Fysiologie: Glucoseregulatie

Fysiologie: Glucoseregulatie

Pancreas

De pancreas (alvleesklier) is een klier met zowel een exocriene als een endocriene functie. De exocriene functie is belangrijk voor de spijsvertering. De endocriene functie is van belang voor de glucose homeostase, die we hier in detail zullen behandelen.  

De pancreas ligt in de buikholte achter de maag en twaalfvingerige darm. Een volwassen alvleesklier is 12 tot 15 cm lang en bestaat uit 3 delen: een caput (hoofd), een corpus (lichaam) en een cauda (staart). 


In de alvleesklier bevinden zich klompjes cellen, de eilandjes van Langerhans, die de hormonen insuline en glucagon produceren. Deze hormonen worden rechtstreeks afgegeven aan het bloed.

Vraag 1:

  • Regulatie van de glucose homeostase
  • Regulatie van de spijsvertering
  • Regulatie van de bloeddruk
  • Regulatie van de osmolariteit
Wat voor functie(s) hebben de hormonen die geproduceerd worden door de eilandjes van Langerhans? 

Glucose homeostase

De beschikbaarheid van glucose in het lichaam staat onder invloed van twee hormonen: insuline en glucagon

Insuline stimuleert de opname van glucose uit het bloed in de vet- en spiercellen. Insuline bewerkstelligt dit door de glucose transporter GLUT-4 tot expressie te brengen op de celmembraan. In de vet- en spiercellen kan glucose opgeslagen worden als glycogeen. Dit proces, van glucose tot glycogeen, wordt glycogenese genoemd. Het grootste effect van insuline is dus het verlagen van de bloed glucose concentratie. 

Glucagon stimuleert de afgifte van glucose aan het bloed uit de opslag van het lichaam.  Dit is nodig aangezien er vier tot acht uur na een maaltijd geen glucose meer wordt opgenomen uit de darm. Het lichaam is dan afhankelijk van zijn eigen voorraad. Deze kan op twee manieren worden aangesproken. De eerste manier is glycogenolyse, de afbraak van glycogeen tot glucose in lever en spieren. De tweede manier is gluconeogenese, de synthese  van glucose in de lever uit aminozuren, glycerol en melkzuur. Het grootste effect van glucagon is dus het verhogen van de bloed glucose concentratie.

Vraag 2:

  • Glycogenese
  • Glycogenolyse
  • Gluconeogenese

Hoe wordt het proces genoemd waarbij glucose omgezet wordt in glycogeen?

Insuline productie

Insuline wordt in de bètacellen van de eilandjes van Langerhans geproduceerd als pre-pro-insuline. Door specifieke enzymen wordt dit geknipt in  insuline en C-peptide. Insuline en het C-peptide worden opgeslagen in granula in de bètacellen en gelijktijdig uitgescheiden door exocytose. De concentratie C-peptide vormt daarom een goede weerspiegeling van de endogene insulineconcentratie in het lichaam.

Insuline secretie

 

Wanneer voedsel in het spijsverteringsstelsel komt, maakt de pancreas (alvleesklier) al insuline aan en wordt de glucagonaanmaak geremd. Dit effect treedt op, omdat het spijsverteringsstelsel incretine aanmaakt zodra er voedsel in terecht komt. Incretine stimuleert de pancreas tot het maken van insuline en remt de pancreas om glucagon te maken. Wanneer de koolhydraten in het voedsel verder worden verteerd tot glucose en het glucose wordt opgenomen, stijgt de bloedglucosespiegel. Receptoren in de pancreas nemen de verhoogde bloedglucosespiegel waar en stimuleren de beta-cellen van de eilandjes van Langerhans tot het maken van insuline. Insuline verlaagt de bloedglucosespiegel door de cellen van het lichaam glucose op te laten nemen. Het proces gaat als volgt:

Als reactie op een hoge bloedglucosespiegel maken de beta-cellen van de eilandjes van Langerhans insuline aan. Insuline bindt aan insulinereceptoren aan cellen. De cel stimuleert vervolgens het transport van glucosetransporter GLUT-4 naar het celmembraan. GLUT-4 haalt glucose uit het bloed en slaat het op in de cel

Insuline stimuleert niet alleen de cel om glucose op te slaan, maar heeft nog meer anabole (opbouwende) effecten. Andere anabole effecten van insuline zijn: Het vergroten van de glycogeenvoorraad door glucose in de glycogeenvoorraad vast te leggen. Wanneer deze glycogeenvoorraad gevuld is, stimuleert insuline de aanmaak van vetzuren uit glucose (stimuleert de vetopbouw). De aanmaak van vetzuren uit glucose verloopt volgens de volgende stappen:

1.Het opbouwen van vetzuren uit acetylCoA en het opbouwen van glycerol

2.Het koppelen van vetzuren aan glycerol. Dit wordt lipogenese genoemd en is de vetopbouw en –opslag

 

Insuline secretie

Het uitscheiden van insuline kan verdeeld worden in twee fasen:
1) Acute fase: deze fase duurt 2 tot 5 minuten en is een snelle reactie op de plotselinge verhoging van de glucoseconcentratie in het bloed na een maaltijd. De insuline die tijdens deze fase wordt uitgescheiden komt uit de secretiegranula die al waren opgeslagen in het cytosol van de bètacel.
2) Chronische fase: deze fase duurt zolang nodig is: totdat de glucoseconcentratie weer normaal is. Tijdens deze tweede fase wordt voornamelijk insuline uitgescheiden dat opnieuw is gesynthetiseerd.


 

Vraag 3:

  • Als de bloedglucose concentratie hoog is, wordt de GLUT-4 transporter actief
  • Verhoogde ATP concentraties openen ATP-afhankelijke kaliumkanalen
  • Als de calcium concentratie in de cel stijgt, zal de b├Ętacel insuline uitscheiden

Welke stelling is onjuist?

Vraag 4:

  • Acute fase
  • Chronische fase
  • In beide fasen is de concentratie even hoog

In welke fase na de maaltijd is de insuline concentratie het hoogst?

Glucagon

Glucagon wordt in de alfacellen van de eilandje van Langerhans geproduceerd. Glucagon heeft exact de tegenovergestelde werking van insuline en wordt uitgescheiden zodra de glucoseconcentratie daalt. 

Darmhormonen

Wanneer glucose opgenomen wordt in de darm door de glucose transporter SLGT, worden de darmhormonen glucagon-like peptide-1 (GLP-1) en gastric inhibitory polypeptide (GIP) getriggerd. GIP en GLP-1 spelen een belangrijke rol bij de acute fase van insuline secretie. Ze zorgen ervoor dat de afgifte van insuline alvast gestimuleerd wordt, voordat er een hoge bloedconcentratie is bereikt. Daarnaast remmen ze ook de afgifte van glucagon. 

Het effect van GIP en GLP-1 op de insuline-uitscheiding is alleen aanwezig als de glucose in het bloed verhoogd is. Er is daarom een laag risico op een hypoglykemie bij gebruik van GIP of GLP-1 modulerende medicatie. Dit principe is uiterst interessant bij behandeling van diabetespatiënten, omdat de suiker wel omlaag gaat, maar niet te laag zal worden. Op dit moment zijn er alleen geneesmiddelen geregistreerd die gebaseerd zijn op het hormoon GLP-1. Er zijn de zogenaamde GLP-1 receptor agonisten en de DPP-4 remmers. De GLP-1 receptor agonisten zijn direct gebaseerd op het hormoon GLP-1 en zijn resistent voor de afbraak door DPP-4. Hierdoor blijven de GLP-1 spiegels langer hoog. De DPP-4 remmers remmen het hormoon DPP-4, waardoor het lichaamseigen GLP-1 langer hoger blijft in het bloed.
 

 

 

Vraag 5:

  • Ze stimuleren insuline secretie en remmen de secretie van glucagon
  • Ze stimuleren insuline en glucagon secretie
  • Ze remmen insuline secretie en stimuleren de secretie van glucagon
  • Ze remmen insuline en glucagon secretie

Welk effect hebben de darmhormonen GLP-1 en GIP?

Andere hormonen

Naast insuline en glucagon zijn er ook nog andere hormonen die een kleinere rol spelen in de glucose homeostase. 

Glucocorticoïden, zie e-learning 'Fysiologie van de bijnier'

Adrenaline is ook een stresshormoon (geproduceerd door de bijnier) dat de glycogenolyse stimuleert, waardoor de bloed glucose concentratie zal stijgen.

Groeihormoon, zie e-learning 'Groeihormoon en IGF-1'

Vraag 6:

  • Verlagen van de bloedglucose concentratie
  • Verhogen van de bloedglucose concentratie

Wat is het effect van adrenaline en cortisol op de glucose homeostase?