Сложные углеводы подвергаются воздействию ферментов для того чтобы их разложить до уровня простых. Процесс этот начинается уже в полости рта где слюнная амилаза запускает расщепление крахмала и гликогена. После попадания в желудок активность слюнной амилазы быстро снижается из-за кислой среды, и дальнейшее расщепление углеводов возобновляется уже в тонком кишечнике, где включаются новые ферменты.

2. Переваривание в тонком кишечнике После того как углеводы прошли начальную обработку в ротовой полости и желудке, основная часть их расщепления происходит в тонком кишечнике. Здесь специфические ферменты окончательно разбивают оставшиеся сложные сахара на отдельные молекулы моносахаридов, подготавливая их к всасыванию.

3. Всасывание моносахаридов Глюкоза и галактоза проникают в клетки эпителия тонкого кишечника посредством переносчика SGLT1 на апикальной мембране, используя энергию натрия. Фруктоза же транспортируется через специализированный переносчик GLUT5. После этого все моносахариды покидают клетку и поступают в кровь через переносчик GLUT2 на базолатеральной мембране, обеспечивая организм топливом для жизненно важных процессов.

Всасывания клетчатки в тонком кишечнике не происходит, поскольку наши ферменты не способны её расщеплять. Однако микробиом содержит бактерии, способные частично разлагать клетчатку. Этот процесс происходит в толстом кишечнике.

Продуктами метаболизма в этом случае являются короткоцепочечные жирные кислоты: бутират, пропионат и ацетат.

Ø Бутират служит основным источником энергии для колоноцитов.

Ø Ацетат может использоваться как источник энергии, в том числе мозгом, но в большей степени он выполняет сигнальную функцию, участвуя в регуляции чувства насыщения.

Ø Пропионат используется в печени для синтеза глюкозы, но главным образом нам он интересен тем, что стимулирует выработку гормонов насыщения (PYY, GLP-1) эндокринными-L-клетками подвздошной и толстой кишки.

Ø Непереваренная клетчатка способствует формированию каловых масс и удержанию воды, что важно для нормального процесса пищеварения.

Глюкоза после попадания в воротную вену сначала проходит через клетки печени.

Гепатоциты обмениваются глюкозой с кровью через двунаправленный переносчик GLUT2, независимо от инсулина. В печени часть глюкозы запасается в виде гликогена или используется для синтеза жиров (липогенеза), а часть поступает в системный кровоток. Фруктоза и галактоза преобразуются в промежуточные метаболиты и включаются в общий обмен.

Из печени кровь поступает в общий кровоток, разнося глюкозу ко всем органам и тканям. Разные органы используют её по-разному:

• Мозг практически полностью зависит от глюкозы (через переносчики GLUT1 и GLUT3) и в покое потребляет около 20–25% всей глюкозы организма.

• Эритроциты получают энергию исключительно за счёт анаэробного гликолиза; конечный продукт — лактат.

• Сердце преимущественно использует жирные кислоты, но может активно захватывать глюкозу через GLUT4 под действием инсулина.

• Почки: мозговое вещество зависит от глюкозы.

• Скелетные мышцы используют смесь жирных кислот и глюкозы (захват через инсулин-зависимый переносчик GLUT4).

• Жировая ткань также захватывает глюкозу через GLUT4 и использует её для синтеза глицерол-3-фосфата и триглицеридов.

Одновременно с этим β-клетки поджелудочной железы напрямую реагируют на повышение уровня глюкозы в крови. Глюкоза поступает в β-клетки через инсулин-независимые переносчики (GLUT1). Внутри клетки она метаболизируется, что приводит к увеличению уровня АТФ. Это вызывает закрытие калиевых каналов, деполяризацию мембраны, открытие кальциевых каналов и поступление Ca²⁺ в клетку. В ответ происходит экзоцитоз инсулина. Таким образом, глюкоза непосредственно стимулирует его секрецию — это механизм глюкозочувствительности.

Выделившийся инсулин сначала попадает в печень через портальную вену, где разрушается до 50% гормона при первом прохождении.

Инсулин — это полипептидный гормон (белок), состоящий из 51 аминокислоты, который имеет две цепи — А и В, соединённые двумя дисульфидными мостиками.

Оставшийся инсулин поступает в системный кровоток и воздействует на мышцы, жировую ткань, печень и другие органы.

Инсулин действует в организме недолго: его период полужизни составляет примерно 3–5 минут. Основная часть разрушается в печени (до 50% при первом прохождении), значительная доля — в почках (около 30–40%), и меньшая часть — в мышцах и жировой ткани (около 10%).

Основные биологические действия гормона

Инсулин оказывает многогранное влияние на обмен веществ:

• Стимулирует захват глюкозы клетками (особенно мышечными и жировыми), способствует превращению глюкозы в гликоген (в мышцах и печени).

• Подавляет глюконеогенез в печени и усиливает синтез гликогена.

• Стимулирует липогенез — синтез жирных кислот и триглицеридов (в печени и жировой ткани); в печени способствует упаковке триглицеридов в ЛПОНП.

• Усиливает синтез белка и тормозит его распад.

• Стимулирует рост и деление клеток через сигнальные пути mTOR и MAPK.

В норме инсулин и глюкоза действуют как функциональные противоположности, и их взаимодействие поддерживает метаболическое равновесие. Инсулин ограничивает выброс глюкагона в кровь..

При метаболическом синдроме α-клетки островков Лангерганса, вырабатывающие глюкагон и расположенные практически рядом с β-клетками, секретирующими инсулин, приобретают инсулинорезистентность. Это приводит к одновременному повышению концентраций в крови как инсулина, так и глюкагона.

Глюкагон оказывает противоположные инсулину метаболические эффекты:

• Стимулирует гликогенолиз в печени — распад гликогена с высвобождением глюкозы в кровь.

• Усиливает глюконеогенез — синтез глюкозы из неуглеводных субстратов.

• Активирует липолиз в жировой ткани, повышая уровень свободных жирных кислот в крови.

• Стимулирует кетогенез в печени при дефиците углеводов.

Мозг (ГЭБ), эритроциты, плацента

Низкая аффинность ⬇️, высокая пропускная способность 🚀, двунаправленный ↔️, «сенсор» глюкозы

Кишечник, сперматозоиды

Активный транспорт ⚡ + Na⁺, против градиента

Реабсорбция глюкозы из мочи ♻️, Na⁺-зависимый

Когда инсулин попадает в кровь и доходит до клетки, он сначала «прилипает» к специальному рецептору на её поверхности. Этот рецептор — как кнопка: инсулин нажал её снаружи, и внутри клетки сразу запускается целая цепочка сигналов.

·Включение режима «запасания»

·Клетка начинает запасать энергию, увеличивается синтез гликогена, белков и жиров.

·Торможение распада жиров

·Инсулин снижает уровень cAMP, из-за чего в адипоцитах (жировых клетках) выключается фермент, расщепляющий жиры.

Когда инсулин выполнил свою работу, его комплекс с рецептором втягивается внутрь клетки. Там инсулин разрушается, а рецептор возвращается на поверхность, чтобы снова быть готовым к работе.