꼭 알아야 하는 포도당 대사에 대하여~

혈당 조절의 생리학은 포도당을 일정한 농도로 유지하기 위해서 간헐적으로 외부에서 유입되는 영양물질에 반응할 수 있는 기구가 필요합니다. 즉, 영양분이 공급되는 동안에는 에너지 저장 과정이 활성화되어야 하며 영양분의 공급이 중단되는 동안에는 저장된 에너지 방출 과정의 활성화가 필요합니다. 따라서 건강한 성인에게서는 반유동적 계 내에서 혈중 포도당 농도가 포도당 생산과 포도당 이용 사이의 균형을 통하여 약 70mg/dl 와 150mg/dl 사이에서 유지되고 있습니다. 식사 후 혈중 포도당 농도는 식사량, 음식물의 조성, 식사한 시간대에 영향을 받습니다. 인슐린은 혈중 포도당의 항상성 유지에 중요한 조절자로서 음식물 섭취 후 포도당과 incretin의 증가는 인슐린 분비를 자극합니다. 인슐린은 간에서의 포도당 농도는 식사량, 음식물의 조성, 식사한 시간대에 영향을 받습니다. 인슐린은 혈중 포도당의 항상성 유지에 중요한 조절자로서 음식물 섭취 후 포도당과 incretin의 증가는 인슐린 분비를 자극합니다. 인슐린은 간에서의 포도당 생산을 60~70%까지 억제하며 포도당 이용을 자극합니다. 식사 후 증가한 인슐린은 당원 생성효소의 자극과 포스포릴라아제의 억제를 통하여 당원 합성을 증가시키며 분 비형의 아미노산, 유리 지방산 그리고 케톤체 등 당 신생 작용에 관여하는 전구물질들의 농도를 저하합니다. 

 

 

 

음식물 흡수 후 상태에서의 혈당 조절은 식사 후 4~5시간이 지나면 혈중 포도당 농도는 80~90mg/dl 정도에 이르며 포도당 이용률과 생산율은 약 2mg/kg/min이 됩니다. 포도당 생산의 주된 기전은 간에서의 당원 분해 작용에 의한 것이 약 70~80% 정도이며 당 신생 작용에 의한 것이 약 20~25% 정도로 공복 시간이 8시간 이상 계속된 후 당원 형태로 간에 저장된 포도당 량은 약 40~50g 정도 됩니다. 만일 포도당 이용률이 1.5mg/kg/min 정도 된다고 가정하면 당원 저장은 24~36시간 후에는 고갈되게 됩니다. 음식물 흡수된 상태에서 글루카곤은 당원 분해와 당 신생 작용을 증가시키고 해당 작용을 억제함으로써 당 신생을 자극하고 당원 포스포릴라아제를 활성화하며 당원 생성 효소는 비활성화하지만 간의 포도당 흡수에는 직접 관여하지 않는 것으로 알려졌습니다. 카테콜아민의 기저 농도는 이 상태에서 포도당 항상성에 관여하지 않는 것으로 보이나, 코티졸은 정상적인 당원 합성 및 글루카곤과 에피네프린에 의한 포도당 생산의 가속화에 관여하므로 포도당 대사에 관계하며 또한 인슐린 작용에 대항하므로써 당 신생, 지방 분해, 케톤체 형성 및 단백질 분해를 가속화하 포도당 이용을 감소시키는 것으로 알려져 있습니다. 당원은 포도당의 저장형이며 포도당의 중합체로서 간과 골격근에 저장되어 있습니다. 근육 내에서의 당원 분해는 유산을 생성하게 되고 이 유산은 간으로 이동된 후 당 신생 과정으로 들어가게 합니다. 간에서만 유리 포도당을 생성할 수 있는 효소들이 있습니다. 당원 분해에는 몇몇 효소들의 활성화가 필요하며 글루카곤의 에피네프린에 의해서 활성화되고 인슐린에 의해 억제되는 포스포릴라아제는 당원 분자의 비 환원성 말단으로부터 포도당 순차적으로 제거하는 반응을 촉매합니다. 공복시간이 수일 단 계속되면 혈중 포도당 농도는 45~60mg/dl로 저하되고 이 수치는 수주한 지속될 수 있으며 포도당 이용률은 약 1mg/kg/min으로 감소한 후 일정하게 유지됩니다. 이 기간에 혈중 유리 지방산과 케톤체의 농도는 증가하게 되며 근육 및 뇌에서의 에너지원으로 기여하게 됩니다. 또한 케톤체들은 신경조직들의 에너지원으로서 포도당을 대신하게 되어 뇌에서의 포도당 흡수를 감소시킵니다. 당 신생은 비 탄수화물계 전구물들 등으로부터 새로운 포도당이 만들어지는 과정으로 당원이 고갈된 후 포도당 생산을 유지하게 됩니다. 당 시생 작용에 관여하는 여러 기질의 상대적인 기여도는 유산과 피루부산이 60%, 글리세롤 13%, 아미노산이 29% 정도 관여합니다. 지방 조직은 글리세롤의 공급원이 됩니다. 골격근은 당 신생 과정에 가장 중요한 아미노산계 기질로서 알라닌과 글루타민의 공급원이며 알라닌에 의한 당 신생 작용은 공복 시간이 48시간 이상 지속될 때 100%까지 증가하지만 더 이상 계속될 때 알라닌의 기여도는 감소합니다. 반면 유산 농도는 공복 시간이 지속되어도 일정하여 약 50% 정도로 기여하게 됩니다. 당 신생 과정에 관여하는 적절한 전구물들이 있어도 세포의 산화, 환원 상태의 변화에 의해 당 신생 과정에 관여하는 효소들이 방해받아 당 신생 작용이 억제될 수 있습니다.