Glukoshomeostas och diabetes Flashcards
Vad är glukos?
Långsamma kolhydrater och snabba kolhydrater
Monosackarider
Laktos
Sackarid
Vad är glukos?
Långsamma kolhydrater och snabba kolhydrater
Långsamma kolhydrater, även kända som komplexa kolhydrater, är en typ av kolhydrater som bryts ner långsamt av kroppen.
Snabba kolhydrater, även kända som enkla kolhydrater, är en typ av kolhydrater som bryts ner snabbt av kroppen.
Monosackarider: Monosackarider är de enklaste formerna av sockerarter. De består av en enda molekyl och kan inte brytas ner ytterligare till mindre sockerarter. De vanligaste monosackariderna är glukos, fruktos och galaktos
Laktos: Finns i mjölk. Laktos består av två monosackarider
Söta saker med glukos ge, ge mer och snabba energi, detta har varit positivt evolutionärt
Sackarid: Fruktos + glukos
Polysackarider bryts vanligtvis ner långsammare än monosackarider på grund av deras stora molekylvikt och mer komplexa struktur
Varför behöver vi glukos?
Varför behöver vi glukos?
Hjärnan –kan inte klara sig utan glukos
- Förhållande % av kroppsvikt och % glukosförbränning: 2:20
Hjärnan står för cirka 2% av kroppsvikten, men förbrukar cirka 20% av kroppens totala glukosförbrukning. Detta beror på att hjärnan är beroende av glukos som sin främsta energikälla och har begränsade förråd av glykogen, som är en annan form av glukos.
Glukos är hjärnans bränsle.
- Glukos koncentrationen i ryggmärgsvätska är 20% av den i blodet. Begränsad mängd till hjärnan alltså, men även att mängd glukos i plasma kan direkt speglas på mängd glukos i hjärnan.
- Volymen ryggmärgsvätska är bara 2% jämfört med blodvolymen.
Glukos kan inte ta sig igenom blodhjärnbarriären, vi har därför GLUT, när denna kanal är öppen, uppstår en ökad transport av glukos in i cellen med koncentration gradient.
Några GLUT är oberoende av insulin
- Glykogen är ensam energireserv i hjärnan men ger bara upp till ett par procent av normal glukoskoncentration
- Upptag av glukos genom blod-hjärn-barriären sker genom GLUT1 och upptag i neuronerna sker genom GLUT3.
- GLUT1 låg aktivitet:
- GLUT3 hög aktivitet: För nervcellen, är det viktigt att hålla hög aktivitet för att vi kan använda all glukos som kommer in i hjärnan.
GLUT1 har generellt sett en lägre transportaktivitet för glukos jämfört med GLUT3, vilket innebär att GLUT1 transporterar glukos mer långsamt.
GLUT3, å andra sidan, finns i höga nivåer i hjärnans neuroner, där det spelar en avgörande roll i att transportera glukos in i hjärncellerna för energiproduktion.
Glukostoxicitet är när en hög nivå av glukos i blodet orsakar skada på kroppens celler, inklusive hjärncellerna. Neuronerna är särskilt känsliga för höga nivåer av glukos, och om det finns en hög koncentration av glukos under en längre tid kan det orsaka permanent skada på hjärncellerna och leda till neurologiska problem.
Runt om neuronen vill vi alltså reducera mängd glukos därför utgör GLUT 3 denna uppgift. Hjärnan är känslig för glukos, hjärnan har lite marginaler för glukos
Neuroner är mycket känsliga för glukos än andra celler.
Hjärnan behöver alltså glukos, men inte mycket för att då dör neuroner.
Det får därför viktigt med kontroll:
Låg glukos nivå: Svimma
Hög glukos nivå: Toxicitet
Kroppen kan hantera energi i fett och protein. Men hjärnan kan bara använda glukos. Hjärnan har mindre fett. Den kan inte lagra mycket glukos eller fett. Hjärnan är beroende av en kontinuerlig tillförsel av glukos för att fungera ordentligt eftersom den inte kan lagra glukos i större utsträckning. Hjärnan kan dock lagra en liten mängd glukos i form av glykogen, men dessa förråd är begränsade och räcker inte länge vid en längre period av fastande.
Preprandiellt tillstånd hänvisar till kroppens fysiologiska tillstånd före en måltid. Då överlever man på kroppens glukosreserver.
Postprandiellt tillstånd: är den fysiologiska responsen som kroppen har efter en måltid.
Vart tar glukos vägen i kroppen?
Vart tar glukos vägen i kroppen?
Glukos absorberas från tunntarmen genom en process som kallas aktiv transport. Detta innebär att glukos transporteras in i tarmepitelcellerna genom specifika kanaler, främst SGLT1, som transporterar både natrium och glukos samtidigt.
Glukos i blodet:
Hjärnan tar sitt behov av glukos: ju mer vi använder hjärnan, desto mer glukos behövs för hjärnan.
När glukos absorberas från tarmen genom tunntarmens vägg går det direkt in i blodet och transporteras till levern via det portokavalta blodflödet. I levern tas en del av glukosen upp av levercellerna och används för energiproduktion och glykogenproduktion. Överskottet av glukos lagras sedan i levern i form av glykogen för senare användning. Vid behov kan levern också frisätta glukos i blodet för att upprätthålla en normal blodsockernivå.
Muskler behöver alltid glukos
Fettvävnad Fettvävnad är en viktig energilagring i kroppen och fungerar som en reserv för energi när glukosnivåerna är låga, till exempel vid fasta eller längre perioder utan mat. När kroppen behöver energi kan den bryta ner lagrat fett och omvandla det till glukos eller ketoner för att använda som bränsle.
Dessa tre ovan (Lever, muskler och fettvävnad) är viktiga för att ta hand om fritt glukos. Vi vill inte ha fritt glukos som påverkar hjärnan
Hur upprätthålls glukoshomeostas?
Hur upprätthålls glukoshomeostas?
Insulin vs. Glukagon
Insulin – sänker blodsockret: Är ett LM för diabetes patienter.
- från pancreas (beta-celler) är de celler som producerar insulin, för att behålla glukos homeostas.
Vid höjd blodglukos nivå —> Bukspottkörtel känner av och frisätter insulin, som gör att kroppens vävnad kan ta upp glukos. Fettvävnad och muskelvävnad gör att glukos nivån i blodet sjunkar.
Vid sänkt blodglukos nivå —> Bukspottkörtel bildar Glukagon ( från Alfa celler) —> Nedbrytning av glykogen —> Glukos i blodet —> Blod glukos höjs
Normal mängd socker —> Lätt för kroppen att justera socker.
Insulin:
- stimuleras av högt blodglukos
- stimulerar glykogen-bildning
Glukagon – höjer blodsockret
- från pancreas (alfa-celler)
- stimuleras av lågt blodglukos
- stimulerar nedbrytning av glykogen
Levern lagrar glukos i form av glykogen. Fungerar som ett ”batteri” av lagrad energi.
Insulin – hur fungerar det?
Insulin – hur fungerar det?
Insulin är nyckeln som öppnar cellen och släpper in glukos.
GLUT – glucose transporter. ”Dörren” som öppnas av insulin.
Mer insulin: glukosupptag, glykolys, syntes av glykogen och protein
Mindre insulin: nyproduktion av glukos och ketoner, nedbrytning av glykogen, fetter och proteiner.
Insulin gör att kroppens celler kan ta upp glukos.
Flesta GLUT är insulin beroende, där insulin binder till insulin RC som är en tyrosin kinas RC.
Insulin RC signalerar att öppna GLUT-4 och då strömmar glukos in för att vi har mindre glukos insidan och mer glukos utsidan, DVS transporten är reglerad av koncentrations gradiet (inte aktiv).
Insulin effekt:
Insulin försöker använda glukos i cellen
Ketonkroppar: Byggs från fetter
Insulin och glukagon – var tillverkas de?
Vänster: färgning av glukagon
Höger: färgning av insulin
Inte så många glukoagon bildande celler (Alfa celler) för att, vi behöver fler insulin bildande celler (Beta celler) för att det är mer vanligt att vi äter än inte äter.
Insulin och glukagon – var tillverkas de?
Bukspottskörteln har små kluster av endokrina celler som kallas Langerhanska öar.
Vi har båda endokrina och exokrina celler
Langerhansk ö: Endokrina celler ligger som lite bollar:
- α celler (alfa-cell, glukagon)
- β celler (beta-cell, insulin)
– δ celler (delta-cell, somatostatin)
- PP celler (pankreatisk polypeptid)
(Exokrina celler runtom ön – tillverkar bukspott).
Insulin – hur frisätts det från beta cell?
Insulin – hur frisätts det från beta cell?
Vid hyperglykemi (Ökad glukos koncentration):
1. Glukos kommer in i cellen via GLUT –2 (insulin-oberoende, diffusion)
2. Oxidativ fosforylering ökar, vilket ökar mängden ATP (ökad ATP:ADP-ratio)
3. ATP stänger ATP-känsliga K-kanaler. Vi sparar på K+ på insidan
4. Cellen depolariserar, spänning förändring uppstår.
5. Spänningskänsliga kalcium-kanaler öppnas, dessa öppnas bara när vi har depolarisering.
6. Ökat intracellulärt kalcium ger insulinfrisättning via exocytos
I betacellen finns GLUT-2 (Öppen hela tiden).
Mer glukos —> mer ATP från mitokondrier (ADP —> ATP)
Mer glukos —> mer ATP —> stänger K+ kanaler —> depolarisering —> Depolarisering öppnar Ca2+ kanaler
Insulin frisätts inte direkt genom bindning till GLUT2.
GLUT2 är en transportör som finns i cellmembranet på betaceller i bukspottkörteln. Dess huvudsakliga funktion är att transportera glukos från blodet in i betacellerna.
När blodsockernivån stiger efter en måltid, transporteras glukos in i betacellerna genom GLUT2-transportörerna.
Denna ökning av intracellulär glukosmetabolism ökar bildningen av ATP, vilket leder till att cellmembranet depolariseras och spänningskänsliga kalciumkanaler öppnas.
Ökningen av kalciumjoner intracellulärt aktiverar sedan insulinsignaleringen, vilket leder till insulinfisättning från betacellerna och in i blodet.
Glukagon– hur frisätts det?
Glukagon– hur frisätts det?
Vid hypoglykemi (Minskad glukos koncentration):
1. Mindre glukos kommer in i cellen via GLUT-2 (insulin-oberoende, diffusion).
2. Oxidativ fosforylering minskar, vilket minskar mängden ATP (minskad ATP:ADP- ratio).
3. ATP-känsliga K-kanaler förblir öppna. ATP känsliga receptorer släpper ut Ka+ ur celler.
4. Cellen hyperpolariserar.
5. Spänningskänsliga natrium och kalcium-kanaler öppnas.
6. Ökat intracellulärt kalcium ger glukagon frisättning via exocytos.
Vid höga glukosmängder stänger ATP-känsliga K-kanaler och membranet depolariserar. Detta inhiberar glukagon frisättning.
Alfa celler har Ca2+ - kanaler som öppnas vid hyperpolarisering
Medan Beta celler har Ca2+ - kanaler som öppnas vid depolarisering
Mindre glukos —> Sänkt ATP —> K+ kanaler öppnas —> hyperpolarisering —> I alfa celler finns spänningskänsliga Ca2+ kanaler som reagerar på hyperpolarisering som öppnar Ca2+ kanaler och ger en signal att frisätta vesiklar med glukagon
Allt som stör Ca2+ ger sämre insulin frisättning
Diabetes – vad är det?
Diabetes – vad är det?
”Oförmågan att bibehålla glukos homeostas till följd av för dålig tillgång på insulin och/eller för dålig effekt av insulin.”
OBS! Diabetes mellitus! (kissa mycket söt urin)
Dia + betes = ”kissa mycket” Man filtrerar ut mer glukos och mindre blodvolym uppstår, för att glukos är en osmotisk molekyl.
Mellis = ”honung”
Blanda inte ihop diabetes mellitus och diabetes incipidus (bristande funktion av ADH).
Sätt att utvärdera glukos homeostasen:
1.Glukostolerans-test (oralt): Under testet är patienten fast för 6 h, får sedan dricka en lösning som innehåller en hög koncentration av glukos. Sedan tas blodprov vid flera tillfällen under en viss tidsperiod för att mäta blodsockernivån.
Normalt bör blodsockernivån sjunka efter att patienten har druckit glukoslösningen eftersom kroppen producerar insulin för att hantera det ökade blodsockret.
Men om blodsockernivån förblir hög, eller om det tar längre tid för den att återgå till normal, kan det indikera problem med kroppens insulinproduktion eller användning. För en diabetiker, får man även en högre topp (Inget försvar mot glukos – ingen insulin) Högre topp under längre tid.
2.Insulinsekretion som svar på ett intravenöst glukostest: kan vara av intresse vid diagnos och övervakning av personer med diabetes typ 2.
Vid ett intravenöst glukostest injiceras en hög dos glukoslösning direkt i blodomloppet och blodsockernivån stiger snabbt.
I en frisk person svarar bukspottkörteln med att öka utsöndringen av insulin för att transportera sockret från blodet till cellerna i kroppen.
Personer med diabetes typ 2 kan ha nedsatt insulinproduktion eller nedsatt känslighet för insulin i cellerna, vilket kan resultera i högre blodsockernivåer efter ett glukostest.
Banting, Best, Macleod and Collip
Banting, Best, Macleod and Collip upptäckte insulin 1921. De gjorde experiment på hundar som opererades ut bukspottkörtlar från hundar. Då såg dem att glukos nivån ökade. Man kunde rena fram insulin och då använder man lik
Typ 1 patienter är beroende av insulin, de kan inte överleva utan insulin
Insulin ges om man har sjukförsäkring i USA. Sjukförsäkring är på föräldrar fram till man fyllt 26, därefter måste man själv betala för insulin kostnad. Detta har lett att; i USA leder skenande insulinpriser till att många patienter tvingas dra ner på doseringen, och även dödsfall har rapporterats.
Insulinrationering: innebär att en person medvetet använder mindre insulin än vad som krävs för att kontrollera blodsockret på ett adekvat sätt på grund av priset på insulin
Så att unga diabetiker tar mindre insulin än vad de behöver, men de dör, där de drabbas av flera komplikationer som acidos.
Ökad risk för komplikationer under graviditet, för att foster behöver glukos för att kroppens behov av insulin ökar under graviditeten och hormonförändringar och att fostret är beroende av glukos från moderns blod för sin tillväxt och utveckling.
Barn som föds för diabetiska mammor blir barnen större —> Dålig för förlossningen
Typ 1 diabetes
Typ 1 diabetes
- Patienten ofta barn eller ung vuxen (4-7 år)
- Snabbt förlopp, man vet inte varför Typ 1 uppkommer
Kan handla om genetisk
Miljö: Virus infektioner
Inflammation i beta cellen (Beta cellen börjar anfalla sig själv). Autoimmunitet.
Typ 1-diabetes är en autoimmun sjukdom där kroppens immunsystem attackerar och förstör de insulinproducerande cellerna i bukspottkörteln. Bristen på insulinproduktion i typ 1-diabetes leder till höga nivåer av glukos i blodet.
Autoimmunitet innebär att immunsystemet förväxlar kroppens egna celler med främmande inkräktare, vilket leder till att det angriper och förstör dem. I typ 1-diabetes attackerar immunsystemet insulinproducerande celler, som kallas för beta-celler, i bukspottkörteln. Denna attack resulterar i att beta-cellerna gradvis förstörs, vilket leder till en minskad insulinproduktion och högre blodsockernivåer.
Pre diabetes: Ingen behandling, för att beta cellerna är redan förstörda och döda.
Typ 1 diabetes:
- Symptom: ökad urinmängd, ökad törst, trötthet, orkeslöshet (För att ingen glukos)
- Kräver insulin injektioner
Nordisk länder ligger högt i antal patienter med Typ 1 diabetes, för att vi har mer allergier, eller att vi dricker mer kaffe.
Autoimmunitet —> beta celler dör
När man misstänker typ 1, åker man till akuten, för att man kan utveckla acidos (ketonkroppen)
Akut metabol acidos (Ketoacidos är allvarligt (Det går snabbt))
Personer med typ 1-diabetes är särskilt utsatta för ketoacidos eftersom deras kroppar inte producerar tillräckligt med insulin, vilket gör att kroppen inte kan använda glukos effektivt som energikälla. Som ett resultat av detta börjar kroppen bryta ner fett istället för att använda glukos som energi, vilket leder till en ackumulering av ketoner i blodet.
Typ 1 diabetes är en autoimmun sjukdom
Typ 1 diabetes är en autoimmun sjukdom
- Normalt: Immunceller används för att försvara kroppen
- Typ 1 diabetes: Immuncellerna blir ”själv-”reaktiva mot β-cellerna
Insulit – infiltration av immunceller
Behandling
Injektioner av insulin för blodglukoskontroll!
Kontroll av HBA1c (långtidsblodsocker, mäter glykosylerat hemoglobin) Detta går att mäta
HbA1c (hemoglobin A1c) är ett mått på genomsnittlig blodsockernivå under de senaste 2-3 månaderna. Ett lågt HbA1c-resultat indikerar att blodsockernivån har varit välkontrollerad under denna period, vilket är positivt för personer med diabetes. Man får mycket variationer. Låg HBA1c är bra
Möjliga framtida behandlingar:
- Ö-transplantationer, samlar in öar av avlidna personer för att spruta in de i porta ven i lever
Men transplantationen överlever inte i lever mer än 5 år (Man försöker nu öka blodförsörjning som forskning)
- Stamceller
- Olika metoder för att tillföra kroppen insulin
Insulin molekylen kan lätt modifieras
Insulin intas subkutant eller som plåster eller insulin pumpar (En insulinpump är en medicinsk apparat som används av personer med diabetes för att leverera insulin kontinuerligt i kroppen.)
Kan vi förebygga typ 1 diabetes?
Kan vi förebygga typ 1 diabetes?
Nej
- Det är svårt att förutse vem som utvecklar diabetes
- Vid sjukdomsdebut är de flesta av patientens insulinproducerande celler redan döda.
- Vid suppression av immunförsvaret kommer även individen att bli mer infektionskänslig.
Vid symtom, då är beta celler redan döda.
Typ 2 diabetes
Typ 2 diabetes
- Patienten ofta över 40 år (fler unga drabbas varje år).
- Koppling till fetma och övervikt.
- Utgör den dominerande delen av den population som utvecklat diabetes.
- Behandlas framgångsrikt med kostråd och motion samt stödmedicin men i vissa fall även med insulin.
20 år tillbaka var man 50-60 innan man fick diabetes typ 2, nu ser man 20 åringar drabbas p.g.a. rökning, ohälsosam livsstil och fetma.
Ökad vikt —> mer insulin krävs —> beta celler utbränd —> Fetma skapar en insulin resistans
—> beta celler därför ökar sin produktion —> men insulin fungerar inte för att den räcker inte till och blir trött —> beta celler dör.
Typ 2 diabetes har idag ökat betydligt mer.
Vad orsakar typ 2 diabetes?
Vad orsakar typ 2 diabetes?
- Insulin har försämrad effekt i kroppens vävnader.
- Detta kallas insulinresistens.
- Beta-cellen tvingas öka produktionen för att möta det ökade behovet.
- Beta-cellen överarbetar och blir ”utbränd” vilket leder till insulinbrist.
Orsaker till typ 2 diabetes
- Övervikt
- Rökning
- Brist på motion
- Arv (genetisk predisposition), har inte lika stor påverkan som för typ 1 diabetes.
- Okända faktorer – t ex inflammation
Typ 2 kan blir typ 1 för att beta celler inte kan bilda insulin. Det är möjligt att personer med typ 2-diabetes kan uppleva en gradvis försämring av betacellfunktionen över tid, vilket kan leda till att de behöver insulinbehandling för att reglera blodsockernivån.
