De glucosehuishouding

Om te kunnen functioneren, heeft het lichaam brandstoffen nodig als bron van energie. Een belangrijke brandstof zijn suikers, waar glucose uit wordt vrijgemaakt. Hoewel de inname van suikers met pieken plaatsvindt (bij iedere maaltijd), zorgt het lichaam ervoor dat de toevoer van glucose naar de organen de gehele dag constant blijft. Als de regulatie van de glucosehuishouding verstoord raakt, ontstaat er suikerziekte, ofwel diabetes.

Glucose

• De bron van glucose
• Verwerking van glucose
• Energieproductie uit glucose
• Regulatie van de glucosespiegel
• Diabetes mellitus

De bron van glucose

In rust is glucose de belangrijkste energiebron. Het lichaam verkrijgt glucose hoofdzakelijk in de vorm van koolhydraten. Dit zijn moleculen die bestaan uit één of meerdere aan elkaar gekoppelde suikermoleculen, waaronder glucose. Zetmeel, dat onder meer voorkomt in brood, bestaat uit een lange keten van glucosemoleculen. In het spijsverteringskanaal zorgen enzymen voor de splitsing van de suikerketens (polysacchariden) in kleinere eenheden, totdat er monosacchariden worden verkregen. Deze worden opgenomen in het bloed.

Verwerking van glucose

Het bloedglucose komt als eerst terecht in de lever, het orgaan dat een 'poortfunctie' vervuld. Dat wat de rest van het lichaam aan glucose nodig heeft wordt weer afgegeven aan de bloedstroom; het overige wordt opgeslagen in de vorm van glycogeen: aan elkaar gekoppelde glucosemoleculen. Als de glycogeenvoorraad verzadigd is, wordt het overschot aan glucose omgezet in vet (lipogenese). De omzetting van glucosemoleculen vindt plaats via glycolyse; terugvorming van glucose wordt gluconeogenese genoemd. Zowel glycogeen als vetten en eiwitten kunnen dienen als substraat voor de gluconeogenese.

Energieproductie uit glucose

Bijna alle lichaamscellen gebruiken glucose als energiebron. De omzetting naar energie vindt in enkele stappen plaats:

• Via het proces van glycolyse wordt glucose omgezet in pyruvaat.
• Vervolgens wordt er uit pyruvaat acetyl-CoA gevormd, welke stof terechtkomt in de zogenoemde citroenzuurcyclus (ook wel TCA-cyclus genoemd): een cyclische keten van reacties waarbij de co-enzymen NADH en FADH2 worden geproduceerd.
• Deze co-enzymen worden geoxideerd (staan elektronen af). De energie die hierbij ontstaat, maakt de omzetting van de stof ADP in ATP mogelijk.
• ATP is de stof die, door middel van splitsing in ADP en P, de energie voor chemische reacties in het lichaam levert.

Naast de lever zijn ook spieren in staat tot glycogenese (de productie van glycogeen). Dit stelt spieren in staat om intensieve inspanning te verrichten. Als ze samentrekken, worden de bloedvaten namelijk samengedrukt, waardoor zij niet langer glucose kunnen aanvoeren. De glycogeenvoorraad zorgt dan voor de aanlevering van glucose. Aangezien er ook geen zuurstofvoorziening meer is, vindt de ATP-productie via anaërobe verbranding plaats. Hierbij ontstaat als bijproduct lactaat (ook wel melkzuur genoemd). De samendrukking van de bloedvaten voorkomt tevens dat het lactaat wordt afgevoerd. Ophoping van deze stof in de spier is de oorzaak van het gevoel van verzuring.

Regulatie van de glucosespiegel

Het evenwicht tussen glucoseproductie (gluconeogenese) en glucose-omzetting wordt bepaald door de concentratieverhouding van twee hormonen: glucagon zet aan tot de vorming van glucose, terwijl insuline deze remt. Beide hormonen worden door de alvleesklier geproduceerd.

De afgifte van insuline wordt gestimuleerd door factoren die samenhangen met een actieve spijsvertering, zoals een verhoogde glucoseconcentratie (meer dan 5,6 mmol/L) en activiteit van het parasympathische zenuwstelsel. Glucagonafgifte daarentegen wordt gestimuleerd door een verlaagde glucosespiegel (minder dan 5,6 mmol/L).

Diabetes mellitus

Suikerziekte (diabetes mellitus) wordt gekenmerkt door een abnormaal hoge glucosespiegel. Er wordt onderscheid gemaakt in twee typen diabetes mellitus.

Type I:

Bij type I diabetes is er sprake van een auto-immuunziekte, waarbij het lichaam de insulineproducerende alvleeskliercellen als lichaamsvreemd beschouwt en vernietigt. Dit resulteert in een insulinetekort, waardoor verhoogde glucoseconcentraties niet kunnen worden gecorrigeerd. Het gebrek aan insuline brengt diverse complicaties met zich mee:

• Doordat glucose niet meer als energiebron kan worden toegepast, moeten de eiwit- en vetreserves hiervoor worden gebruikt. Dit resulteert onder meer in afbraak van spieren. Ook levert de omzetting van vetten ketolichamen als bijproduct, die verzuring van het bloed veroorzaken (ketoacidose);
• Het verzadigingscentrum in de hersenen, dat afhankelijk is van insuline, interpreteert het insulinegebrek als verhongering. Dit heeft excessief eetgedrag (polyfagie tot gevolg;
• De hoge concentratie glucose in het bloed overstijgt het vermogen van de nieren om de voorurine glucosevrij te houden. Via het proces van osmose verplaatst water zich van het bloed naar de voorurine om gelijkheid van concentraties te bewerkstelligen, met als gevolg dat het lichaam te veel vocht verliest (dehydratie). De persoon zal dit proberen te compenseren door veel te drinken (polydipsie);
• De dehydratie heeft als gevolg dat de bloeddruk daalt. Om de bloedvoorziening naar de vitale organen op peil te houden, vindt vernauwing (vasoconstrictie) van de perifere bloedvaten plaats. Dit heeft onder meer als gevolg dat de nieren minder in staat zijn om de ketoacidose tegen te gaan.

Diabetes mellitus type I kan worden behandeld met insuline-injecties: door op de juiste momenten insuline in het bloed te brengen (dus bij een maaltijd), wordt de falende functie van de alvleesklier gecompenseerd.

Type II:

Diabetes mellitus van het tweede type houdt in dat er resistentie tegen insuline is ontstaan. Dit kan verscheidene oorzaken hebben:

• Inadequate productie van insuline;
• Inadequate afgifte van insuline aan het bloed;
• Inadequate weefselrespons.

Doordat insuline wel aanwezig is, zijn de symptomen niet zo ernstig als bij diabetes type I. De behandelingsopties zijn als volgt:

• Diabetes mellitus type II is vaak een gevolg van overgewicht. Gewichtsverlies kan de insulineresistentie verhelpen;
• Lichamelijke activiteit gaat gepaard met een insuline-onafhankelijke opname van glucose door spieren. Hierdoor neemt de glucoseconcentratie in het bloed af;
• Er bestaan diverse medicijnen tegen diabetes mellitus type II. 1) Medicijnen die de alvleesklier aanzetten tot insulineproductie; 2) Medicijnen die de opname van koolhydraten uit de darmen vertragen; 3) Medicijnen die de afgifte van glucose door de lever vertragen; 4) Medicijnen die de insulinegevoeligheid van weefsels vergroot.

Diabetes type II wordt ook wel een "welvaartsziekte" genoemd. Het is vaak een gevolg van ongezond eetgedrag en een inactieve levensstijl, die typerend is voor de westerse wereld. Wanneer type II diabetes bovendien gepaard gaat met atherosclerose en een hoge bloeddruk, wordt gesproken van het metabool syndroom. Patiënten met deze aandoening hebben een sterk verhoogd risico op ernstige cardiovasculaire complicaties, zoals een infarct, maar ook op kanker.

Lees verder

• Biologie van de menstruatiecyclus
• Regulatie van de bloeddruk
• Regulatie van de lichaamstemperatuur
• Regulatie van honger en dorst