РЕГУЛЯЦИЯ СОДЕРЖАНИЯ САХАРА В КРОВИ
В организме существует контроль не только над водной и солевой частями плазмы, регулируется также содержание и всех остальных ее компонентов.
Плазма крови содержит константное количество белка (7%). Образуется он, главным образом, в печени и участвует в регуляции величины осмотического давления крови.
Аминокислоты и жиры переносятся кровью от пищеварительного тракта к тканям и, хотя содержание их подвержено некоторым колебаниям, все же они имеются в плазме даже при длительном полном голодании. Конечные продукты обмена — мочевина, аммиак, креатинин — удаляются почками по мере образования. Газы крови — кислород и углекислый газ — потребуют ниже специального рассмотрения. Мы не можем, однако, закончить на этом изложение вопроса о регуляции химических веществ, содержащихся в крови, — нам
предстоит остановиться еще на особенно важном и интересном случае регуляции уровня сахара в крови. Кровь должна всегда содержать определенное количество сахара, ибо именно сахар служит основным источником клеточного метаболизма. В норме глюкоза содержится в крови в количестве 0,1 г на 100 см3, причем количество это после приема богатой крахмалом пищи может на короткое время несколько увеличиться. Глюкоза начинает выводиться через почки только тогда, когда содержание ее в крови сильно
превышает норму, то есть, другими словами, только в крайних случаях почки принимают участие в регуляции уровня сахара в крови. Снижение сахара крови до половины обычного количества приводит к конвульсиям и коматозному состоянию, нередко оканчивающемуся смертью. Даже в тех случаях, когда питательные вещества не поступают в организм в течение дней или недель, мы не наблюдаем такого снижения уровня сахара.
Несмотря на отсутствие предохранительного клапана, подобного почкам, без притока извне и при постоянном потреблении во всем теле, сахар крови все же сохраняется на одном уровне.
Накопление гликогена.
Из сказанного следует один несомненный вывод: поскольку мышечные и все другие клетки тела берут глюкозу из крови, сахар должен поступать в кровь гденибудь в другом месте. Что бы вы сделали для отыскания этого источника? Прибегли бы к химическому анализу каждого органа на содержание в нем глюкозы?
Это бы разочаровало вас. Во всех клетках есть небольшой запас глюкозы, не превышающий, однако, того количества, которое в данный момент приносится кровью.
Это и неудивительно, ибо глюкоза хорошо растворима и быстро диффундирует, а потому, если бы в какой-нибудь клетке оказалось большое ее количество, оно очень скоро перешло бы в омывающую клетку кровь. Итак, мы пришли к выводу, что в организме должно происходить образование глюкозы из какого-то вещества.
Прошло почти столетие с тех пор, как великим французским физиологом Клод Бернаром (он также первым показал важность внутренней среды организма) был открыт в печени «предшественник» глюкозы. Клод Бернар показал, что в свежеудаленной печени или совсем нет глюкозы, или содержится крайне незначительное ее количество, но в печеночной ткани при ее хранении появляются большие количества сахара. Одновременно с появлением глюкозы из печени исчезает нерастворимое крахмалоподобное вещество, дающее в присутствии иода характерное коричневое окрашивание. Этот глюкозообразователь или гликоген содержится в печеночных клетках в виде нерастворимых зернышек (гранул), причем печень животного, недавно принявшего пищу, содержит значительно большее количество таких гранул.
После приема пищи содержащиеся в ней углеводы расщепляются в кишечнике до глюкозы; глюкоза проходит через слизистую оболочку кишечной стенки и попадает в кровь.
Венозная кровь, собирающаяся от кишечника, не идет прямо к сердцу, вся она проходит раньше через печень. Прямые химические анализы ясно показывают, что печень поглощает из крови избыточное количество содержащейся в ней глюкозы. Согласно анализам концентрация глюкозы в венозной крови, оттекающей от печени, ниже, чем в крови портальной вены, несущей кровь от кишечника к печени. Основная часть попавшей в печень глюкозы идет на построение гликогена и хранится в таком виде до будущего использования. Необходимость в расходовании этого запаса возникает, как только прекращается поступление глюкозы из кишечника.
Анализы крови, взятой у голодающего животного, показывают, что кровь, притекающая к печени, содержит меньше сахара, чем кровь оттекающая.
Эксперименты с удалением печени свидетельствуют, насколько в действительности важна эта постоянная подача глюкозы. Дегепатизированная (с удаленной печенью) собака вполне оправляется от такой тяжелой операции, однако уровень сахара крови у нее начинает быстро падать, и примерно через десять часов собака погибает от комы или конвульсий, если только раствор глюкозы постепенно не вводится ей в венозное русло. В действительности все это еще более сложно, так как запас гликогена, имеющийся в печени даже хорошо питавшегося индивидуума (плюс гликоген иэ других тканей, в которых он содержится в небольших концентрациях, но составляет в целом значительное количество) может обеспечить только на один или два дня весь необходимый организму сахар. И всетаки, несмотря на это, и животные, и люди переносят гораздо более длительные периоды голодания, потому что значительные количества углеводов образуются в печени из жировых запасов организма и даже из его белков. Однако оставим пока этот вопрос и рассмотрим прежде всего, каким образом поддерживается на столь константном уровне сахар крови, несмотря на все вариации в его поступлении и расходовании.
Роль инсулина. Наиболее важный фактор, регулирующий метаболизм и концентрацию глюкозы, — это гормон инсулин. Задолго до того как это вещество было открыто и очищено, случайно, во время экспериментальных исследований роли поджелудочной железы в процессах переваривания пищи обнаружилось, что у собак, лишенных этой железы, развивается диабет. История открытия такова: ученый удалил у собаки поджелудочную железу и затем, уезжая в отпуск, оставил оперированное животное на попечение своего лаборанта.
Лаборант умел внимательно наблюдать. Он заметил, что на бутылку, в которой собиралась моча собаки, начали наползать муравьи. Этот лаборант умел, кроме того, думать над тем, что видит. Так, зная, что муравьи ищут сладкое, он проверил содержание сахара в собранной моче и обнаружил большой избыток его.
Наличие же сахара в моче — важный симптом заболевания диабетом (название diabetes mellitus означает выделение из организма сладких веществ), и действительно, дальнейшие наблюдения над собакой, лишенной
поджелудочной железы, обнаружили все симптомы этой болезни.
При диабете содержание сахара в крови возрастает в два, три и более раз по сравнению с обычной концентрацией. Кроме того, большие количества сахара экскретируются почками вместе со значительными массами воды, необходимой для его выноса. Вследствие этого у животных появляется сильная жажда, и они выпивают громадное количество жидкости.
Несмотря на обильное поступление в ткани глюкозы, они ведут себя, как при голодании, обнаруживая
потерю или нарушение способности усваивать сахар. Хотя диабетичное животное делается прожорливым и поедает громадное количество пищи, оно непрестанно теряет в весе и истощается перед смертью настолько, что представляет собой как бы только собственную тень. При регулярном введении инсулина все эти симптомы исчезают, углеводный обмен возвращается к норме, и человек или животное с поврежденной поджелудочной железой и даже без нее продолжает нормальное существование. (Длительное введение инсулина может привести к жировому перерождению печени, но это уже совершенно другая проблема.) При инъекции слишком большого количества инсулина, как вы, наверное, догадываетесь, уменьшается уровень сахара крови, и если наступившая гипогликемия (снижение сахара крови) достаточно тяжела, появляются конвульсии, и наступает
коматозное состояние. Введение глюкозы быстро ликвидирует эти патологические явления. Подобное «критическое» лечение инсулином применяется теперь при некоторых видах психических заболеваний.
