Глюкоза

Що ми знаємо про глюкозу? Здавалося б вже усе, что можна було довідатися давно вже впізнане і використовується. Однак життя показує що це не так. Ми постійно довідаємося щось нове, невідоме раніше, щось уточнюємо і коректуємо. Адже наука не стоїть на місці.

Всі ми знаємо про те, що глюкоза – основний енергетичний субстрат організму. Хоч і містить вона калорій удвічі менше ніж жири, але окисляється набагато швидше і легше, ніж будь-які інші речовини, здатні поставляти організму енергію.

Всі вуглеводи всмоктуються в кишечнику. Існує так називаний, «гликемічний індекс», який дозволяє нам порівняти швидкість усмоктування окремих вуглеводів. Якщо прийняти швидкість усмоктування глюкози за 100, то, відповідно, величина для галактози буде 110, для фруктози 43, маннози – 19, пентози 9-15. Всі моносахариди потрапляючи в клітки слизуватої оболонки кишечнику фосфорілуються, тобто утворюють фосфорні складні ефіри. Тільки в такому виді вуглеводи можуть включитися в енергетичний обмін. Фосфорілування відбувається при участі спеціальних ферментів, які активізуються інсуліном. Все б добре, але от лихо: під час важкої фізичної роботи, під час проходження змагальної дистанції або тривалого кругового тренування на витривалість, викид у кров інсуліну постійно знижується, інакше він буде гальмувати розпад глікогену, жирових і білкових запасів до глюкози. Однак глюкоза, яка викидається в кров погано утилізується м'язами через недолік інсуліну, адже вона не може фосфорілуватися. Виникає замкнуте порочне коло, яких чимало в організмі: щоб наситити кров працюючого організму глюкозою необхідно позбутися від надлишку інсуліну, а щоб використовувати отриману в такий спосіб глюкозу організму не вистачає інсуліну, щоб її фосфорілувати. Виходить ні те, ні се. Організм секретує інсулін, але мало-мало, щоб вистачило „і вашим і нашим”, щоб розпадався глікоген і в той же час щоб глюкоза хоч якось засвоювалася працюючими м'язами. Де ж вихід? Він виявився до надзвичайності простий: необхідно синтезувати фосфоріловані вуглеводи, вуглеводи з вже приєднаними фосфорними залишками. Тоді і вовки будуть ситі і вівці цілі. Організм може хоч зовсім припинити вироблення інсуліну. Фосфоріловані вуглеводи моментально всмоктуються в кишечнику, ніхто не береться навіть підрахувати їх гликемічний індекс і моментально включаються в обмін. Фосфоріловані вуглеводи це нова віха в спортивному харчуванні на дистанції і під час тренувань. Їхній прийом дозволяє проводити тренування з небаченою досі ефективністю й організувати харчування на дистанції, наприклад, стаєрів так, що всі спортивні досягнення різко покращаться. Фосфоріловані вуглеводи – це  відмінний засіб для карбогідратного завантаження, для посттренувального завантаження вуглеводами. Їхнє застосування дозволяє значно підвищити стійкість організму до гіпоксії (недоліку кисню в тканинах) і значно прискорити посттренувальне відновлення. Цікаво те, що будучи прийнятими усередину, фосфоріловані вуглеводи різко збільшують глікемічний індекс звичайних, нефосфорілованих вуглеводів. Це відбувається тому, що цукри всмоктуються в кишечнику по концентраційному градієнту. Фосфоріловані вуглеводи швидко включаються в енергетичний обмін і в клітках кишечнику концентрація вільних моносахаридів стає набагато менше, ніж у просвіті кишечнику. Звідси і прискорення усмоктування.  

У розвинутих країнах такі препарати випускаються вже багато років. Так, наприклад, препарат «фруктергіл» представляє із себе не що інше, як фруктозо-1,6-дифафат- фосфорілований вуглевод, який моментально включається в обмін з виходом великої кількості енергії. Випускається глюкозо-1-фосфат, глюкозо-6-фосфат і т.д.

Всі ці препарати випускаються під різними комерційними назвами і дуже широко використовуються як у спорті, так і в повсякденному житті для  найшвидшого зняття стомлення. Більшість з цих препаратів синтезован і використовується для лікування і профілактики стомлення у Франції й Італії. Поступово створюється нова індустрія, індустрія лік для здорової людини, де грань між ліками і їжею непомітні і часом буває важко відрізнити одне від іншого.

Радянськими вченими Чаплигіной і Басковичем був створений оригінальний вітчизняний препарат «гексозофосфат». Гексозофосфат складався із суміші глюкозо-1-фосфата, глюкозо-6-фосфата, фруктозо-6-фосфата і фруктозо 1,6 дифосфата. Препарат був з великим успіхом апробований, але в серійне виробництво чомусь не пішов. Чому так трапилось, зараз залишається тільки гадати.

Всі ми знаємо як важливий для тривалої м'язової роботи постійний стабільний рівень цукру в крові. Не всі однак, знають, що м'яза використовують у своїй роботі цукор не можуть. Вони захоплюють із кровотока глюкозу з одною єдиною метою, поповнити запаси глікогену. М'яза безпосередньо розщеплюють глікоген для здійснення фізичної роботи і знову синтезують його з глюкози і частково з піровиноградної і молочної кислоти. Чим вище спортивна кваліфікація атлета, тим вище його здатність синтезувати глікоген з молочної кислоти (у яку, в остаточному підсумку перетворюється піровиноградна кислота).

Цукор (глюкоза) компонент внутрішнього середовища як хребетних, так і безхребетних. Найбільш постійний рівень цукру в крові натще в людини і вищих хребетних тварин. Нагадаємо, що кров людини містить 70-120 мг/л цукру. Птахи відрізняються дуже високим рівнем цукру крові (150-200 мг/л), що обумовлено їх дуже високим метаболізмом. Але найвищим змістом цукру в організмі відрізняються бджоли (до 3000  мг/л). Не даремно вони приносять нам мед. такого змісту в організмі цукру (глюкоза+фруктоза) немає більш у жодної живої істоти.

В останні роки був виявлений дуже цікавий феномен. Виявилося, що включення глюкози у внутрішньоклітинний обмін прямо пропорційно швидкості її проникнення усередину клітки. Всі фактори, що прискорюють транспорт глюкози (фосфориліровання й ін.) будуть приводити до прискорення вуглеводного метаболізму.

Інтенсивне аеробне навантаження, що приводить до розвитку вираженого енергетичного дефіциту в мозку, м'язах, серці, печінці й ін. працюючих органах може в 2-2,5 рази прискорити як швидкість проникнення глюкози усередину клітки, так і її включення в обмін.

З жировою тканиною ситуація зовсім інша. В умовах великих аеробних навантажень проникнення глюкози в жирові клітки начисто гальмується. Якщо врахувати, що 90% жиру синтезується з вуглеводів (глюкози), можна зрозуміти, чому всі бігуни на довгі дистанції такі худі.

Пробували з'ясувати, що більше впливає на включення глюкози в метаболізм: швидкість транспорту або фосфорілування? Для цього тканини насичувалися великими концентраціями глюкози (400-500 мг/?) і зрештою урочисто оголосили, що лідируючим фактором є все-таки фосфорілування. При подальшому наростанні концентрації глюкози тільки від фосфорілування залежала швидкість її включення в обмін. От ми знову повернулися до фосфорілованих вуглеводів. У яких органах найвища швидкість транспорту глюкози? В еритроцитах і в печінці вона на порядок вище, ніж в інших тканинах і тут ця швидкість визначається фосфорілуванням.

Всі ми знаємо, що тваринні жири шкідливі, а рослинні корисні. Хоча злі язики давно вже говорять про те, що вільнорадикальне насичення рослинними жирами набагато сильніше, ніж тваринними (акад. Дильман В.М і ін.). Але хто б міг подумати, що рослинні жири приймають саму активну участь у переносі вуглеводів через клітинні мембрани. Що залежить від швидкості такого переносу, ми вже знаємо. Виявляється, саме звичайне збільшення в раціоні дози рослинних олій значно активізує інсулін і змінює рідинні властивості клітинних мембран, роблячи їх більш проникливими для глюкози (Mukherjec L.P. etal 1980 р.).

В усіх каталогах, які розхвалюють амінокислотні суміші написано, що прийом амінокислот стимулює викид у кров соматропіну й інсуліну, які є природними «анаболиками» організму. Інсулін при цьому по логіці речей повинний стимулювати утилізацію глюкози тканинами. Я давно підозрював, що це не так. З чого б це раптом амінокислотам стимулювати викид інсуліну? З них і соматотропіну цілком достатньо. І адже вірно! Відносно недавні дослідження показали, що введення в організм чистих амінокислот не тільки не стимулює, але навіть гальмує викид інсуліну. Адже соматотропін є «контрінсуліновим гормоном». Введення в організм амінокислот послабляє глюкози на 62 мг/?. От Вам і рішення суперечки про те, що краще робити на ніч для спалювання жиру: вечеряти або приймати чисті амінокислоти. Виходить, краще приймати амінокислоти.

Циклічний аденозинионофосфат (ц-амф) є загальноприйнятим лідером серед внутрішньоклітинних посередників збудливого і мобілізуючого медиаторного (гормонального) сигналу. І тут усе виявляється не так просто. У малих, фізіологічних концентраціях ц-амф підсилює утилізацію і зниження глюкози, а у великих фармакологічних концентраціях гальмує!. Хто б міг подумати! Класичні допінги типу фенаміну і первітіну здатні при перевищенні мінімальних дозувань замість енергізуючого ефекту давати зворотний, гальмовий. Адже саме ц-амф є посередником збудливого сигналу всіх стимуляторів.

Але ж багато разів спортивні лікарі зауважували, що високі дози стимуляторів здатні замість приросту результатів дати їхнє падіння. Тільки оголошення все це не знаходило. Просторікували про якесь там позамежне гальмування в нервових клітках, а розгадка виявилася простою: надлишок стимулятора гальмує обмін глюкози і все.

Підвищення температури тіла, як виявилося, прискорює утилізацію глюкози тканинами. Звідси є привід зайвий раз подумати: навіщо організму підвищувати температуру тіла під час інтенсивних фізичних вправ.

В організмі тварин і людини хром служить незамінним мікроелементом вуглеводного і ліпідного обміну і його споживання з їжею значно підсилює утилізацію глюкози.

Виявляється, АТФ, яка утвориться в результаті розщеплення глікогену зовсім не може бути замінена тією АТФ, яка утвориться в результаті окислювання глюкози.

Крім глюкози всі інші цукри фосфорілуються й окисляються в циклі Кребса, тільки от перед тим як окислитися в циклі Кребса вони перетворюються в глюкозу (глюконеогенез). Виходить, що немає ніяких біохімічних обгрунтувань для кращого використання фруктози або галактози при діабеті в порівнянні з глюкозою.

У процесі пентазофосфатного циклу глюкоза не витрачається на продукцію енергії, але вона служить вихідним матеріалом для синтезу РНК і ДНК. Анаболічні стероїди, так само як і інсулін, який вводиться ззовні, різко активізують роботу пентозофосфатного циклу.

При голодуванні основним джерелом глюкози служить аланін-амінокислота, яка з м'язів направляється в печінку, де спеціальні ферменти перетворюють аланін у глюкозу, настільки необхідну для окислювання жирів.

В міру адаптації організму до голодування, розвивається синтез глюкози прямо з жирних кислот, а використання амінокислоти аланина, сполучене з розпадом м'язової тканини сповільнюється.

Вважається, що синтез в організмі незамінних амінокислот неможливий, однак, як виявилося, для цього правила існує своє виключення. При амінокислотному дефіциті 95% затриманої мозком глюкози трансформуються в амінокислоти, особливо незамінні. Навіть коли людина умирає від виснаження, вага її головного мозку залишається незмінним, тобто при голодуванні мозок гине в останню чергу.

90% жирової тканини утвориться з глюкози і лише 10% - з ліпідів. Звідси стає зрозумілим чого коштують всі ці «нейтралізатори жирів у кишечнику» і т.д. Єдиним реальним способом зменшити кількість жирової тканини є обмеження в раціоні вуглеводів. Це добре відомо тим, хто хоч раз випробував на собі всі «принадності» передзмагального «сушіння».

У принципі, не викликає подив той факт, що чим вище фізична активність, тим менше глюкози включається в жирову тканину. При дуже високому фізичному навантаженні, ця величина може зменшуватися з 90 до 0,5%. Основна кількість жиру з глюкози утвориться в печінці.

В організмі людини в спокійному стані 50% усієї глюкози споживається головним мозком, 20% еритроцитами і нирками, 20% м'язами і тільки якісь жалюгідні 10% глюкози залишається на інші тканини. При інтенсивній м'язовій роботі споживання м'язами глюкози може зрости до 50% від загального рівня за рахунок чого завгодно, але тільки не за рахунок головного мозку.

Чим вище рівень тренованості, тим більше м'язи використовують як енергію жирні кислоти і тем менше глюкозу. В організмі висококваліфікованих спортсменів 60-70% енергетичного забезпечення м'язів досягається за рахунок використання жирних кислот і лише 30-40% за рахунок використання глюкози.

У період відновлення після фізичної роботи тільки 15% молочної кислоти окисляється, а 75% знову перетворюється в глікоген. 10% йдуть на інші реакції.

Амінокислота аланін, використовувана для синтезу глюкози в процесі гликонеогенезу з глюкози, виявляється знову може перетворитися в аланін. Аміногрупи для цього дають амінокислоти з розгалуженими бічними ланцюгами (валин, лейцин, ізолейцин). Таким чином, амінокислоти з розгалуженими бічними ланцюгами можуть гальмувати розпад м'язової тканини до глюкози під час інтенсивної фізичної роботи.

У кількісному відношенні фізичне навантаження збільшує споживання глюкози в працюючих м'язах у 10 разів. Приблизно в такому ж ступені інсулін підвищує утилізацію глюкози в спочиваючому м'язі. Однак сполучення інсуліну і фізичної роботи значно перевищує їхній сумарний ефект – у даному випадку, утилізація глюкози зростає в 34 рази в порівнянні з вихідним рівнем. Проблема полягає лише в тім, щоб забезпечити організм адекватною кількістю глюкози, інакше такий ріст споживання без відповідного забезпечення викликає важку гіпогликемію – зниження змісту глюкози в крові аж до смерті головного мозку від банального недоліку енергії.

Ми усі знаємо, що головна роль глікогену печінки складається в підтримці постійного фізіологічного рівня глюкози в крові в умовах дефіциту епзогенних вуглеводів. Але мало хто знає, що якби м'язовий глікоген не мав здатність до регенерації за рахунок глюкози з печіночного глікогену, то весь запас м'язового глікогену при фізичній роботі витрачався б за 20 сек., при анаеробному окислюванні (білі м'язи) і за 3,5 хв в аеробних умовах (червоні м'язи).

Синтез глікогену як у м'язах, так і в печінці йде принципово однаковим шляхом, однак у печінці глікоген може синтезуватися за рахунок глюконеогенеза (з жиру і білка), а в м'язах ні.

Мозок, нирки й еритроцити (частково і печінка) утилізують глюкозу вищевикладеним шляхом. Якщо врахувати, що мозок утилізує 50%, а нирки й еритроцити – 20% усієї глюкози, то основний метаболічний фонд глюкози організму виявляється не залежить від інсуліну. Такий процес, незалежності закріпився в процесі еволюції і зробив енергетичний обмін більш «гнучким» і досконалим.

Фруктоза підсилює окислювання жирних кислот, а глюкоза ні.

У мозковому шарі нирок, еритроцитах, насінниках зниження глюкози йде тільки безкисневим шляхом. Так важливі для організму органи захистили себе від можливого дефіциту кисню і «підстрахували» себе від загибелі.

Про глюкозу можна говорити нескінченно. Вона назавжди залишиться для нас знайомою, і в той же час зовсім незнайомою і далекою від повного розуміння її обміну.