sarea de masă. Aportul inadecvat de iod, care apare în multe țări în curs de dezvoltare, are ca rezultat incapacitatea de a sintetiza hormonii T3 și T4. Glanda tiroidă se mărește într-o afecțiune numită guşă, care este cauzată de supraproducția TSH fără formarea hormonului tiroidian. Tiroglobulina este conținută într-un fluid numit coloid, iar stimularea TSH are ca rezultat niveluri mai ridicate de acumulare de coloid în tiroidă. În absența iodului, acesta nu se transformă în hormon tiroidian, iar coloidul începe să se acumuleze din ce în ce mai mult în glanda tiroidă, ducând la gușă.

Tulburările pot apărea atât din subproducția, cât și din supraproducția hormonilor tiroidieni. Hipotiroidism, subproducția hormonilor tiroidieni poate provoca o rată metabolică scăzută care duce la creșterea în greutate, sensibilitate la frig și activitate mentală redusă, printre alte simptome. La copii, hipotiroidismul poate provoca cretinism, care poate duce la deficiențe mentale și defecte de creștere. Hipertiroidism, supraproducția hormonilor tiroidieni poate duce la o creștere a ratei metabolice și a efectelor acesteia: pierderea în greutate, producția excesivă de căldură, transpirația și o creștere a ritmului cardiac. Boala Graves este un exemplu de afecțiune hipertiroidiană.

În rezumat: Reglarea hormonală a metabolismului

Insulina este produsă de pancreas ca răspuns la creșterea nivelului de glucoză din sânge și permite celulelor să utilizeze glicemia și să stocheze excesul de glucoză pentru utilizare ulterioară. Diabetul zaharat este cauzat de activitatea insulinei redusă și determină niveluri ridicate de glucoză în sânge sau hiperglicemie. Glucagonul este eliberat de pancreas ca răspuns la nivelurile scăzute de glucoză din sânge și stimulează descompunerea glicogenului în glucoză, care poate fi utilizată de organism. Rata metabolică bazală a organismului este controlată de hormonii tiroidieni tiroxină (T4) și triiodotironină (T3). Hipofiza anterioară produce hormon stimulator al tiroidei (TSH), care controlează eliberarea T3 și T4 din glanda tiroidă. Iodul este necesar în producerea hormonului tiroidian, iar lipsa de iod poate duce la o afecțiune numită gușă.