혈당 조절

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1. 개요
2. 메커니즘
- 2.1. 글루카곤
- 2.2. 인슐린
3. 혈당량에 영향을 미치는 호르몬
- 3.1. 혈당을 낮추는 호르몬
- 3.2. 혈당을 높이는 호르몬
참조

1. 개요

혈당 조절은 신체의 항상성을 유지하기 위해 음성 피드백에 의해 조절되는 과정이다. 혈당 수치는 주로 췌장의 랑게르한스섬에서 분비되는 인슐린과 글루카곤의 상호 작용을 통해 조절된다. 인슐린은 혈당을 낮추는 작용을 하며, 글루카곤은 혈당을 높이는 역할을 한다. 이 외에도 아밀린, GLP-1, GIP, 소마토스타틴 등의 호르몬이 혈당 조절에 관여하며, 에피네프린, 코르티솔, 성장 호르몬, 티록신 등도 혈당 수치에 영향을 미친다. 혈당 조절의 이상은 제1형 및 제2형 당뇨병과 같은 질환을 유발할 수 있다.

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혈당 조절
혈당 조절
개요	혈당 조절은 신체의 혈당 농도를 안정적인 범위 내로 유지하는 과정임.
중요성	혈당 조절은 신체의 기관, 특히 뇌가 제대로 기능하는 데 중요함. 혈당이 너무 높거나 낮으면 혼란, 의식 불명 또는 심지어 사망과 같은 심각한 결과를 초래할 수 있음.
호르몬
주요 조절 호르몬	인슐린과 글루카곤이 혈당 조절의 주요 호르몬임.
인슐린	인슐린은 혈당을 낮추는 작용을 함. 혈액에서 포도당을 제거하여 세포가 에너지를 위해 사용하거나 간과 근육에 글리코겐으로 저장하도록 촉진함.
글루카곤	글루카곤은 혈당을 높이는 작용을 함. 간에서 글리코겐을 포도당으로 분해하도록 자극하여 혈액으로 방출함.
기타 호르몬	혈당 조절에 영향을 미치는 다른 호르몬으로는 아드레날린, 코르티솔, 성장 호르몬, 소마토스타틴, 인크레틴 등이 있음.
아드레날린	아드레날린은 스트레스 상황에서 혈당을 빠르게 높임.
코르티솔	코르티솔은 장기간 스트레스 상황에서 혈당을 높임.
성장 호르몬	성장 호르몬은 혈당을 높이는 작용을 함.
소마토스타틴	소마토스타틴은 인슐린과 글루카곤의 분비를 억제하여 혈당을 조절함.
인크레틴	인크레틴은 식사 후 인슐린 분비를 촉진하고 글루카곤 분비를 억제하여 혈당을 조절함.
조절 기전
신경계	자율신경계는 혈당 조절에 관여함. 교감신경은 혈당을 높이고, 부교감신경은 혈당을 낮춤.
간	간은 혈당 조절의 핵심 기관임. 혈당이 높으면 포도당을 글리코겐으로 저장하고, 혈당이 낮으면 글리코겐을 포도당으로 분해하여 혈액으로 방출함.
신장	신장은 혈당을 여과하고 재흡수하는 역할을 함. 혈당이 너무 높으면 소변으로 배출함.
췌장	췌장은 인슐린과 글루카곤을 분비하여 혈당을 조절함.
혈당 불균형
고혈당	고혈당은 혈당이 정상 범위보다 높은 상태임. 당뇨병의 주요 특징이며, 장기간 지속되면 심혈관 질환, 신장 질환, 신경 손상 등의 합병증을 유발할 수 있음.
저혈당	저혈당은 혈당이 정상 범위보다 낮은 상태임. 인슐린 과다 투여, 식사 거르기, 과도한 운동 등으로 발생할 수 있으며, 심하면 의식 불명 또는 사망에 이를 수 있음.

2. 메커니즘

혈당량은 신체의 균형을 유지하기 위해 음성 피드백으로 조절된다.^[10]^[11]^[12]^[13] 혈당량은 많은 조직에서 감지되지만 이자의 랑게르한스섬 세포가 가장 잘 알려져 있고, 또한 가장 중요하다.

평평한 선은 최적의 혈당 수치(즉, 항상성 설정점)이다. 혈당 수치는 기능적으로 반대되는 두 호르몬인 글루카곤과 인슐린 사이의 줄다리기로 균형을 이룬다.

과립 도킹은 제2형 당뇨병에서 제대로 작동하지 않는 인슐린 분비의 중요한 포도당 의존적 단계이다.^[6]

2. 1. 글루카곤

혈당량이 위험할 정도로 낮은 수치로 떨어지면(예: 매우 심한 운동을 하거나 장기간 음식 섭취가 부족할 때) 이자의 α 세포에서 글루카곤이 분비된다. 글루카곤은 혈액을 통해 간으로 이동하여 간세포 표면의 글루카곤 수용체와 결합하여 세포 내부에 저장된 글리코젠을 포도당으로 분해하도록 자극한다. 이 과정을 글리코젠 분해라고 한다. 세포는 포도당을 혈류로 방출하여 혈당량을 높인다. 저혈당 상태인 저혈당증은 포도당이나 탄수화물 식품을 섭취하거나 투여하여 혈당량을 정상으로 회복시켜 치료한다. 균형 잡힌 식사를 통해 자가 진단하고 경구로 자가 치료하는 경우가 많다. 더 심한 상황에서는 글루카곤을 주사하거나 주입하여 치료한다.

2. 2. 인슐린

글리코젠의 포도당으로의 전환이나 음식물의 소화로 인해 혈당량이 상승하면 이자의 랑게르한스섬의 β 세포에서 인슐린이 방출된다. 인슐린은 간에서 더 많은 포도당을 글리코젠으로 전환하게 하고(이 과정을 글리코젠 합성이라고 함), 체세포(주로 근육 세포 및 지방 조직 세포)의 약 2/3가 GLUT4 수송체를 통해 혈액으로부터 포도당을 흡수하도록 하여 혈당을 감소시킨다. 인슐린이 세포 표면 수용체에 결합하면 GLUT4 수송체를 포함하는 소포가 원형질막으로 와서 세포 내 섭취에 의해 융합되어 포도당이 세포 안으로 촉진 확산될 수 있도록 한다. 포도당이 세포로 들어가자마자 농도 기울기를 유지하기 위해 포도당이 포도당 6-인산으로 인산화되기 때문에 포도당이 계속해서 세포 안으로 들어갈 수 있게 된다.^[15] 인슐린은 또한 여러 다른 신체 시스템에 신호를 제공하며 사람의 대사 조절에 있어서 주요 조절자이다.

제1형 당뇨병은 인슐린의 생산이 불충분하거나 생산되지 않아 발생하는 반면, 제2형 당뇨병은 주로 신체 조직에서 인슐린에 대한 반응 감소(인슐린 저항성)로 인해 발생한다. 두 가지 유형의 당뇨병들은 모두 치료하지 않으면 혈액에 너무 많은 포도당이 존재하게 되고(고혈당증), 여러 가지 합병증을 유발하게 된다. 또한 당뇨병 환자에서 충분한 음식물의 섭취 없이 인슐린의 수치가 높거나 또는 운동을 많이 하게 되면 저혈당증이 발생할 수 있다.

3. 혈당량에 영향을 미치는 호르몬

혈당 수치는 신체를 균형 상태로 유지하기 위해 음성 피드백에 의해 조절된다.^[2]^[3]^[4]^[5] 혈액 내 포도당 수치는 많은 조직에서 모니터링되지만, 췌도의 세포가 가장 잘 이해되고 중요하게 작용한다.

과립 도킹은 인간 인슐린 분비에서 중요한 포도당 의존적 단계이며, 제2형 당뇨병에서는 제대로 작동하지 않는다.^[6]

호르몬	기원하는 조직	혈당에 미치는 영향
인슐린	이자의 β 세포	혈당을 낮춘다.
아밀린^[9]	이자의 β 세포	혈당을 낮춘다.
글루카곤 유사 펩타이드-1^[9]	장의 L 세포	혈당을 낮춘다.
위 억제 폴리펩타이드	장의 K 세포	혈당을 낮춘다.
글루카곤	이자의 α 세포	혈당을 높인다.
아스프로신^[16]	백색지방조직	혈당을 높인다.
소마토스타틴	이자의 δ 세포	혈당을 낮춘다.
에피네프린	부신속질	혈당을 높인다.
코르티솔	부신겉질	혈당을 높인다.
부신겉질 자극 호르몬 (ACTH)	뇌하수체 전엽	혈당을 높인다.
성장 호르몬	뇌하수체 전엽	혈당을 높인다.
티록신	갑상샘	혈당을 높인다.

3. 1. 혈당을 낮추는 호르몬

인슐린은 이자의 β 세포에서 분비되는 호르몬으로, 포도당이 세포 내로 흡수되는 것을 촉진하고 글리코젠 합성을 촉진하여 혈당을 낮춘다.^[9] 인슐린이 세포 표면의 수용체에 결합하면 GLUT4 수송체를 포함하는 소포가 세포막으로 이동, 엔도사이토시스 과정을 통해 융합되어 세포 내로의 촉진 확산을 가능하게 한다. 포도당은 세포에 들어가자마자 농도 기울기를 유지하기 위해 glucose-6-phosphate로 인산화되어 계속 세포로 들어갈 수 있게 된다.^[7]

아밀린은 이자의 β 세포에서 분비되는 호르몬으로, 식후 글루카곤 분비를 억제하고 위 배출을 늦추며 포만감을 증진시켜 혈당을 낮춘다.^[9]

글루카곤 유사 펩타이드-1(GLP-1)은 장의 L 세포에서 분비되는 호르몬으로, 인슐린 분비를 촉진하고 글루카곤 분비를 억제하며 위 배출을 늦추고 포만감을 증진시켜 혈당을 낮춘다.^[9]

위 억제 폴리펩타이드(GIP)는 장의 K 세포에서 분비되는 호르몬으로, 인슐린 분비를 촉진하고 β 세포를 보호하여 혈당을 낮춘다.

소마토스타틴은 이자의 δ 세포에서 분비되는 호르몬으로, 글루카곤 및 인슐린 분비를 억제(국소적 작용)하고 소화 과정을 조절하여 혈당을 낮춘다.

호르몬	기원하는 조직	대사 효과	혈당에 미치는 영향
인슐린	이자의 β 세포	1) 포도당이 세포로 들어가는 것을 촉진한다. 2) 포도당을 글리코젠으로 저장하거나 포도당을 지방산으로 전환하는 것을 촉진한다. 3) 지방산과 단백질의 합성을 촉진한다. 4) 단백질이 아미노산으로, 지방 조직에서 트라이글리세라이드가 유리 지방산으로 분해되는 것을 억제한다.	혈당을 낮춘다.
아밀린^[9]	이자의 β 세포	1) 식후의 글루카곤의 분비를 억제한다. 2) 위의 배출을 늦춘다. 3) 음식물의 섭취를 감소시킨다.	혈당을 낮춘다.
글루카곤 유사 펩타이드-1^[9]	장의 L 세포	1) 포도당 의존성 인슐린 분비를 향상시킨다. 2) 식후 글루카곤의 분비를 억제한다. 3) 위의 배출을 늦춘다. 4) 음식물의 섭취를 감소시킨다(음식물이 장에 있는 동안에만 작동).	혈당을 낮춘다.
위 억제 폴리펩타이드	장의 K 세포	1) 인슐린의 분비를 유도한다. 2) 이자의 β 세포의 세포사멸을 억제하고 증식을 촉진한다. 3) 글루카곤의 분비 및 지방의 축적을 촉진한다.	혈당을 낮춘다.
소마토스타틴	이자의 δ 세포	1) α 세포에서 글루카곤의 방출을 억제한다(국소적으로 작용). 2) 인슐린, 뇌하수체 자극 호르몬, 가스트린, 세크레틴의 방출을 억제한다. 3) 다른 호르몬(가스트린 및 히스타민)의 분비를 억제하여 위산의 생성을 감소시켜 소화 과정을 느리게 한다.	혈당을 낮춘다.

3. 2. 혈당을 높이는 호르몬

호르몬	대사 효과	혈당에 미치는 영향
글루카곤	글리코젠 분해, 포도당신생합성 촉진	혈당 상승
아스프로신^[16]	간에서 포도당 방출 촉진	혈당 상승
에피네프린(아드레날린)	글리코젠 분해 촉진, 지방 조직에서 지방산 방출 촉진	혈당 상승
코르티솔	포도당신생합성 촉진, 인슐린 길항작용	혈당 상승
부신겉질 자극 호르몬 (ACTH)	코르티솔 분비 촉진, 지방 조직에서 지방산 방출 촉진	혈당 상승
성장 호르몬	인슐린 길항작용	혈당 상승
티록신	글리코젠 분해 촉진, 장에서 당 흡수 촉진	혈당 상승

참조

_[1] 논문 Glucose metabolism and regulation: Beyond insulin and glucagon
_[2] 논문 Coefficients of normal blood glucose regulation. 1961-09
_[3] 논문 Homeostasis model assessment: insulin resistance and beta-cell function from fasting plasma glucose and insulin concentrations in man. 1985-07
_[4] 논문 Origins and History of the Minimal Model of Glucose Regulation. 2020
_[5] 논문 SPINA Carb: a simple mathematical model supporting fast in-vivo estimation of insulin sensitivity and beta cell function. 2022-10-21
_[6] 논문 Glucose-Dependent Granule Docking Limits Insulin Secretion and Is Decreased in Human Type 2 Diabetes 2018-02-06
_[7] 웹사이트 Regulation of Glucose by Insulin http://scienceray.co[...] 2011-07-16
_[8] 논문 Asprosin, a Fasting-Induced Glucogenic Protein Hormone 2016-04
_[9] 논문 Glucose metabolism and regulation: Beyond insulin and glucagon http://spectrum.diab[...] 2016-12-07
_[10] 논문 Coefficients of normal blood glucose regulation. https://archive.org/[...] 1961-09
_[11] 논문 Homeostasis model assessment: insulin resistance and beta-cell function from fasting plasma glucose and insulin concentrations in man. https://archive.org/[...] 1985-07
_[12] 논문 Origins and History of the Minimal Model of Glucose Regulation. 2020
_[13] 논문 SPINA Carb: a simple mathematical model supporting fast in-vivo estimation of insulin sensitivity and beta cell function. 2022-10-21
_[14] 논문 Glucose-Dependent Granule Docking Limits Insulin Secretion and Is Decreased in Human Type 2 Diabetes https://www.cell.com[...] 2018-02-06
_[15] 웹사이트 Regulation of Glucose by Insulin http://scienceray.co[...] 2011-07-16
_[16] 논문 Asprosin, a Fasting-Induced Glucogenic Protein Hormone 2016-04