Глюкоза и с чем её едят

published on 01 December 2020

В статье затронуты следующие аспекты:

  • История
  • Метаболизм глюкозы
  • Риски нарушения углеводного обмена и мониторинг глюкозы
  • Преимущества вегетарианской диеты
  • Простые биохаки, способные улучшить качество жизни
  • Выводы

 hrmqu9lraplypgt zvp6thoego

История

Глюкоза была впервые выделена в 1747 году из изюма Андреасом Маргграфом. Название «глюкоза» было придумано в 1838 году Жаном Дюма на основе греческого слова “гликос”, что означает “сахар” или “сладкий”.

Фридрих Август Кекуле предложил термин декстроза, поскольку в водном растворе глюкозы плоскость линейно поляризованного света повернута вправо, а dexter на латыни означает правый. Напротив, D-фруктоза и L-глюкоза поворачивают линейно поляризованный свет влево. Более ранние обозначения в соответствии с вращением плоскости линейно поляризованного света были позднее отброшены в пользу D- и L-обозначений, которые относятся к абсолютной конфигурации асимметричного центра, самого дальнего от карбонильной (C=O) группы. Важно отметить, что природные гексозы — глюкоза, фруктоза, манноза и галактоза — по стереохимической конфигурациям относят к соединениям D-ряда и являются более приемлемыми для организмов чем их L-изомеры.

Поскольку потребление глюкозы является основной потребностью многих организмов, правильное понимание ее химического состава и структуры внесло большой вклад в общее развитие органической химии. Это понимание было привнесено в науку немецким химиком Эмилем Фишером, за что в 1902 году он получил Нобелевскую премию. В результате синтеза глюкозы структура глюкозы подтвердилась, тем самым теория химической кинетики Вант-Гоффа была окончательно подтверждена. Можно со спокойной совестью сказать, что Фишер это тот человек, который внёс наибольший вклад в изучение химии углеводов за всю историю.

Примечательно то, что с молекулой глюкозы связано несколько Нобелевских премий, а именно:

● За труды связанные с мышечным метаболизмом глюкозы Отто Мейерхоф получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 1922 году.

● Ханс фон Эйлер-Хельпин был удостоен Нобелевской премии по химии вместе с Артуром Гарденом в 1929 году за «исследования по ферментации сахара и ферментов брожения».

● В 1947 году Карл и Герти Кори — за открытие превращения гликогена из глюкозы получили Нобелевскую премию в области физиологии и медицины, а также за открытие роли гипофиза в метаболизме глюкозы и производных углеводов.

● В 1970 году Луис Лелуар был удостоен Нобелевской премии по химии за труды, посвященные нуклеотидам связанным с сахарами, а также метаболизму углеводов в живых клетках.

Основы биохимии глюкозы. Углеводный обмен

Важным параметром для углеводов является гликемический индекс — относительный показатель, который при их употреблении в пищу отражает изменение уровня глюкозы в крови и, следовательно, инсулина. У глюкозы этот показатель равен 100, а у фруктозы 32, что говорит о том, что фруктоза значительно слабее влияет на уровень инсулина и сахара в крови, чем глюкоза.

Углеводный обмен, как правило, контролируется такими гормонами как кортизол, глюкагон и адреналин, инсулин [1].

В пищеварительном тракте происходит расщепление поступающих с пищей полисахаридов (гликоген, крахмал у человека) и дисахаридов (мальтозы, сахарозы, лактозы) до моносахаридов. После чего моносахариды всасываются из кишечника в кровь.

Энергия в организме накапливается в виде резерва — гликогена, также откладываются и триглицериды в жировых клетках. Гликогенез и гликогенолиз — синтез и распад гликогена в организме, соответственно.

Гликолиз — распад глюкозы. Гликолиз происходит через образование глюкозо-6-фосфата, фруктозо-1,6-дифосфата и пирувата как в отсутствие, так и в присутствии кислорода. При гликолизе на активацию одной молекулы глюкозы потребляется 2 молекулы АТФ. В результате реакции анаэробного гликолиза образуются лактат или этанол. Также в результате анаэробного гликолиза образуются 2 молекулы АТФ. В случае с аэробным гликолизом результатом является образование 36 молекул АТФ, а также одной молекулы воды и молекулы углекислого газа.

image 1

Анаэробный путь прямого окисления глюкозы — пентозный цикл. В результате него происходит окисление глюкозы до CO2 с образованием никотинамидадениндинуклеотид-фосфата (НАДФН) и H +[2].

Также отдельно выделяются взаимопревращения гексоз. Например, равновесия между α-D и β-D-формами глюкозы.

Глюконеогенез — это образование углеводов из неуглеводных продуктов. При глюконеогенезе в печени наиболее важными субстратами являются лактат, поступающий из мышечной ткани и эритроцитов, глюкогенные аминокислоты из желудочно-кишечного тракта, аланин из мышц, а также глицерин из жировых тканей. Процесс глюконеогенеза может протекать и в почках, однако, их вклад в синтез глюкозы составляет всего около 10%. Большая нагрузка приходится на печень. [3]

image 3

Скрининг на сахарный диабет 2го типа

Основное заболевание, связанное с метаболизмом глюкозы — сахарный диабет. Сахарный диабет бывает двух типов. 2 тип — метаболическое заболевание, характеризуется хронической гипергликемией, которая развивается вследствие нарушения секреции инсулина или сниженной чувствительности тканей к действию инсулина. 1 тип — аутоиммунное заболевание, характеризуется абсолютной недостаточностью инсулина, вызванной деструкцией бета-клеток поджелудочной железы. При сахарном диабете из-за повышенного уровня глюкозы повреждаются сосуды. Особенно часто от этого страдают стопы ног: иногда даже доходит до ампутации. Могут пострадать глаза, развиться хроническая почечная и сердечная недостаточности. Диабет способствует развитию атеросклероза и повышает уровень смертности.

Возможные причины повышенного уровня глюкозы:

  • акромегалия — заболевание, связанное с нарушением работы передней доли гипофиза
  • сильный стресс
  • хроническая почечная недостаточность
  • синдром гиперкортицизма (Иценко – Кушинга) — гиперфункция надпочечников
  • применение различных препаратов, например, кофеина, препаратов гормонов надпочечников, тироксина, пероральных контрацептивов, витамина РР, диуретиков и др.
  • избыточное потребление высокоуглеводной пищи
  • гиперфункция щитовидной железы
  • нарушения работы поджелудочной железы

Возможные причины пониженного уровня глюкозы в крови:

  • недостаточность надпочечников
  • злоупотребление алкоголем
  • приём анаболических стероидов, антигистаминных препаратов, высоких доз ацетилсалициловой кислоты и др.
  • болезни печени
  • снижение функции гипофиза
  • гипофункция щитовидной железы
  • нарушения работы поджелудочной железы
  • голодание

Еще один важный тест при оценке углеводного обмена. Сахарная кривая — тест на толерантность к глюкозе — заключается в определении уровня глюкозы в плазме крови натощак и через 2 часа после углеводной нагрузки. Необходим для оценки резистентности к глюкозе, т.е. для выявления сахарного диабета, преддиабета или метаболического синдрома.

Преимущества вегетарианской диеты

Важно отметить, что автор статьи мясоед.

Увеличение потребления источников клетчатки — фруктов и овощей позитивно сказывается на состоянии. Замена мяса другими видами белковых продуктов может разнообразить рацион полезными питательными вещества. Например, соевые бобы являются заменой белка для лакто-ово-вегетарианцев и веганов. Они богаты лизином, лейцином, изолейцином, фенилаланином, кальцием и фосфатом, которые, способствуют повышению гликемического контроля и чувствительности к инсулину [4] [5].

Большое количество растворимых волокон в рационе может быть полезным для лечения диабета, так как растворимые волокна связывают глюкозу, замедляя её всасывание в кровь [6].

Более высокое потребление цельного зерна и овощей было обнаружено у вегетарианцев по сравнению с невегетарианцами, эти продукты содержат большое количество клетчатки и магния.

Было обнаружено, что употребление цельных зерен снижает риск развития диабета [4].

Важно потреблять достаточное количество магния, так как дефицит может ухудшить передачу сигналов инсулина.

Еще одним преимуществом растительных продуктов является их меньшая калорийность. Потеря веса способствует сохранению чувствительности к инсулину и контролю гликемии [4].

Снижение потребления насыщенных жиров — это важный аспект вегетарианской диеты. Вегетарианцы также потребляют меньше насыщенных жиров, и было показано, что замена этих жиров полиненасыщенными жирными кислотами полезна для профилактики диабета и сопутствующих ему осложнений [7].

Полу-вегетарианцы употребляющие мясо минимально, но регулярно, потребляют насыщенные жиры, что снижает секрецию инсулина и может вызвать апоптоз бета-клеток, тем самым способствуя риску развития сахарного диабета первого типа [4].

Существуют доказательства того, что омега-3 жирные кислоты, содержащиеся в рыбе, могут снижать секрецию инсулина [7].

Чуть больше информации про жиры

Предполагается, что красное мясо может быть одним из факторов риска развития диабета [26]. В исследовании 2011 года были изучены разные группы людей на предмет взаимосвязи между потреблением необработанного и переработанного красного мяса и частотой возникновения сахарного диабета у взрослых в США [8]. Во всех трех группах наблюдалась положительная связь между риском диабета и потреблением мяса, даже после учета других факторов образа жизни. Это согласуется с предыдущими исследованиями, которые показали, что потребление мяса хотя бы раз в неделю увеличивает риск развития диабета [9].

Выводы:

Уровень глюкозы оказывает огромное влияние на метаболизм человека, в связи с чем нарушения данного показателя могут повлечь необратимые патологические изменения во всём организме. Для реализации целей продления жизни и сохранения активного ума мы рекомендуем проверять уровень уровень сахара раз в 3 года, а если вам больше 45 лет, то раз в год.

Для того чтобы сберечь себя, также важно помнить:

  • Рафинированные сахара, насыщенные жиры, трансжиры, красное мясо, стресс — плохо.
  • Цельные зёрна, бобовые, орехи, клетчатка, рыба, дробное питание, а также спорт — хорошо.
  • Именно аэробная нагрузка — отличная профилактика сахарного диабета.

Список литературы

[1] H.E. Lebovitz, Hyperglycemia Secondary to Nondiabetic Conditions and Therapies, Seventh Edition, Elsevier Inc., 2015. doi:10.1016/B978-0-323-18907-1.00042-1. [2] R. Maughan, Carbohydrate metabolism, Surgery. 27 (2009) 6–10. doi:10.1016/j.mpsur.2008.12.002. [3] M. Dashty, A quick look at biochemistry: Carbohydrate metabolism, Clin. Biochem. 46 (2013) 1339–1352. doi:10.1016/j.clinbiochem.2013.04.027. [4] T.H.T. Chiu, W.H. Pan, M.N. Lin, C.L. Lin, Vegetarian diet, change in dietary patterns, and diabetes risk: A prospective study, Nutr. Diabetes. 8 (2018). doi:10.1038/s41387-018-0022-4. [5] M. Pathak, Diabetes Mellitus Type 2 and Functional Foods of Plant Origin, Recent Pat. Biotechnol. 8 (2014) 160–164. doi:10.2174/1872208309666140904120633. [6] M. McMacken, S. Shah, A plant-based diet for the prevention and treatment of type 2 diabetes, J. Geriatr. Cardiol. 14 (2017) 342–354. doi:10.11909/j.issn.1671-5411.2017.05.009. [7] C.T. McEvoy, N. Temple, J. V. Woodside, Vegetarian diets, low-meat diets and health: A review, Public Health Nutr. 15 (2012) 2287–2294. doi:10.1017/S1368980012000936. [8] M. Chen, Q. Sun, E. Giovannucci, D. Mozaffarian, J.A.E. Manson, W.C. Willett, F.B. Hu, Dairy consumption and risk of type 2 diabetes: 3 cohorts of US adults and an updated meta-analysis, BMC Med. 12 (2014) 1088–1096. doi:10.1186/s12916-014-0215-1. [9] A. Vang, P.N. Singh, J.W. Lee, E.H. Haddad, C.H. Brinegar, Meats, processed meats, obesity, weight gain and occurrence of diabetes among adults: Findings from adventist health studies, Ann. Nutr. Metab. 52 (2008) 96–104. doi:10.1159/000121365. [10] D.E. Mahoney, J.B. Hiebert, A. Thimmesch, J.T. Pierce, J.L. Vacek, R.L. Clancy, A.J. Sauer, J.D. Pierce, Advances in Bioscience and Clinical Medicine Review Paper Understanding D-Ribose and Mitochondrial Function, (2018) 1–5. [11] N. Barzilai, J.P. Crandall, S.B. Kritchevsky, M.A. Espeland, Metformin as a Tool to Target Aging, Cell Metab. 23 (2016) 1060–1065. doi:10.1016/j.cmet.2016.05.011.

Read more

Runs on Unicorn Platform