Ақпарат

Қант инсулинді қолданбаса, нейрондарға қалай енеді?

Қант инсулинді қолданбаса, нейрондарға қалай енеді?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Мен басқа жасушаларға қарағанда нейрондар қантпен қамтамасыз ету үшін инсулинді пайдаланбайды деп естідім.

Неге солай?

Альтернативті механизм қандай? Менің ойымша, қант жасушаға ақуыздың көмегінсіз кіре алмайды, бұл рас па?


Инсулин қантты қабылдауға тікелей қатыспайды. Ол глюкоза тасымалдаушыларын жоғары реттеу және гликогенезді белсендіру арқылы қанттың сіңуін жылдамдатады.

Нейрондарда глюкозаның сіңірілуіне жауап беретін GLUT1 және GLUT3 сияқты көптеген глюкоза тасымалдаушылары бар.

Сонымен қатар, инсулин эндокриндік молекула бола отырып, бүкіл денеге, соның ішінде нейрондарға әсер етеді. Сондықтан нейрондар инсулин шығаруды қажет етпейді.


Автотрофты емес жасушалардың көпшілігі бос глюкозаны шығара алмайды, өйткені оларда глюкоза-6-фосфатаза экспрессиясы жоқ, сондықтан глюкозаны қабылдауға және катаболизмге ғана қатысады. Әдетте тек гепатоциттерде, аштық жағдайында, ішек, бұлшықет, ми және бүйрек сияқты басқа тіндер глюконеогенез белсендірілгеннен кейін глюкозаны түзе алады.

жылы Saccharomyces cerevisiae глюкозаның тасымалдануы жеңілдетілген диффузия арқылы жүзеге асады. [1] Тасымалдау ақуыздары негізінен Hxt тұқымдасына жатады, бірақ көптеген басқа тасымалдаушылар анықталған. [2]

Аты Қасиеттер Жазбалар
Snf3 Hxt6 глюкозаның төмен экспрессиялық деңгейінің репрессорымен басылған төмен глюкоза сенсоры
Rgt2 жоғары глюкоза сенсоры төмен экспрессия деңгейі
Hxt1 Км: 100 мМ, [3] 129 - 107 мМ [1] глюкозаның жоғары деңгейімен индукцияланған төмен аффинді глюкоза тасымалдаушысы
Hxt2 Км = 1,5 [1] - 10 мМ [3] глюкозаның төмен деңгейімен индукцияланған жоғары/аралық жақындықты глюкоза тасымалдаушысы [3]
Hxt3 Vm = 18,5, Kd = 0,078, Km = 28,6/34,2 [1] - 60 мМ [3] төмен аффинді глюкоза тасымалдаушысы [3]
Hxt4 Vm = 12,0, Kd = 0,049, Km = 6,2 [1] аралық аффинді глюкоза тасымалдаушысы [3]
Hxt5 Км = 10 мМ [4] Глюкозаның орташа жақындығы. Стационарлық фазада, споралану және төмен глюкоза жағдайында мол. Глюкозамен басылған транскрипция. [4]
Hxt6 Vm = 11,4, Kd = 0,029, Km = 0,9/14, [1] 1,5 мМ [3] жоғары глюкозаға жақындығы [3]
Hxt7 Vm = 11,7, Kd = 0,039, Km = 1,3, 1,9, [1] 1,5 мМ [3] глюкозаның жоғары жақындығы [3]
Hxt8 төмен өрнек деңгейі [3]
Hxt9 плейотропты препараттарға төзімділікке қатысады [3]
Hxt11 плейотропты препараттарға төзімділікке қатысады [3]
Гал2 Vm = 17,5, Kd = 0,043, Km = 1,5, 1,6 [1] галактозаның жоғары жақындығы [3]

GLUT - бұл плазмалық мембрананың цитоплазмалық жағында амин және карбоксил ұштары әсер ететін 12 мембраналық спиральдан тұратын интегралды мембраналық ақуыздар. GLUT протеиндері глюкоза мен онымен байланысты гексозаларды балама конформация үлгісіне сәйкес тасымалдайды, [5] [6] [7] бұл тасымалдаушы бір субстратты байланыстыру орнын жасушаның сыртына немесе ішіне қарай ашады деп болжайды. Глюкозаның бір жермен байланысуы тасымалдауға байланысты конформациялық өзгерісті тудырады және глюкозаны мембрананың екінші жағына шығарады. Глюкозаны байланыстыратын ішкі және сыртқы учаскелер 9, 10, 11 [8] трансмембраналық сегменттерде орналасқан сияқты, жетінші трансмембраналық сегментте орналасқан DLS мотиві тасымалданатын субстратты таңдауға және жақындыққа қатысуы мүмкін. [9] [10]

Түрлерді өңдеу

Әрбір глюкоза тасымалдаушы изоформасы оның ұлпа экспрессиясының үлгісімен, субстраттың ерекшелігімен, тасымалдау кинетикасымен және әртүрлі физиологиялық жағдайларда реттелетін экспрессиясымен анықталатын глюкоза метаболизмінде ерекше рөл атқарады. [11] Бүгінгі күні GLUT/SLC2 14 мүшесі анықталды. [12] Дәйектілік ұқсастықтары негізінде GLUT отбасы үш ішкі сыныпқа бөлінді.

I сынып Өңдеу

I класс GLUT1-GLUT4 жақсы сипатталған глюкоза тасымалдаушыларын қамтиды. [13]

Аты Тарату Жазбалар
GLUT1 Ұрық тіндерінде кеңінен таралған. Ересек адамда ол эритроциттерде, сондай-ақ гематоэнцефалдық бөгет сияқты тосқауыл тіндерінің эндотелий жасушаларында ең жоғары деңгейде көрінеді. Дегенмен, ол барлық жасушаларда тыныс алуды қамтамасыз ету үшін қажетті базальды глюкозаны қабылдаудың төмен деңгейіне жауап береді. Жасуша мембраналарындағы деңгейлер глюкоза деңгейінің төмендеуімен жоғарылайды және глюкоза деңгейінің жоғарылауымен төмендейді. GLUT1 экспрессиясы көптеген ісіктерде жоғары реттеледі.
GLUT2 Глюкозаның 2 бағытта ағуына мүмкіндік беретін екі жақты тасымалдаушы. Бүйрек түтік жасушалары, бауыр жасушалары және ұйқы безінің бета жасушалары арқылы экспрессияланады. Ол сонымен қатар ащы ішек эпителийінің базолатеральды мембранасында болады. Бауыр жасушаларында гликолиз және гликогенез үшін глюкозаны қабылдау және глюконеогенез кезінде глюкозаны босату үшін екі бағыттылық қажет. Ұйқы безінің бета-клеткаларында глюкозаның еркін ағыны қажет, осылайша бұл жасушалардың жасушаішілік ортасы қан сарысуындағы глюкоза деңгейін дәл өлшей алады. Барлық үш моносахаридтер (глюкоза, галактоза және фруктоза) GLUT2 арқылы ішектің шырышты жасушасынан порталдық айналымға тасымалданады. Жоғары жиілікті және төмен жақындықты изоформа болып табылады. [12]
GLUT3 Көбінесе нейрондарда (ол глюкозаның негізгі тасымалдаушы изоформасы болып саналады) және плацентада көрінеді. Глюкозаның төмен концентрациясы кезінде де тасымалдауға мүмкіндік беретін жоғары жақындықты изоформа болып табылады.
GLUT4 Майлы тіндерде және жолақты бұлшықеттерде (қаңқа бұлшықетінде және жүрек бұлшықетінде) экспрессияланады. Инсулинмен реттелетін глюкоза тасымалдаушысы. Инсулинмен реттелетін глюкозаның сақталуына жауап береді.
GLUT14 Аталық бездерде көрінеді GLUT3 ұқсастығы [12]

II/III сыныптар Өңдеу

    (SLC2A5), энтероциттерде фруктозаны тасымалдаушы (SLC2A7), аш және тоқ ішекте [12] глюкозаны эндоплазмалық ретикулумнан тасымалдайды[14] - (SLC2A9) (SLC2A11)

II және III класс өкілдерінің көпшілігі жақында EST дерекқорларының гомологиялық ізденістерінде және әртүрлі геномдық жобалармен берілген жүйелілік ақпаратында анықталды.

Бұл жаңа глюкоза тасымалдаушы изоформаларының қызметі қазіргі уақытта әлі нақты анықталған жоқ. Олардың кейбіреулері (GLUT6, GLUT8) оларды жасуша ішінде сақтауға көмектесетін мотивтерден жасалған, сондықтан глюкозаның тасымалдануын болдырмайды. Бұл тасымалдаушылардың жасуша бетіндегі транслокациясын ынталандыратын механизмдердің бар-жоғы әлі белгісіз, бірақ инсулиннің GLUT6 және GLUT8 жасуша бетінің транслокациясына ықпал етпейтіні анық.

Натрий-глюкоза котранспортының ашылуы Өңдеу

1960 жылы тамызда Прагада Роберт К.Крейн алғаш рет глюкозаның ішекте сіңірілу механизмі ретінде натрий-глюкоза котранспорты туралы өзінің ашылуын ұсынды. [15] Кранның котранспортты ашуы биологиядағы ағынды байланыстырудың алғашқы ұсынысы болды. [16] 1961 жылы Кран белсенді тасымалдауды түсіндіру үшін бірінші болып котасымалдау тұжырымдамасын тұжырымдады. Атап айтқанда, ол щетка шекарасы мембранасы арқылы ішек эпителийінде глюкозаның жиналуы щетка шекарасы арқылы төмен қарай Na+ тасымалдануымен байланысты екенін ұсынды. Бұл гипотеза тез сыналған, нақтыланған және әр түрлі молекулалар мен иондардың іс жүзінде әрбір жасуша түріне белсенді тасымалдануын қамтитын [үшін] кеңейтілген. [17]


Жасушалар молекулалық деңгейде байланысу үшін қантты пайдаланады

Адам ағзасы 30-дан 40 миллионға дейінгі жасушалардан тұрады, қан жасушаларының, нейрондардың және мүшелер мен ұлпаларды құрайтын арнайы жасушалардың үлкен және күрделі желісі. Осы уақытқа дейін олардың арасындағы байланысты басқаратын механизмдерді анықтау жасуша биологиясы саласы үшін маңызды мәселе болып табылады.

Пенннің Химия департаментінде Вирджил Персек басқарған зерттеулер университеттің жасуша және даму биологиясы және биология бөлімдерімен, Темпл және Аахен университеттерімен бірлесе отырып, синтетикалық жасушаларды керемет егжей-тегжейлі зерттеудің жаңа құралын ұсынады. Перцек және оның тобы жасуша құрылымы оның басқа жасушалармен және ақуыздармен байланысу және өзара әрекеттесу қабілетін қалай анықтайтынын қарастыру арқылы өз әдісінің құндылығын көрсетті. Олар қант молекулалары жасушалар мен ақуыздар бір-бірімен сөйлесу үшін пайдаланатын «арналар» ретінде қызмет ететін жасушалық байланыста шешуші рөл атқаратынын анықтады. Олар осы аптада өз нәтижелерін журналда жариялады Ұлттық ғылым академиясының материалдары.

«Ақырында, бұл зерттеу жасуша мембраналарының қалай жұмыс істейтінін түсінуге арналған», - дейді Персек. "Адамдар адам жасушаларының қалай жұмыс істейтінін түсінуге тырысады, бірақ мұны істеу өте қиын. Жасушадағы барлық нәрсе сұйықтық тәрізді, сондықтан оны күнделікті әдістермен талдау қиынға соғады."

Жасуша биологтары жасушаларды зерттеу үшін дифракцияны тарихи түрде қолданды. Бұл оларды бөлшектеуді және ақуыздар сияқты жеке бөліктердің атомдық деңгейдегі суреттерін алуды қамтиды. Бұл тәсілдің мәселесі, алайда, ол жасушаны тұтастай зерттеуге мүмкіндік бермейді. Флуоресцентті микроскопия сияқты жаңа әдістер зерттеушілерге бүкіл жасушаларды зерттеуге мүмкіндік береді, бірақ бұл құралдар күрделі және дифракция мүмкін болатын жоғары ажыратымдылықтағы көріністі қамтамасыз етпейді.

Модельдік жүйе ретінде инженерлік синтетикалық жасушаларды қолдана отырып, жетекші автор Сезар Родригес-Эмменеггер, Перцек тобының бұрынғы мүшесі, қазір Аахенде атомдық күш микроскопиясы деп аталатын әдіс арқылы жасуша мембраналарын тікелей зерттеудің жолын ашты. Бұл тәсіл адам шашының енінен шамамен 10 000 есе кіші нанометрден аз масштабтағы пішіндер мен құрылымдарды көрсететін өте жоғары ажыратымдылықты сканерлейді. Содан кейін Перцек тобы құрылымдық кескіндердің жасуша функциясына қалай қатысты екенін есептейтін модельді құрастырды.

Зерттеу тұтас синтетикалық жасушаларда жасалуы мүмкін дифракция тәрізді әдістің алғашқы мысалы болып табылады. Осы жаңа әдісті қолдана отырып, Перцек тобы жасуша мембранасының бетіндегі қанттың төмен концентрациясы басқа жасушалардың мембраналарындағы ақуыздармен реактивтіліктің жоғарылауына әкелетінін анықтады.

Перцектің мақсаттарының бірі - жасуша арасындағы байланыс пен жасуша қызметін қалай басқаруға болатынын анықтау, бұл оның тобының адам және бактерия жасушаларының бөліктерінен тұратын гибридті жасушаларды жасаудағы үздіксіз жұмысымен байланысты. Оның тобы 2010 жылдан бері жасуша мембранасының мимикасы мен инженерлік жүйелерді зерттеп жүргенімен, бұл жаңа дифракцияға ұқсас әдістің ашылуы, Персек сипаттағандай, «бақытты апат» болды.

"Біз басқа адамдар шешімі жоқ деп айтатын мәселелерге жақындаймыз. Бір түнде үлкен серпіліс жасай алмайсыз", - дейді Персек. «Біздің командамыздағы бұл адамдардың барлығы дарынды және оқиғаны біріктіретін жолдағы әртүрлі мәселелерді шешуге қажетті техникаға ие».


Қант инсулинді қолданбаса, нейрондарға қалай енеді? - Биология

Қант алмасуы - бұл біз тұтынатын тағамдардағы энергия ағзаға отын ретінде қолжетімді болатын процесс. Дененің жасушалары глюкозаны тікелей энергия үшін пайдалана алады, ал көптеген жасушалар энергия үшін май қышқылдарын пайдалана алады. Глюкоза мен фруктоза әртүрлі метаболизмге ұшырайды және оларды шамадан тыс тұтыну денсаулыққа әртүрлі әсер етуі мүмкін.

Тамақ тұтынған кезде бірінші &ndash глюкозаға қарасақ, қандағы глюкоза деңгейінің сәйкес жоғарылауы және кейіннен төмендеуі байқалады, өйткені глюкоза асқазан-ішек жолынан қанға сіңеді, содан кейін дене жасушаларына түседі.

Қандағы глюкоза ұйқы безін инсулин шығаруға ынталандырады, содан кейін глюкозаның денедегі жасушалардың (мысалы, бұлшықет жасушалары) тұтылуын тудырады, бұл қандағы глюкозаның негізгі деңгейге оралуын тудырады. Инсулин майдың жағылуын тоқтатады және дененің негізгі отын көзі ретінде глюкозаны жағуға ықпал етеді. Кез келген артық глюкоза бұлшықеттерде гликоген түрінде сақталады, сонымен қатар май тінінде липид ретінде сақталуы мүмкін.

Фруктоза да ішектен қанға түседі, бірақ бұл жағдайда бауыр фруктозаны глюкозаға немесе майға айналдыра алатын алдын ала өңдеуші орган ретінде қызмет етеді. Бауыр глюкоза мен майды қанға босатады немесе оны гликоген немесе май қоймалары ретінде сақтай алады, бұл қантты шамадан тыс тұтыну бауырдың майлы ауруына әкелуі мүмкін, сонымен қатар қант диабеті мен жүрек-қан тамырлары ауруларының қаупін арттырады.

Сондай-ақ глюкоза мен фруктоза арасында белгілі өзара әрекеттесу әсерлері бар, бұл глюкоза ішектен фруктозаның сіңуіне мүмкіндік береді, ал фруктоза глюкозаның бауырда сіңуін және сақталуын жеделдете алады.

Егер қант өзіне тән талшықпен бірге келсе (бүкіл жеміс сияқты), онда бұл қанттың 30% дейін сіңірілмейді. Оның орнына ол ішектегі микробтармен метаболизденеді, бұл микробтардың әртүрлілігін жақсартады және аурудың алдын алуға көмектеседі. Талшық қандағы глюкозаның баяу көтерілуін білдіреді, бұл денсаулыққа оң әсер етеді.

Қантты шамадан тыс тұтыну оңай

Шырындар мен тәтті сусындардағы қантты шамадан тыс тұтыну оңай, өйткені олардың құрамында негізінен су мен қант бар. Бір стақан апельсин шырынын құрамында бес немесе алты тұтас апельсиннің концентрлі қанты болуы мүмкін. Осыншама қантты ішу оңай болғанымен, бір уақытта сонша көп апельсинді жеу ықтималдығы аз болар еді.

Газдалған сусындар сізді тамақ сияқты тез тоймайды. Бұл оларды шамадан тыс тұтынуды жеңілдетеді. Кішкене газдалған сусынның құрамында тоғыз шай қасық қант бар, сондықтан бір ғана сусын ішу, сіз сол күні бойына ұсынылған максималды тұтынуға дерлік жеткеніңізді білдіреді.

Бауыр ауруы

Кең термин бауырдың зақымданған немесе дұрыс жұмыс істемейтін кез келген дене процесін білдіреді. Бұл веб-сайтта диета бауырға зиян келтіретін бауыр ауруларына назар аударамыз

Қант қосылды

Дастарханда, ас үйде немесе өңдеу зауытында тағамдарды дайындау кезінде қосылатын кез келген қант. Бұған сахароза, жоғары фруктоза жүгері сиропы және т.б.

Қант диабеті

Әдетте қант диабетіне дейін қысқарады. Кейде қант диабеті деп аталады. Қосымша ақпарат алу үшін 1 типті қант диабеті мен 2 типті қант диабетін қараңыз

Май қышқылдары

Біздің денеміздегі және тағамымыздағы майдың бір түрі. Үш май қышқылы глицерин деп аталатын басқа химиялық затпен қосылып, триглицерид түзеді.

Қанттар

Қант - көміртегі, сутегі және оттегіден тұратын химиялық заттар, дәмі тәтті және тағамда кездеседі. Олар біздің ішіп-жейтініміздің және денеміздің маңызды бөлігі болып табылады. Бұл сайтта қант фруктоза немесе глюкоза сияқты қарапайым қанттарды (моносахаридтер) және асханалық қант (сахароза) сияқты дисахаридтерді білдіреді. Сахароза - бұл бір-біріне жабысқан екі қарапайым қант (Кестедегі қантты қараңыз). Қанттар көмірсулардың бір түрі болып табылады. Көмірсулар біздің денеміз үшін қуат көзі Қант жегеннен кейін қанға өте тез енеді.

Глюкоза

Глюкоза - біз жейтін қант. Ол крахмалда кездеседі. Бұл біздің денеміз үшін негізгі отын. Бұл қандағы қантты өлшеу үшін қан сынағы болған кезде өлшенетін қант.

Ұйқы безі

Ұйқы безі - инсулинді және басқа химиялық заттарды жасау арқылы тағамды сіңіруге көмектесетін ішкі орган.

Біз жейтін қоректік заттардың үш негізгі тобының бірі. Бұл веб-сайттың көп бөлігі денеде тым көп майдың сақталуымен байланысты мәселелермен байланысты. Майдың әрбір грамы денені отын ретінде жағу кезінде 9 калория энергия шығарады. Май дененің көптеген жерлерінде сақталуы мүмкін. Біз әдетте майды тері астындағы (тері астындағы) деп есептейміз, бірақ бізге ең көп зиян келтіруі мүмкін май бауырда және іш қуысы мүшелерінің айналасында жинақталған май (бауыр ішілік және висцеральды немесе абдоминальды немесе құрсақ ішілік)

Фруктоза

Біз жейтін қант. Жеміс қант деп те аталады. Фруктозаның көпшілігі сахарозада (асханалық қант, қамыс қанты, қызылша қанты) немесе жоғары фруктоза жүгері сиропынан болады.

Бауыр

Ең үлкен ішкі мүше. Оның салмағы шамамен үш-төрт фунт және оң жағында қабырғалардың төменгі жиегінің астында орналасқан. Бұл тамақты сіңіруге және қанымыздағы токсиндерді кетіруге көмектеседі. «Гепат» бір сөзбен айтқанда бауыр дегенді білдіреді, сондықтан «гепато-токсин» - бауырдың уы немесе бауырға зақым келтіруі мүмкін нәрсе.

Инсулин

Инсулин - тамақтанғаннан кейін ұйқы безінен шығарылатын хабаршы, ол қандағы энергияны (глюкоза немесе триглицеридтер) сақтау үшін май жасушаларына жібереді. Инсулин қант диабетімен ауыратын кейбір адамдарға қандағы глюкозаны төмендету үшін беріледі, ол қаннан шығып, сақтау үшін май жасушаларына түседі.

SugarScience қант және оның денсаулыққа әсері туралы дәлелді, ғылыми ақпараттың беделді көзі болып табылады.


Нағыз және жасанды қантты қорыту

Қантты жеген кезде ол ас қорыту жүйесінен қанға өтіп, қандағы қант деңгейін арттырады. Ұйқы безінің қандағы қант деңгейін реттеу үшін қанға гормондар (мысалы, инсулин) шығару міндеті бар. Ұйқы безі қантты біздің денеміз пайдалана алатын нәрсеге айналдыратын зауыт сияқты, ал қант немесе тәттілендіргіш бізге көп қуат бермеген кезде зауыт баяулайды. Жасанды тәттілендіргіштер нақты қанттар сияқты қандағы қант деңгейін немесе инсулин өндірісін арттырмайды. Бұл ұйқы безінің жасанды қанттарға басқаша жауап беруіне әкеледі, өйткені олар ұйқы безіне жауап беретін ештеңе бермейді. Жасанды тәттілендіргіштерді тұтыну, демек, метаболизмімізге әсер ететін басқа функциялардағы өзгерістерге қоса, ұйқы безінің қалыпты жұмыс істеуіне және инсулин деңгейінің бұзылуына әкелуі мүмкін, бұл бізді 2 типті қант диабеті сияқты байланысты ауруларға қауіп төндіруі мүмкін.

Біздің бәріміздің ас қорыту жүйесінде жейтін тағамды ыдыратуға көмектесетін микроорганизмдер бар. Олар бірге ішек микробиотасы деп аталады. Ішек микробиотасы жасанды тәттілендіргіштерге нақты қантқа қарағанда басқаша әрекет етеді. Бұл организмдер жасанды тәттілендіргіштерге көбірек ұшыраған сайын нақты қанттарды ыдыратуға қабілетсіз болады. Тышқандарға жүргізілген зерттеу жасанды тәттілендіргішті тұтыну тышқандардың қантты сіңіру қабілетін төмендететін ішек микробиотасының өзгеруіне әкелетінін көрсетті [5]. Қантты ыдыра алмау - жаман нәрсе, өйткені микробиотаның бұл өзгеруі ағзалар жейтін тағамнан алатын қоректік заттардың мөлшерін өзгерте алады. Бұл бізге қажетті дәрумендер мен минералдарды, тіпті дұрыс тамақтанған кезде де ала алмайтынымызды білдіреді.


Неліктен 2 типті қант диабеті үшін глюкоза емес, инсулин маңызды?

Доктор Бенджамин Бикман бұл күшті салыстыруды екінші жыл сайынғы Metabolix конференциясы кезінде жасады. Конференция биыл онлайн, бірақ Израильде негізделген, ол жаһандық метаболикалық денсаулықты бекітуге арналған.

Доктор Бенджамин Бикман

Доктор Бикман инсулинге төзімділік бойынша кеңінен танылған сарапшы. Ол Бригам Янг университетінің физиология және даму биологиясының профессоры. Оның Metabolix 2021-те сөйлеген сөзінде — «Ауыстыруды ауыстыру: инсулинге төзімділіктен қант диабетіне дейін» — жай инсулинге төзімділік пен қант диабетіне дейінгі аурудан толыққанды 2 типті қант диабетіне көшу кезінде болатын нақты өзгерістерді талқылады.

Ол T2D бар емделушілерде экзогендік инсулинді қолдануға күмән келтірген алғашқы сарапшы емес - Dr. ASweetLife авторы және Metabolix конференциясын ұйымдастырушылардың бірі Мариэла Гландт осындай сұрақтарды қойды. Доктор Бикман’s өрісі, және оның жеткізу батылдық, оның талап әсіресе елеулі етеді.

Глюкоцентрлік парадигма

Доктор Бикман 2 типті қант диабетін «инсулинге төзімділік ауруы» деп сипаттады, ол өкінішке орай инсулинге төзімділіктің орнына қандағы глюкозаны өлшеу арқылы анықталған және диагноз қойылған. Нәтижесінде, бүкіл жағдай әдетте «глюкоцентрлік парадигма» арқылы қарастырылады, бұл онымен бірге өмір сүретін миллиондаған адамдар үшін жағымсыз салдары бар қате перспектива.

«Мәселе мынада, қант диабетінің шынайы өлімі глюкозаға негізделмейді. Мен глюкоза маңызды емес деп айтпаймын ... Бірақ нағыз өлтірушілер шынымен инсулиннің туындысы ».

2 типті қант диабетінің негізгі себебі болып табылатын инсулинге төзімділік қандағы глюкозаға қарағанда жиі қарастырылады. Қандағы қант тез және оңай өлшенеді және аурудың дамуын және оны емдеудің тиімділігін бағалау үшін әмбебап дерлік қолданылады. Сондықтан көптеген дәрігерлер терапияның түпкілікті мақсаты ретінде қандағы глюкозаның төмендеуін дұрыс емес мақсат етеді және «қандай болса да» төмен глюкозаға басымдық береді. Глюкозаны төмендететін ең күшті құрал - бұл инсулин. Дәрігерлер сөзсіз «инсулинді суперфизиологиялық деңгейге дейін жоғарылатады», бұл қысқа мерзімде глюкозаны төмендетеді, бірақ бірінші кезекте қант диабетіне әкелетін негізгі дисфункцияны айтарлықтай күшейтеді.

«Диабеттік инсулин терапиясы инсулинге төзімділікті нашарлатады. Біз 2 типті қант диабетімен ауыратын науқасқа инсулин бергенде, біз оларды бұрынғыға қарағанда майлы және ауырлатамыз ».

Инсулинге төзімділік және қант диабетіне дейінгі

Өкінішке орай, глюкоцентрлік парадигманың 2 типті қант диабеті дамуының алғашқы кезеңдерінде салдары бар: «инсулинді өлшей алмауымыз инсулинге төзімділікті оның ең ерте кезеңдерінде анықтай алмағанымызды білдіреді».

2 типті қант диабеті глюкоза деңгейі тұрақты түрде көтерілгеннен кейін диагноз қойылады. Бұл дәрігердің пациенттің метаболикалық мәселелерін байқаған алғашқы сәті болуы мүмкін, бірақ іс жүзінде қандағы глюкозаның жоғарылауы аурудың ұзаққа созылуының кейінгі кезеңдерінің бірі ғана. Жаңадан T2D диагнозы қойылған орташа пациент бірнеше жылдар бойы өсіп келе жатқан инсулинге төзімділік пен оның каскадты әсерінен зардап шегуі мүмкін.

Адамда қант диабеті анықталғанға дейін де, оларда инсулин деңгейі қалыптыдан жоғары болуы мүмкін, бұл қалыпты тексеру кезінде ешқашан анықталмайды. Осы ерте кезеңде организм инсулинге төзімділікті өтеу үшін қосымша инсулин жасай алатын болса да, инсулин деңгейінің жоғарылауы инсулинге сезімталдықтың төмендеуін тездетеді. «Клеткаға кез келген үздіксіз ынталандыру сол ынталандыруға қарсылық тудырады».

Доктор Бикман инсулинге төзімділік май жасушаларында басталады деп айтады. Инсулинге төзімді май жасушалары үлкейіп, шамадан тыс толып, бүкіл денеге цитокиндер мен басқа да қабыну заттарын ағыза бастайды. Инсулинге төзімділік таралады. Қандағы глюкоза деңгейі көтеріле бастаған кезде «инсулинге төзімділік тағы үш ұлпаға: бұлшықетке, бауырға және ұйқы безіне төгілді».

Бұл жаңа тіндер инсулинге төзімділікті дамыта бастағанда, аурудың дамуы шынымен қарлы болады. «Глюкозаның негізгі тұтынушысы» бұлшықеттер қандағы глюкозаны қабылдау қабілетін жоғалтады. Глюкозаны әдетте гликоген түрінде сақтайтын бауыр қажет емес кезде гликогенді босатып, керісінше әрекет ете бастайды. Ал ұйқы безінде Альфа жасушалары инсулинге төзімді болған кезде, олар сақталған глюкозаның басқа түрін, глюкагонды шығарады. Бұл дисфункциялардың барлығы бірдей әсер етеді: қандағы глюкозаны жоғарылату.

Бұл қорытынды не болып жатқанын әрең сызып тастайды. «Әрбір жасушада инсулин рецепторы бар» және жоғарыда аталған тіндерден әлдеқайда көп тіндер инсулинге төзімділік әсер еткенде дұрыс жұмыс істей бастайды. Доктор Бикманның пікірінше, 2 типті қант диабетінің негізгі себебі - бұл ұзақ және керемет күрделі тізбекті реакцияны тудыратын қажетті жағдай - инсулин деңгейінің жоғарылауы.

Инсулинге төзімділікті қалай түзетуге болады

«Мен инсулинге төзімділікті төмендетудің ең жақсы жолы инсулиннің өзін төмендету екеніне сенімдімін».

Доктор Бикман ағзадағы инсулин деңгейін табиғи түрде төмендету үшін төмен көмірсулар диетасын қолдануды жақтайды. Көмірсулар инсулин өндірісін ең сенімді және күрт ұшқындататын бірден-бір ынталандыру болып табылады. Көмірсуларды азырақ жеу денедегі инсулин деңгейін бірден төмендетеді.

Ол көмірсуы аз диеталарды дәстүрлі аз май немесе калориясы шектеулі диеталарға қарсы бірнеше зерттеулердің нәтижелерімен бөлісті. Бұл эксперименттерде көмірсуы аз диета аш қарынға инсулин деңгейін де, инсулинге төзімділікті де керемет жақсартуға әкелді. Майы аз диета мұндай жетістікке жете алмады, ал кейде керісінше: «Біз қант диабетімен ауыратындарға арналған әдеттегі диеталық кеңес жағдайды нашарлатуы мүмкін екенін 30+ жыл бойы білеміз».

Доктор Бикман 2 типті қант диабеті үшін фармацевтикалық препараттарды қолдануға күмәнданады: «Менің ойымша, біз ешқашан инсулинге төзімділікті немесе 2 типті қант диабетін шешу үшін дәрі іздеуге болмайды». Метформин және төмен дозалы қабынуға қарсы таблеткалар (мысалы, аспирин) 2 типті қант диабетіне де көмектесе алады, бірақ «метформин тіпті қарапайым өмір салты стратегияларынан жартысы ғана тиімді».

Бізге өткен жылы доктор Бикманның кітабы шыққан кезде сұхбат алу бақыты бұйырды. Неліктен біз ауырамыз, және инсулинге төзімділіктің біздің денсаулығымызға қалай әсер ететіні және одан қалай аулақ болу керектігі туралы толығырақ оның кітабын ұсына алады.

Росс Уоллен

Росс Уоллен Мэннің Мидкоаст аймағында орналасқан аспаз және жазушы. Шығысқа көшкенге дейін Росс Bay Area мейрамханасының ардагері және қолөнер тағамдары сахнасында болды, ол сонымен қатар азық-түлік қауіпсіздігі бойынша кеңесші болып жұмыс істеді. Belcampo Meat Co.-ның бас аспазшысы ретінде Росс сүйек сорпасын ашуға көмектесті. 2017 жылы 1 типті қант диабеті диагнозын қойғаннан бері ол табиғи төмен көмірсутекті пісіру әлеуетін зерттеуге назар аударды.


Инсулин және бауыр

Қанға сіңген глюкозаның көп бөлігі гепатоциттер деп аталатын бауыр жасушаларына түседі. Гепатоциттер глюкозаны сақтау формасына, гликоген деп аталатын ұзақ полимерге айналдырудың негізгі жауапкершілігіне ие.

Инсулин бауырға бірнеше жолмен әсер етеді. Ол глюкозаны фосфорландыратын фермент болып табылатын гексокиназаның белсендірілуін тудырады, осылайша ол жасушалардан шыға алмайды. Инсулин бауырда гликогенді сақтауға қажетті басқа ферменттерді де белсендіреді. Бұл ферменттердің екеуі гликоген синтаза және фосфофруктокиназа деп аталады. Бауырдағы жалпы рөлінде инсулин бауырдағы глюкозаның сақталуына жауап береді.


Инсулин қалай жұмыс істейді

Инсулин - энергия жинақтаушы гормон. Тамақтанғаннан кейін ол жасушаларға көмірсуларды, майларды және ақуызды қажетінше пайдалануға және болашақта қалғанын (негізінен май ретінде) сақтауға көмектеседі. Дене бұл қоректік заттарды сәйкесінше қант молекулаларына, амин қышқылы молекулаларына және липидті молекулаларға бөледі. Дене де бұл молекулаларды күрделі формаларға сақтай алады және қайта жинай алады.

Көмірсулар алмасуы

Қандағы қант деңгейі көптеген тағамдарды тұтынған кезде көтеріледі, бірақ көмірсулармен бірге олар тезірек және күрт көтеріледі. Асқорыту жүйесі тамақтан глюкозаны шығарады және глюкоза молекулалары қанға сіңеді. Глюкоза деңгейінің жоғарылауы ұйқы безіне глюкозаны қаннан тазарту үшін инсулин шығаруға сигнал береді.

Ол үшін инсулин жасушалардың бетіндегі инсулин рецепторларымен байланысып, глюкозаны қабылдау үшін жасушаларды ашатын кілт сияқты әрекет етеді. Инсулин рецепторлары дененің барлық дерлік тіндерінде, соның ішінде бұлшықет жасушаларында және май жасушаларында болады.

Инсулин рецепторларының екі негізгі компоненті бар - сыртқы және ішкі бөліктер. Сыртқы бөлігі жасуша сыртына шығып, инсулинмен байланысады. Содан кейін ішкі бөлік глюкозаны тасымалдаушыларға глюкозаны қабылдау үшін жасушаға сигнал береді. Қандағы қант пен инсулин деңгейі төмендеген сайын рецепторлар босап, глюкоза тасымалдаушылары жасушаға қайта оралады.

Дене қалыпты жұмыс істегенде, бұл процесс арқылы жұтылған көмірсулардан алынған глюкоза тез тазартылады. Дегенмен, инсулин жоқ немесе инсулиннің өте төмен деңгейі болған кезде, бұл болмайды, бұл қандағы глюкозаның тұрақты жоғары деңгейіне әкеледі.

Қандағы қанттың шамадан тыс болуы жасушалар инсулинді дұрыс пайдалана алмаған кезде де пайда болады. Инсулинге төзімділік инсулиннің пішініндегі мәселеге (рецепторларды байланыстыруға жол бермеуге), инсулин рецепторларының жеткіліксіздігіне, сигнал беру проблемаларына немесе глюкоза тасымалдаушыларының дұрыс жұмыс істемеуіне байланысты болуы мүмкін. Сонымен қатар, инсулинге төзімділік денедегі артық майдың нәтижесінде пайда болуы мүмкін.

Май алмасуы

Инсулин майдың алмасуына үлкен әсер етеді. Тамақтанғаннан кейін инсулин «қосымша» жұтылған майлар мен глюкозаны болашақта пайдалану үшін май ретінде сақтауға әкеледі. Инсулин бауырдың жұмысында және май жасушаларында да маңызды рөл атқарады.

Бауыр қызметі

Инсулин глюкозадан гликогеннің түзілуін және сақталуын ынталандырады. Инсулиннің жоғары деңгейі бауырды гликогенмен қанықтырады. Бұл жағдайда бауыр одан әрі сақтауға қарсы тұрады.

Содан кейін оның орнына глюкоза липопротеиндерге айналатын және қанға жіберілетін май қышқылдарын жасау үшін қолданылады. Бұлар бос май қышқылдарына ыдырайды және басқа ұлпаларда қолданылады. Кейбір ұлпалар оларды триглицеридтер жасау үшін пайдаланады.

Инсулин майдың ыдырауын тоқтатады және триглицеридтердің май қышқылдарына ыдырауын болдырмайды. Глюкоза бұл жасушаларға енген кезде оны глицерин деп аталатын қосылыс жасау үшін пайдалануға болады.

Триглицеридтерді жасау үшін глицеринді бауырдағы артық бос май қышқылдарымен біріктіруге болады. Бұл май жасушаларында триглицеридтердің жиналуына әкелуі мүмкін.

Ақуыз алмасуы

Инсулин ақуыздағы амин қышқылдарының жасушаларға енуіне көмектеседі. Адекватты инсулин өндірісінсіз бұл процесс кедергі келтіреді, бұл бұлшықет массасын құруды қиындатады.

Инсулин сонымен қатар жасушаларды калий, магний және фосфатты қабылдауға қабілетті етеді. Жалпы электролиттер ретінде белгілі бұл минералдар денеде электр тогын өткізуге көмектеседі. Бұл ретте олар әсер етеді:

Электролиттік теңгерімсіздік қандағы қанттың жоғары деңгейімен нашарлауы мүмкін, себебі бұл шамадан тыс зәр шығаруды (полиурия) тудыруы мүмкін, бұл сізді көбірек су мен электролиттерді жоғалтуға әкеледі.


Қандағы қант 101

Көпшілігіміз қандағы қант деген терминді естідік, сондықтан біз оның нені білдіретінін білеміз деп ойлаймыз, бірақ біздің жасушаларымызға тәулік бойы жанармайдың тұрақты жеткізілуін қамтамасыз ететін жүйенің күрделілігін аз ғана түсінеміз.

Негізгі фактілер мыналар: барлық жануарлардың қанында үнемі қалқып тұратын глюкоза деп аталатын қарапайым қанттың аз мөлшері бар. Бұл қарапайым қант - дене жасушалары отын үшін жағуға болатын екі отынның бірі. Екіншісі семіз. Сіз мезгіл-мезгіл таза глюкозаны жеуге болады, бірақ ол АҚШ-тың тағамдық жапсырмасында ингредиенттер тізімінде кезде «декстроза» деп аталады - қаныңыздағы глюкозаның көп бөлігі глюкозаны жеуден туындамайды. Ол ас қорыту жүйесі күрделі қант пен крахмалдың үлкен молекулаларын ыдыратқанда пайда болады. Ас қантында, жүгері шәрбатысында, сүтте және жемістерде кездесетін қанттар және ұн, картоп, күріш және бұршақтағы крахмалдардың барлығында басқа заттармен байланысқан глюкоза тізбектері бар. Ас қорыту кезінде ферменттер бұл байланыстарды бұзады және глюкоза молекулаларын босатады, олар кейін қанға сіңеді.

Қандағы қант қалай өлшенеді

Қандағы қант концентрациясы қанның белгілі бір көлемінде табылған глюкозаның салмағын сипаттайтын сан арқылы сипатталады. АҚШ-та бұл өлшем миллиграмм/децилитр болып табылады, ол "mg/dl" ретінде қысқартылған еуропалықтар және медициналық журналдарда жариялайтын барлық дерлік зерттеушілер басқа өлшемді пайдаланады, литрге микромол, қысқартылған "mg/dl".

Кез келген еуропалық өлшемдерді ммоль/л санын 18-ге көбейту арқылы американдық стандартқа түрлендіруге болады. Интернетте мұны автоматты түрде орындайтын ыңғайлы түрлендіргіш бар. Сіз оны http://www.childrenwithdiabetes.com/converter.htm сайтынан таба аласыз.

Егер қан анализі қандағы қанттың 85 мг/дл екенін көрсетсе, бұл сіздің қаныңыздың әрбір декалитрінде 85 миллиграмм глюкоза бар дегенді білдіреді. Бұл сіздің қаныңыздың әр литрінде 850 миллиграмм немесе 0,85 грамм глюкоза болады дегенді білдіреді. Салмағы 150 фунт болатын әдеттегі адамның денесінде шамамен 4,7 литр қан бар. Осылайша, егер олардың қандағы қант мөлшері 85 мг/дл деңгейінде өлшенсе, өлшенген сәтте олардың қан айналымында барлығы 4 грамм глюкоза болды. Бұл 16 калориялық глюкоза немесе екі "Sweetart" брендінің кәмпит дискілеріндегідей көп глюкоза болады.

How Your Blood Sugar Levels are Regulated

However, the concentration of glucose in your blood is never static. Your cells are constantly slurping up that blood glucose and burning it for fuel, forcing your liver and pancreas work full time to replace it. Replacing the glucose removed from your bloodstream is essential. It almost as important as keeping the level of oxygen in your blood just right. This is because your brain requires a small but steady supply of glucose at all times and will stop functioning if it doesn't get it. So sensitive is your brain its need for glucose that if the concentration of glucose in your blood stream goes below 30 mg/dl (1.7 mmol/L) you may become unconscious or even die.

Fortunately, there are a number of robust processes built into your metabolism that prevent this from ever happening. Unless you have one of a few extremely rare tumors that affect your glands or are taking one of the few drugs that cause your body to secrete insulin whether or not it is needed, you need never worry that your blood sugar will ever drop anywhere near low enough to cause unconsciousness. A complex set of metabolic processes orchestrated by your pancreas, liver and brain release a constant stream of glucose into your bloodstream at all times. If the systems that regulate your blood sugar are completely normal, the amount of glucose they release is just enough to replace the glucose your cells have removed and burnt for fuel. If they are not, the amount of glucose released might be more than enough, but it will never be life-threateningly less.

Your body gets this replacement glucose from several different sources. Most of the starch and sugar you eat turns into glucose when it is digested. This glucose goes right from your digestive system your bloodstream. Some of the glucose you can't burn off immediately is converted into a storage form called "glycogen" and stored in your liver and muscles. Average bodies can store about 190 grams of glycogen, though some interesting but long-neglected research has found that some people store a great deal more. That typical 190 grams of glucose is worth 360 calories. The body can draw on it anytime it needs some extra glucose fast.

If you were to burn off all this stored glycogen, your body would still be able to ensure that there was enough glucose circulating in your bloodstream at all times by switching into a mode where most of your cells start burning fat instead of glucose. Then to provide the small amount of glucose that your neurons need, since those brain cells are the only ones in your body that can't burn fat, your liver would transform protein into glucose. This protein might come from protein foods you ate--meat or cheese, for example. But if you were unable to eat, or did not eat enough protein, the protein needed to provide the brain its glucose would be taken from your own muscle tissue. It is because your body can "eat" your muscle tissues in this way that starvation diets and diets that are too low in protein result in a dangerous loss of muscle tissue.

The Fasting and Post-Meal Blood Sugar State

Though blood sugar concentrations fluctuate throughout the day, they can be divided into two basic states. One is the fasting state and the other is the post-meal state. The term "post-meal" is latinized English for "after dining" and refers to the period that follows after you have eaten food.

The Fasting State

You are in the fasting state any time when digestion has been completed. It occurs at night while you sleep. You may also enter the fasting state three hours after you have last eaten. However, if you snack between meals and after dinner you may not re-enter the fasting state while you are awake.

In the fasting state your liver keeps your blood sugar concentration at a normal level by continually releasing small amounts of glucose from the glycogen it has stored after meals or by producing new glucose from protein.

The concentration of the hormone insulin in your blood is the signal which tells the liver whether it needs to dump glucose into the blood. Insulin is released by special cells in the pancreas, the beta-cells, when they sense a rising level of glucose in the blood. When there is no new glucose coming into the blood stream from digestion, little insulin is released.

A normal, healthy liver is also sensitive to insulin levels. The less circulating insulin it senses in the blood stream, the harder the liver will work to put more glucose into the blood. In a healthy person, the liver keeps the fasting blood sugar concentration near 85 mg/dl (4.7 mmol/L) at all times.

The Post-Meal State

You remain in the fasting state until you eat some food containing carbohydrates. After eating, any pure glucose that was present in your food will be absorbed into your bloodstream within fifteen minutes. Other carbohydrates will require digestion. Those that digest quickly--the so-called "high glycemic carbs" like white flour or sugar--typically take between a half hour and an hour enter your bloodstream. Slower acting carbohydrates like whole grains or pasta may take an hour to two or even, in the case of some hard-wheat pastas, three hours to release their glucose into your blood.

During this post-meal state, the concentration of glucose in your blood will begin to rise as the glucose liberated from your food comes pouring in. But in a healthy body, this rise is brief and not very high.

That is because as soon as the concentration of glucose in your body starts to rise, it stimulates the insulin secreting cells in your pancreas, called beta-cells, to produce a large burst of a hormone called insulin. Insulin's function is to activate receptors on your body's cells. This enables these cells to remove the circulating glucose molecules from your bloodstream and either burn them for fuel or store them for future use.

Insulin

Insulin is powerful stuff. To get an idea of how powerful, consider this. If a person who weighed 140 lbs made no insulin at all, every gram of carbohydrate they ate would raise their blood sugar by 5 mg/dl (.3 mmol/). That means if they were to eat a typical coffee shop bagel which contains about 60 grams of carbohydrate, the glucose in that bagel would raise their blood sugar some 300 mg/dl (16.7 mmol/L). If their fasting blood sugar was a normal 85 mg/dl before they ate that bagel, by the time they had finished digesting it their blood sugar would rise to a whopping 385 mg/dl (21.4 mmol/L).

But in a normal person that doesn't happen. If a person with normal blood sugar control were to check their blood with a portable blood sugar meter every ten minutes throughout the three hours that followed their first bite of that bagel, the highest blood sugar concentration they'd be likely to see would almost certainly be under 140 mg/dl (7.8 mmol/L)--and perhaps a lot lower. This blood sugar peak would probably occur about half an hour after they ate the bagel. By an hour after they'd eaten their bagel their blood sugar would probably have dropped to a value near 100 mg/dl (5.6 mmol/L), though it might even have sunk back even lower, to their fasting value of 85 mg/dl. In any case, two hours after they'd eaten, the whole 60 grams of carbohydrate present in the bagel--an amount that could have raised their blood sugar some 300 mg/dl if they did not produce insulin--would have been hustled off into their cells without making a significant change in their blood sugar concentration. That's what insulin can do.

Diabetic Post-Meal Blood Sugar Response

Now let's look at an example of what happens when a person's blood sugar is not normal. Suzy and Tom both have abnormally high post-meal blood sugars. Both meet the diagnostic criteria for type 2 diabetes, though because Suzy's fasting blood sugar is normal, her doctor would probably tell her that she is normal or perhaps that she is prediabetic. Tom's blood sugar has deteriorated so badly his doctor would diagnose him as diabetic based solely on a fasting test.

If Suzy and Tom were to each eat a bagel containing 60 grams of carbohydrate, about half an hour after they ate that bagel, the concentration of glucose in their bloodstreams would also start to climb. But unlike what happened to our normal person, it would not start coming down half an hour after they ate. Instead, their blood sugar concentrations would go higher and higher until it would eventually reach a peak.

Suzy and Tom would experience differing peak concentrations and they may occur at different times after they eat even though could be diagnosed with the same disorder--Type 2 diabetes. That is because their bodies produce different amounts of insulin and their cells also differ in how well they can respond to that insulin. An hour after eating the bagel, the concentration of glucose in Suzy's blood might rise to 220 mg/dl, while Tom's blood sugar might rise to 275 mg/dl. During the second hour after eating, Suzy's blood sugar might drift down to 180 mg/dl, while Tom's might keep climbing to 340 mg/dl --a value very close to that which a person would reach if their body produced no insulin at all.

During the third hour, Tom's blood sugar might finally start coming down while Suzy's would be close to a normal value. Finally, four long hours after eating the bagel, assuming they'd had nothing else to eat, Suzy might have a blood sugar concentration of 98 mg/dl, which is also the fasting level she noted when she measured her blood sugar the first thing in the morning. Tom's blood sugar might be much higher at 165 mg/dl. This is much higher level than Suzy's fasting level, but it is lower than Tom's fasting level which is a relatively high 175 mg/dl.

Even though Suzy and Tom's post-meal blood sugar values reach levels high enough to be diagnosed as diabetic, they do eventually come back down. Because they end up a lot lower than the 385 mg/dl level their blood sugars would have reached if their bodies did not produce any insulin at all, it's clear that that their bodies are still producing some insulin, though it is just as clear, especially in Tom's case, that insulin is not working very well.

The graph below shows how blood sugar in people like this might behave through and entire day.


This Is Exactly What Happens To Your Body When You Eat A Ton Of Sugar

As mouth-watering as a sugar-laden sundae or icing-topped cupcake is, we should all know by now that sugar isn't exactly healthy. In fact, it may be one of the worst things you can eat (that is, if you're trying to live a long, healthy life).

One study from UC San Francisco actually found that drinking sugary drinks like soda can age your body on a cellular level as quickly as cigarettes. The way the sweet stuff impacts your body is way more complex than just causing weight gain. In fact, when you eat a ton of sugar, almost every part of your body feels the strain—and that's bad news for your health in both the short term and especially the long term.

From an initial insulin spike to upping your chances of kidney failure down the road, this is what really happens in your body when you load up on sugar.

Eating sugar creates a surge of feel-good brain chemicals dopamine and serotonin. So does using certain drugs, like cocaine. And just like a drug, your body craves more after the initial high. "You then become addicted to that feeling, so every time you eat it you want to eat more," explains Gina Sam, M.D., M.P.H., director of the Gastrointestinal Motility Center at The Mount Sinai Hospital.

"Once you eat glucose, your body releases insulin, a hormone from your pancreas," Dr. Sam explains. The insulin's job is to absorb the excess glucose in the blood and stabilize sugar levels.

Once the insulin does its job, your blood sugar drops again. Which means you've just experienced a sugar rush, and then a drastic drop, leaving you feeling drained. "That's the feeling you get when you've gone to the buffet and you've overdone it, and all you can do is lie on the couch," explains Kristen F. Gradney, R.D., Director of Nutrition and Metabolic Services Our Lady of the Lake Regional Medical Center, and spokesperson for the Academy of Nutrition and Dietetics.

Feeling sluggish all the time, or always being hungry or thirsty can all be signs you've been binging on a little too much sugar. "Your body's physiologic response is to send out enough insulin to deal with all the sugar and that can have a sluggish effect," Gradney explains. "Additionally, if you are only eating simple sugars, you will feel hungry and tired because you are not getting enough of the other nutrients to sustain your energy," like protein and fiber.

The equation is pretty simple: Excess sugar equals excess calories equals excess weight in the form of fat. Not only do high sugar foods pack a ton of calories into a small amount, but they contain almost no fiber or protein—so you often end up eating much more before you feel full. Dangerous cycle. "If you're just eating sugar, you may be gaining weight but still feeling hungry," Gradney says. She adds that you could easily gain a pound over the course of a week from eating one candy bar and one 20-ounce soda (that's 500 extra calories) each day.

Our high-sugar diets are a big part of why more than one-third of American adults are clinically obese.

When you're overweight or obese, your cells can become resistant to the normal effects of insulin (for reasons that aren't 100 percent understood), and struggle to absorb glucose from the blood to use for energy. So your pancreas goes into overdrive to produce more insulin. But despite the excess insulin trying to do its job, the cells still do not respond and accept the glucose—which ends in excess sugar floating around in your bloodstream, with nowhere else to go. Above-normal blood glucose levels is called prediabetes. When blood sugar levels reach even higher, that's type 2 diabetes.

One of the liver's functions is regulating blood sugar levels. Your cells use the glucose in your blood for energy, and your liver takes the excess and stores it in the form of glycogen. When your cells need energy later, like in between meals, the liver will release glucose back into the bloodstream.

"If you exceed this amount, it turns into fatty acids and that's when you get fat deposits in the liver," Sam explains. That can lead to nonalcoholic fatty liver disease, a condition when your body contains more fat than it can metabolize, causing it to accumulate in the liver cells. (Sugar isn't the sole cause, but glycogen storage is a big contributor, as is any sugar-induced weight gain.) "Fatty liver can develop within a five-year period," Gradney explains. But it can happen even quicker based on your dietary habits and genetic predisposition to insulin resistance. If it progresses, it can eventually lead to liver failure down the road. Your love of soda isn't really worth that, is it?

Trying to pump blood full of sugar through blood vessels is basically like pumping sludge through a teeny tiny pipe. "The pipes will finally get tired. That's what happens with your vessels," Gradney explains. So any area relying on small blood vessels can become affected—kidneys, brain, eyes, heart. "It can lead to chronic kidney disease or kidney failure, high blood pressure, and you have an increased risk of stroke if you have high blood pressure."

In addition to slathering on fancy anti-aging serums and SPF, cutting back on sugar can help skin look younger for longer. "The collagen and elastin fibers in the skin are affected by a lot of sugar in the bloodstream," explains dermatologist Debra Jaliman, M.D. Through a process called glycation, glucose attaches to proteins in the body. This includes collagen and elastin, the proteins found in connective tissues that are responsible for keeping skin smooth and taught. Studies have shown glycation makes it harder for these proteins to repair themselves, resulting in wrinkles and other signs of aging.

"The sugar itself doesn't do any damage, but it sets off a chain of events that can," explains Jessica Emery, D.M.D., owner of Sugar Fix Dental Loft in Chicago. "We have bacteria in our mouths that feed on the sugars that we eat when this takes place it creates acids that can destroy tooth enamel. Once the tooth enamel is weakened, you're more susceptible to tooth decay."

Added sugar is packed into so many foods that youɽ never really think about (case and point: ketchup). "We encourage people to read labels and count grams of sugar," Gradney says. According to the Academy, there's no hard and fast recommendation for daily intake, she adds. Good rule of thumb: "Always choose the option that has the least amount of sugar in it. If you have juice or soda, choose water." Choose whole fruits instead of drinking the juice—the sugar content is less concentrated and the fiber helps your body break it down more effectively. And choose whole foods to naturally limit the amount of sugar in your meals. "The more you stay away from processed foods, the better off you'll be."


Unique sugar-sensing neurons work together to prevent severe hypoglycemia in mice.

Keeping blood sugar in balance can be a challenge, especially for people with type 1 diabetes who rely on intensive insulin therapy to prevent blood sugar from going too high. At Baylor College of Medicine, the group of Dr. Yong Xu and his colleagues from other institutions study glucose-sensing neurons in the brain and they have identified a novel neural feedback system in a small brain region that contributes to keeping blood sugar in balance.

An artist’s rendition of brain connections. Image courtesy of NIH Image Gallery.

“Glucose-sensing neurons sense fluctuations in blood sugar levels and respond by rapidly decreasing or increasing their firing activities. This response can trigger changes in behavior to increase glucose levels. For instance, the animals may begin eating,” said Xu, professor of pediatrics-nutrition at Baylor and the USDA-ARS Children’s Nutrition Research Center (CNRC) at Baylor and Texas Children’s Hospital. “Glucose-sensing neurons also can affect the production of hormones such as glucagon that can directly regulate glucose production or uptake by peripheral tissues. It’s a feedback system that keeps the balance of blood glucose.”

Glucose-sensing neurons are found in several brain regions. Xu and his colleagues focused on neurons located in a small area called the ventrolateral subdivision of the ventromedial hypothalamic nucleus (vlVMH). Many neurons in this region express estrogen receptor-alpha and respond to glucose fluctuations in the blood, but their functions in glucose metabolism had not been specifically investigated.

A unique population of neurons

The researchers found that neurons in the vlVMH nucleus of murine brains had unique characteristics.

First, Xu and his colleagues were surprised that, while in other VMH subdivisions about half of the neurons were glucose-sensing, in the ventrolateral subdivision all the estrogen receptor-alpha neurons were glucose-sensing. “Just this fact makes this group of neurons quite unique,” said Xu, who also is professor of molecular and cellular biology at Baylor.

They also found that, although all the neurons in this area sense glucose, they do not respond to changes in glucose level in the same way. About half of the neurons are ‘glucose-excited’ – their firing activity increases when they sense high glucose levels and decreases when glucose levels are low. In contrast, the other half of the neurons are glucose-inhibited – they decrease firing when glucose is high and increase it when glucose is low.

“We wondered why these neurons responded in opposite ways to the same glucose challenge,” Xu said.

The researchers combined genetic profiling, pharmacological, electrophysiological and CRISPR gene-editing approaches to look into this question. They investigated the ion channels that each type of glucose-sensing neuron uses to respond to glucose levels. Ion channels are large molecules spanning across the cell membranes of neurons. The channels control the traffic of ions – electrically charged atoms or molecules – in and out of neurons, a process that is crucial for regulating neuronal firing activities.

The researchers found that glucose-excited neurons use a KATP ion channel, but the glucose-inhibited neurons used a different ion channel called Ano4.

The KATP ion channel is well known in our field, but the role of Ano4 ion channel in glucose sensing has never been reported. We have identified a new ion channel that is important for glucose-inhibited neurons,” Xu said.

A coordinated effect regulates blood glucose

In addition, Xu and colleagues identified the neuronal circuits that are involved when glucose-excited and glucose-inhibited neurons respond to low blood glucose levels. They discovered that the circuits were different – glucose-excited neurons project neuronal connections to a brain region that is different from the one reached by glucose-inhibited neurons.

Using optogenetics, a combination of genetic modifications and light to activate specific neuronal circuits, the researchers showed in mice that when glucose-inhibited neurons responded to low glucose levels, they activated a particular circuit, and the result was an increase of blood glucose. On the other hand, when glucose-excited neurons responded to low blood glucose, they inhibited a different circuit, but the result also was an increase in blood glucose levels.

“When the mice were hypoglycemic, these two circuits were regulated in an opposite manner – one was excited while the other was inhibited – but the outcome was the same, bringing blood glucose to normal levels,” Xu said. “This forms a perfect feedback system to regulate blood glucose levels.”

Interestingly, all the neurons in this important group express estrogen receptor-alpha, a well-known mediator of the ovarian hormone, estrogen. In the future, Xu and colleagues want to investigate whether estrogen plays a role in the glucose-sensing process and whether there are gender differences in the functions of these neurons on glucose balance.

Would you like to know more about this work? Find it in the journal Табиғат коммуникациялары.

Other contributors to this work include Yanlin He, Pingwen Xu, Chunmei Wang, Yan Xia, Meng Yu, Yongjie Yang, Kaifan Yu, Xing Cai, Na Qu, Kenji Saito, Julia Wang, Ilirjana Hyseni, Matthew Robertson, Badrajee Piyarathna, Min Gao, Sohaib A. Khan, Feng Liu, Rui Chen, Cristian Coarfa, Zhongming Zhao, Qingchun Tong and Zheng Sun. The authors are affiliated with one or more of the following institutions: Baylor College of Medicine, University of Cincinnati, the University of Texas Health Science Center at San Antonio and the University of Texas Health Science Center at Houston.

This work was supported by grants from the NIH (R01 DK114279 and R21NS108091, R01ES027544/DK111436, R01DK100697, R00DK107008 and K01 DK119471), John S. Dunn Foundation and Clifford Elder White Graham Endowed Fund and USDA/CRIS (3092-5-001-059). Further support was provided by American Diabetes Association (1-17-PDF-138 and 1-15-BS-184) and American Heart Association awards (17GRNT32960003 and 19CDA34660335). Single cell transcriptome profiling was conducted at the Single Cell Genomics Core at BCM that is partially supported by shared instrument grant from NIH (S10OD018033, S10OD023469, S10OD025240) and data were analyzed by the BCM Multi-Omics Data Analysis Core (P01DK113954). This work also was partially supported by the Cancer Prevention and Research Institute of Texas (CPRIT, RP170005 and RP180734) and the NCI Cancer Center Support Grant (P30CA125123).