Сколько глюкозы нужно для работы мозга. Продукты полезные для головного мозга и нервной системы

Глюкоза - это один из наиболее распространенных углеводов. Она считается основным источником энергии. В ней содержится гораздо меньше калорий по сравнению с жирами, причем усваивается она на порядок быстрее. Поэтому людям, следящим за своим здоровьем, не помешает запомнить, где содержится глюкоза. Список продуктов будем представлен в сегодняшней статье.

Важные полезные свойства

Данное вещество производится человеческим организмом. Оно представляет собой одну из модификаций сахара, образующуюся в результате расщепления пищи. Вещество синтезируется из попадающих в организм жиров, протеинов и углеводов, а затем попадает в кровь и превращается в энергию, необходимую для обеспечения нормальной жизнедеятельности.

Тем, кто хочет понять, где содержится больше всего глюкозы, будет интересно узнать, что она играет очень важную роль в обеспечении нормального и бесперебойного функционирования человеческого организма. Вещество принимает активное участие в большинстве обменных процессов, стимулирует работу сердечно-сосудистой системы и питает клетки головного мозга. Кроме того, оно способствует притуплению чувства голода, снятию стресса и нормализации деятельности нервной системы. Входит в состав многих препаратов, успешно использующихся для лечения разных заболеваний.

Основные признаки недостатка содержания глюкозы

Следует отметить, что дефицит данного вещества может быть спровоцирован длительным голоданием, недоеданием, нездоровыми диетами и некоторыми болезнями. Тем, кто пытается понять, где содержится глюкоза, следует запомнить, что ее недостаток может привести к серьезным проблемам со здоровьем. Признаки гипогликемии могут проявляться в течение всего дня. Причем многие люди не обращают на это должного внимания.

К основным симптомам нехватки данного моносахарида можно причислить апатию, слабость, дрожь, повышенное потоотделение, раздражительность и сонливость. Нередко гипогликемия сопровождается постоянным ощущением усталости, регулярными головными болями, двоением в глазах, снижением остроты зрения и учащенным сердцебиением.

Противопоказания

Прежде чем рассказать, где содержится много глюкозы, следует отметить, что ее переизбыток может привести к нежелательным последствиям. Людям преклонного возраста необходимо контролировать потребление продуктов с повышенной концентрацией данного вещества. В процессе старения в организме происходит нарушение метаболизма. Поэтому злоупотребление сладеньким может привести к интенсивному отложению жиров, сбоям в работе поджелудочной железы и повышению уровня холестерина. Также переизбыток глюкозы часто становится толчком для развития тромбофлебита, сахарного диабета, атеросклероза, гипертонии и многих других серьезных заболеваний.

Где содержится глюкоза в продуктах?

Высокие концентрации данного вещества присутствуют в сладостях и мучных изделиях, в которых есть крахмал. Помимо кондитерской продукции, картошки и риса, к этой категории можно отнести магазинные колбасы и полуфабрикаты, в составе которых присутствует клейковина. Тем, кто не знает, где содержится глюкоза, следует запомнить, что она имеется в злаковых культурах, в том числе и в гречке. Также вещество присутствует в составе плодов и фруктов. Особенно много глюкозы в винограде, черешне, малине, бананах, сливах, арбузах и клубнике. В немалых количествах глюкоза имеется в квасе, вине и пиве. Достаточная ее концентрация содержится в тыкве, белокочанной капусте, моркови, меде, молоке, кефире и сливках.

Продукты, которые медленно повышают уровень данного вещества

Разобравшись, где содержится глюкоза, нужно упомянуть о том, что существует целый ряд компонентов, способствующих длительному насыщению человеческого организма. К этой категории можно причислить яйца, субпродукты, нежирные сорта мяса, отварную или запеченную рыбу, молоко и его производные. Все это рекомендуется употреблять вместе с некрахмальными овощами, к которым относятся огурцы, помидоры и капуста. Также допускается сочетание этих продуктов с вареной свеклой и морковью.

Для усиления эффекта и предотвращения резких колебаний уровня сахара в крови желательно сократить количество жиров. В сутки можно употреблять не более двух столовых ложек растительного масла. Его добавляют в салаты. Что касается жиров животного происхождения, то специалисты рекомендуют ограничиться чайной ложкой несоленого сливочного масла в день.

Заключение

Из всего вышеизложенного становится совершенно ясно, что небольших дозах глюкоза присутствует в продуктах животного происхождения (в молоке, твороге и кефире). Это объясняется тем, что она синтезируется и содержится именно растениями. В свободном виде она имеется в большинстве ягод и фруктов. Настоящим рекордсменом в этом смысле считается виноград. Несмотря на то что глюкоза является одним из важнейших питательных элементов, ее потребление необходимо строго контролировать.

Переизбыток или дефицит данного моносахарида зачастую становится причиной появления серьезных проблем со здоровьем. К последствиям чрезмерного или недостаточного потребления продуктов, где содержится глюкоза, можно отнести снижение мозговой активности, а также сбои в работе нервной, эндокринной и сердечно сосудистой системах. Кроме того, переизбыток данного вещества нередко становится причиной развития аллергических реакций на давно привычную пищу.

Для поддержания работоспособности организма человек должен получать достаточное количество энергии, избегать стрессов и изнурительного физического труда. Желательно разнообразить свой рацион продуктами, в которых содержатся полезные углеводы. Это могут быть овощи, крупы, мед, свежие и сушеные фрукты. При этом важно минимизировать употребление так называемых пустых калорий, присутствующих в вафлях, печенье, конфетах, тортах и пирожных.

Организм человека – это не вечный двигатель, и поддержание работоспособности требует некоторых усилий. Речь идет не только о необходимых продуктах и веществах, не следует забывать и об энергии, которая стимулирует процессы роста и регенерации клеток тканей нашего тела. Самым главным и единственным эффективным источником энергии в таком случае выступает глюкоза. Глюкоза насыщает энергией каждую клеточку организма и дает толчок реакциям и процессам в них. Помимо глюкозы энергию организм может получать из белков и жиров, но для их расщепления также требуется большой запас энергии. Тогда как глюкоза дополнительных затрат не требует.

Глюкоза представляет собой белый кристаллический порошок, который слегка сладковатый на вкус и не имеет запаха.

Функции глюкозы

Глюкоза выполняет несколько полезных для организма функций, среди которых:

• выделение энергии необходимой для функционирования органов и тканей;
• укрепление организма. Это касается, как правило, восстановления после физического истощения;
• обеззараживающее действие. Глюкоза активизирует функцию печени, отвечающую за обезвреживание токсинов;
• улучшение настроения. Благодаря высокому содержанию сахара глюкоза благоприятно влияет на нервную систему и способствует выделению эндорфина;
• стимулирование работы кровеносной системы;
• предотвращает чувство голода;
• стимулирование работы головного мозга.

Поддержание допустимого уровня глюкозы в организме – это жизненная необходимость.

Справиться с этим помогают инсулин и печень.

Уровень глюкозы в крови регулирует гормон инсулин. Он вырабатывается поджелудочной железой организма в достаточном количестве. Инсулин способствует более быстрому и эффективному всасыванию глюкозы в кровь. В случае, если по каким либо причинам, инсулина в крови не достаточно, его вводят дополнительно через медицинские препараты.

Содержащие глюкозу продукты, владеют разным количеством этого углевода и подсчитать уровень этого элемента в крови очень сложно. В связи с такими причинами, как физическая активность, стрессы и тяжелый умственный труд, уровень глюкозы в крови может значительно колебаться. И чтобы в один прекрасный момент, организм не стал изнемогать от недостатка глюкозы, печень заранее делает запасы этого углевода и при необходимости начинает выделять его в кровь. Тоже самое касается и избыточного получения глюкозы. Все излишки печень складывает в «тайник», который хранит до нужного момента. Вот почему слаженная работа печени – очень важна для нашего организма.

Определение глюкозы

Измеряется уровень глюкозы в крови с помощью глюкометра и делать это следует на «голодный» желудок, поскольку на протяжении еще пары часов после употребления пищи, уровень глюкозы будет показан раза в два выше действительного. Измеряется глюкоза в единицах ммоль/л, то есть объем вещества глюкозы на литр крови. Норма глюкозы в крови человека составляет:

• от 3,33 до 5,5 ммоль/л у детей (возраст до 14 лет);
• от 3,89 до 5,83 ммоль/л у взрослых (возраст до 60 лет);
• 6,38 ммоль/л у людей старше 60 лет.

Не следует забывать и том, что производителями глюкометров допускается не точность в показаниях в границах 20 %. Поэтому, если вы получили показатель не много ниже или выше нормы не следует сразу же паниковать. Нарушение всасывания глюкозы в кровь явно только в том случае, если при измерении несколько раз с определенным интервалом сохраняется показатель в не нормы. В противном случае беспокоиться не о чем. За норму углевода побеспокоится печень.

Для нормальной работы организма и предотвращения заболеваний, возникающих при углеводном голодании взрослый человек должен употреблять ежедневно содержащие глюкозу продукты. Среднее необходимое количество глюкозы составляет 300 г. В пределах нормы этот показатель может варьироваться от 250 г до 450 г.

Недостаток глюкозы в том, что она не встречается в «готовом» виде, а возникает при расщеплении сложных углеводов на составляющие – простые углеводы, среди которых и глюкоза. В каких продуктах содержится глюкоза, подскажет предоставленная внизу таблица:

Исходя из данных, указанных в таблице, установлена допустимая норма употребления того или иного продукта, но это не означает, что если вы съедите больше яблок или шоколада, то сразу же получите какую-нибудь болезнь. Это не так. Есть внешние факторы, которые снижают уровень глюкозы, а также запасливая печень. Но все же придерживаться такой сахарной диеты желательно.

Гиперкликемия и гипогликемия

В продуктах животного происхождения глюкоза встречается не часто. В большинстве своем она присутствует в продуктах растительного происхождения, поэтому следует добавить в свой рацион побольше свежих овощей и фруктов, а также злаковых. Все продукты из таблицы – не дорогостоящие, но незаменимые для нашего организма. В случае, если по каким-либо причинам, не удается употреблять необходимую норму этих продуктов, в аптеках продаются растворы глюкозы, употребление которых следует согласовать с доктором. Соблюдение нормы глюкозы помогает предотвратить массу опасных и необратимых расстройств. Наиболее распространенные среди них:

• уровень глюкозы выше нормы;
• падение уровня глюкозы.

Повышенный уровень глюкозы (гиперкликемия). При попадании в кровь большего количества глюкозы, нежели требуется, печень сразу же начинает ее извлекать и выводить из организма, но есть и та критическая норма, с которой даже печень не справится. Если в крови обнаружен уровень глюкозы больше чем 10 ммоль/л, то происходит нарушение кровеносной системы, поскольку она является транспортировщиком этого углевода, сердца, которое пропускает кровь через себя и головного мозга который берет от крови максимум содержания этого углевода. Первой и основной причиной повышенного уровня глюкозы является нарушение работы поджелудочной железы и не достаточное выделение инсулина. Длительный показатель свыше нормы может повлечь кровоизлияния в мозг и инфаркт сердца. Первое, что следует сделать, чтобы избавиться от этого расстройства – употребление большого количества жидкости, поскольку печень пытается выводить излишки глюкозы из организма с водой. Повышенный уровень глюкозы может также повлечь сахарный диабет, который забирает из жизни много людей.

Падение уровня глюкозы (гипогликемия). При длительном удержании уровня глюкозы ниже нормы человек становится вялым и апатичным, физические нагрузки даются ему тяжело, головной мозг перестает работать в своем привычном темпе. Это естественно, так как организм перестает получать необходимую ему дозу энергии. Это только внешние признаки голодания, не следует забывать об изменениях которые проходят на клеточном уровне. Деление и регенерация клеток начинает проходить медленнее, что может повлечь к полному отмиранию тканей. Возможны обмороки. Первым признаком низкого уровня глюкозы выступает сильный голод. Причиной низкого уровня глюкозы выступают раковые заболевания и алкогольное отравление. Справиться с низким уровнем сахара поможет вкусная шоколадка. При длительном удержании низкого уровня следует обратиться к доктору.

Чтобы в крови содержался необходимый уровень глюкозы, следует не только употреблять содержащие ее продукты, но и необходимо следить за работой поджелудочной железы, которая является поставщиком инсулина. Даже, если вы будете употреблять в пищу достаточно глюкозы, низкий уровень инсулина не позволит ей всасываться в кровь, что повлечет к необратимым последствиям. Инсулин, как правило, уменьшает норму глюкозы, тогда как увеличить ее поможет адреналин.

Чтобы организм получал достаточно энергии и находился всегда на высоком уровне работоспособности, следует:

• употреблять продукты из таблицы;
• избегать стрессов;
• избегать изнуряющих физических нагрузок
• следить за работой печени;
• диагностировать заболевания поджелудочной железы.

Помимо положительных свойств, глюкоза также способствует ожирению и росту жировых клеток организма. Но вопреки всеобщему заблуждению, следует заметить, что врачи диетологи советуют убрать из своего рациона сахар и добавить в него больше злаковых и фруктов, которые также являются богатыми на глюкозу. Поэтому не следует думать, что низкий уровень глюкозы поможет справиться с ожирением, он только приведет к еще более не благоприятным последствиям.

Механизм регулирования уровня сахара в крови.
Мы часто слышим от своих друзей и знакомых про сахар крови. У каждого ли человека он есть? Да, конечно. Вообще-то в крови содержится глюкоза, которая образуется в кишечнике под действием специальных веществ (ферментов) из сахаров, содержащихся в продуктах питания (например крахмала, который содержится в злаках, картофеле, бобовых). Поэтому в медицине используют термин «глюкоза крови». Этот термин мы и будем использовать в дальнейшем.
Зачем же нашему организму нужна глюкоза?
Дело в том, что она является важнейшим источником энергии, чтобы мы могли двигаться, расти, думать. Глюкозу можно сравнить с бензином, который служит источником энергии для работы машины.
Откуда берется глюкоза в организме?
Она поступает к нам с пищей, когда завтракаем, обедаем, ужинаем или перекусываем. После того, как человек поел, сахара, содержащиеся в продуктах питания, под действием ферментов кишечника превращаются в глюкозу, которая поступает из желудка и кишечника в кровь. По крови глюкоза разносится ко всем клеткам организма, в которых «сгорает», отдавая энергию для работы клеток. Клетки проделывают разнообразную работу, направленную на поддержание жизнедеятельности организма. Для того, чтобы организм постоянно находился в наилучшей физической форме, клеткам тела должна быть постоянно доступна глюкоза. Для этого концентрация глюкозы в крови должна находится в нормальных пределах. Если глюкозы в крови мало – энергии не хватает, а если много – тогда она превращается в жир, и масса тела растет.
Глюкозу крови можно проверить в венозной и капиллярной крови. Показатели будут несколько различаться. Так, при взятии крови из пальца (капиллярная кровь), нормальный уровень глюкозы крови натощак составляет 3,3-5,5 ммоль/л, а после еды не должен превышать 7,8 ммоль/л. При взятии крови из вены (венозная кровь), нормальный уровень глюкозы натощак составляет 3,9-6,1 ммоль/л, а после еды не более 7,8 ммоль/л.

Когда мы говорим натощак, мы имеем ввиду утренние часы после 12-часового ночного голодания, не чистя зубы, не употребляя какие-либо напитки (воду, чай, кофе) и пищу, жевательную резинку, также следует отказаться от сигареты. Исследование глюкозы крови после еды подразумевает 2-часовой промежуток между приемом пищи и исследованием уровня глюкозы.
Но возникает вопрос – как удается организму так точно поддерживать уровень глюкозы крови? Оказывается, в поджелудочной железе, а точнее в островках Лангерганса, расположенных преимущественно в ее хвосте, вырабатываются специальные вещества – гормоны, которые и регулируют уровень глюкозы крови. Островки Лангерганса состоят из двух видов клеток: альфа- клеток (α-клеток) и бета-клеток (β-клеток). Гормон, вырабатываемый в α-клетках называется глюкагон, а гормон, вырабатываемый в β-клетках - инсулин. Вырабатываемые поджелудочной железой гормоны поступают в кровь, откуда они и оказывают свое регулирующее действие на весь организм.
Инсулин помогает глюкозе проникать в клетки из крови и в результате ее уровень в крови снижается. Его можно представить «ключником», который открывает «дверцу» в наружной стенке клетки для прохождения через нее исключительно глюкозы.
Продукция инсулина поджелудочной железой зависит от уровня глюкозы крови – чем он выше, тем инсулина вырабатывается больше. Этот механизм и обеспечивает точное соответствие выработки инсулина на прием пищи – чем больше глюкозы из желудочно-кишечного тракта поступает в кровь, тем выше ее концентрация в крови и, соответственно, тем выше продукция инсулина. Но инсулин действует не на все ткани, а только на три, но самые большие в организме – жировую, мышечную и ткань печени. И это не случайно, так как его вторая задача (но не менее важная) состоит в способности запасать излишки глюкозы, поступающей с пищей. В печени инсулин укладывает глюкозу в плотные пачки, которые называются «гликогеном». В жировой ткани глюкоза тут же превращается в жир, а в мышечной ткани - превращается в белок.
Если глюкозы не хватает, то она под действием глюкагона вначале изымается в чистом виде из печени, а если этих запасов не хватает, то глюкоза образуется из жировых клеток, и наконец, если не хватает жира – используются запасы белка из мышц.
Остальные ткани поглощают глюкозу из крови без помощи инсулина, особенно мозг, который является основным потребителем глюкозы крови и наиболее уязвим при снижении или повышении уровня глюкозы крови.

Глюкоза – основный источник энергии для мозга, как гласит текущий консенсус. 120 грамм глюкозы в день нам необходимы для поддержания оптимальной функции мозга . Альтернативная концепция состоит в том, . У обеих точек зрения есть весомые аргументы и исследования, говорящие об их правоте.

Хочется порассуждать на тему глюкозы и взвесить обе концепции.
В процессе предлагаю пройтись по:

• Метаболизму глюкозы;
• Метаболизму лактата и в меньшей степени кетонов;
• Функции транспортных белков, импортирующих глюкозу (GLUT);
• Происходящему в дыхательной цепи митохондрий;
• Попытаюсь сделать промежуточные выводы для себя.

Будет много базовых биохимических аспектов, выводы будут традиционно в конце.

Глюкоза. Метаболизм и проблема NAD +

Гликолиз в чистом виде (опуская все 10 шагов) выглядит так:

Glucose + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi > 2Pyruvare + 2NADH + 2ATP

При попадании в клетку глюкоза довольно быстро фосфорилируется до глюкозы-6-фостафа. В очень редких случаях в клетках есть избыток нефосфорилированной глюкозы.

• Пируват;
• Гликоген;
• Пентозофосфатный путь, он же PPP (NADPH, пуриновый метаболизм итд)

К гликогену и PPP применительно к мозгу я вернусь позже. Поговорим о пирувате.

Пируват мы можем использовать для синтеза аминокислот, промежуточных субстратов цикла Кребса, при необходимости для восстановления глюкозы итд – полноценный строительно-углеродный блок. Давайте вспомним окисление до ацетил-КоА, который является очень важным внутриклеточным энергетическим посредником:

Pyruvate + NAD+ + CoA-SH (кофермент А) + H+ > Acetyl-CoA + NADH + CO2

Трёхуглеродный пируват окисляется до двухуглеродного ацетил-КоА.

Судьба Ацетил-КоА куда менее разнообразна: молекула может поучаствовать в синтезе жиров/кетонов, а может отправиться в цикл Кребса (лимонной кислоты). Классическая картинка цикла Кребса ниже:

Acteyl-CoA + 3NAD+ + FAD+ + GDP + Pi + 3H2O > 2 CO2 + 3NADH + FADH2 + 3H+ + GTP + CoA

Ацетил-КоА в результате «прокрутки» цикла Кребса превращается в 2 молекулы углекислого газа, в процессе выделяя энергетическую валюту в виде GTP и доноры электронов х3 NADH и 1 FADH2.

В итоге из 1 молекулы глюкозы мы получаем 10 NADH и 2 FADH2. Молекул, которые являются донорами электронов в дыхательной цепи митохондрий.

Одновременно с этим вы можете вспомнить, что для гликолиза нужен NAD+ .

Если у нас много NADH, и мы по каким-то причинам не успеваем его использовать для восстановления комплекса 1 (запуская окислительного фосфорилирования) или других реакций, то сталкиваемся с дефицитом NAD+.

Дефицит NAD+ — это псевдогипоксия, если коротко. Вспоминая , Глюкоза восстанавливает 111 молекул NAD+ на 1000 созданных АТФ, кетоны восстанавливают лишь 41 NAD+ на 1000 созданных АТФ.

Количество глюкозы больше возможности ее «сжечь» = получаем псевдогипоксию . Кислород не может терминально «принять» электрон, потому что еще до запуска окислительного фосфорилирования (OxPhos), этот электрон надо «посадить» на NAD+ и уже полученный NADH передать в OxPhos.

Чтобы не было путаницы. Гипоксия – увеличенное соотношение NADH/NAD+ и остановка оксилительного фосфорилирования в виду отсутствия кислорода (остановки комплекса IV). Псевдогипоксия – нарушение аэробного метаболизма из-за того, что метаболизм глюкозы создает NADH и потребляет NAD+. В одном случае повышенное соотношение NADH/NAD+ следствие в другом – причина. Итог один – нарушение окислительного фосфорилирования и синтеза АТФ.

NAD+ — «тонкое» место всего метаболизма через глюкозу.

Лактат и восстановление NAD +

Для восстановления NAD+, столь необходимого метаболизму глюкозы, организм обратимо восстанавливает пируват до лактата.

В процессе образования лактата NADH окисляется до NAD+.

Из-за необходимости в NAD+ метаболизм глюкозы невозможен без восстановления пирувата до лактата c параллельным окислением NADH до NAD+ . Наш организм прекрасен и старается оптимизировать процессы. В качестве примера приведу цикл Кори:

Мышцы во время интенсивных нагрузок сталкиваются с описанной выше проблемой восстановления NAD+, и усиленно восстанавливают NAD+ с помощью лактата.

И есть печень. Основной источник энергии которой – α-кето-кислоты. Также реакцию фосфорилирования глюкозы (первый этап гликолиза) в печени катализирует глюкокиназа, менее аффинитивный глюкозе изомер гексокиназы. Забегая вперед отмечу, что мембранный пассивный транспорт глюкозы (GLUT2) гепатоцитов забирает глюкозу только при большой ее концентрации и помощи инсулина.

Лактат из сердечно-сосудистой системы утилизирует печень, при помощи глюконеогенеза восстанавливая ее до глюкозы и возвращая глюкозу в кровь. Эта утилизация лактата и называется циклом Кори .

Проблема лактата в концентрации водорода. Концентрация водорода, как помните, определяет pH. Чем больше водорода – тем ниже и кислотнее pH, чем меньше водорода – тем выше и щелочней pH . В принципе кислотность – это способность быть донором/акцептором водорода, то есть кислотой/основанием.

Проблема в свою очередь pH – это влияние на конформацию и функцию белков.

«Неубранный» клеточный мисфолдинг – это большая проблема в большинстве нейрологических и метаболических заболеваний.

Цикл Кори снижает проблем лактата и лактоацидоза, но не полностью.

Гликизирование белков

Опять немного забегая вперед, мембранный транспорт глюкозы во всех клетках пассивный. Это значит, что глюкоза может попадать в клетки только когда концентрация глюкозы снаружи больше, чем внутри.

Гликизирование – это ковалентное соединение молекул сахаров с белками и жирами. Важным является то, что это соединение не катализируют ферменты. Присоединение сахаров к белкам зависит от концентрации сахаров и белка. Некоторые белки могут оптимально функционировать только после гликизирования в аппарате Гольджи клеток.

Но в тоже время «свободное» гликизирование (не в аппарате Гольджи, где это строго контролируется и проводится в четкой последовательности) ряда белков приведет к нарушению их функции .

Не зря гликизированный гемоглобин HbA1c один из установившихся признаков диабета, показывающий количество гемоглобина, прореагировавшего с глюкозой за последние примерно 4 месяца (срок жизни эритроцитов).

Вывод можно сделать простой: избыток глюкозы приводит к нарушению функции белков за счет повышенного гликизирования оных .

NADH и дыхательная цепь переноса электронов

Как помните, цепочка окислительно-восстановительных реакций в дыхательной цепи может начаться в комплексе I (NADH) или в комплексе II (FADH2). Тему я ранее освещал в серию из 3 постов: , .

NADH . Примерно 2,5 АТФ; Комплекс I (выкачка протонов). Суперкомплексы из I-III-IV.

FADH2 . Примерно 1,5 АТФ; Комплекс II (нет выкачки протонов). Комплекс II не образует суперкомплексов.

• Глюкоза: NADH/FADH2 – 5:1
• Жирные кислоты: NADH/FADH2 – 2:1 (на примере пальмитата);
• Β-гидроксибутират (BOHB): 8:3 (2,66: 1)
• Ацетоацетат: 7:3 (2:33: 1)

В соотношениях NADH/FADH2 для кетонов и жиров есть пара «если» в цикле Кребса, но в целом картина ясна.

С жирами/кетонами есть 2 противоречащих тенденции:

• Они содержат больше свободной энергии (G), чем углеводы;
• Они расходуются более «медленно» при помощи менее энергоёмкого переносчика электрона и через комплекс, который не выкачивает протоны (меньше вклад в создание АТФ).

Хотя не такое оно и противоречивое. Жиры – топливо, которое мы запасаем в «сытое» время, чтобы в «голодное» могли им пользоваться. Поэтому логично, что жиры содержат больше свободной энергии (G) и при этом «сгорают» в дыхательной цепи с меньшим «сиянием».

Для переноса электронов с I и II комплекса нужен CoQ (коэнзим Q) в окисленной форме. Его нужно восстановить и отправить с электроном на комплекс III.

Чтобы не углубляться в дебри, которые мы разбирали в трех статьях:

• Стимуляция in vitro комплекса I создает Х количество реактивных видов кислорода;
• Стимуляция in vitro комплекса II создает 6Х реактивных видов кислорода;
  1. CoQ находится в восстановленном состоянии;
  2. Что создает обратный поток электронов (Reverse Electron transport) и поток супероксидов в комплекс I;
  3. С последующей обратимой деградацией цистеиновых белков комплекса I;
  4. То есть жиры не только горят «менее ярко» и «дольше», но и не подавляют метаболизм через более быстрый и энергоёмкий комплекс I / NADH;
• Стимуляция in vitro комплексов I и II создаёт 20Х реактивных видов кислорода.

Я не хочу очень много останавливаться на реактивных видах кислорода (ROS), но с ними по доброй традиции разницу яда и лекарства определяет доза, примеры:

• Кето после гипергликемии снизит количество ROS;
• Повышение ROS на кето сигнализирует POMC нейронам гипоталамуса о чувстве сытости;
• Небольшое повышение ROS на кето после умеренной углеводной диеты имеет горметический эффект и запускает ряд восстановительных адаптаций в организме
• Многое другое.

Вывод : гипергликемия опасна огромным количество реактивных видов кислорода и вредом митохондриям.

Коротко и простыми словами: обжорство без меры вредно и может поуничтожать вам митохондрии; сладким проще этого добиться, чем жирным, сладким+жирным еще проще (особенно хорошо для этих целей сладкое дополняют ненасыщенные жиры).

Мембранный транспорт глюкозы

Глюкоза в клетки попадает в основном пассивно через специальные транспортеры (GLUT). Пассивный транспорт означает, что глюкоза может попадать из большей концентрации в меньшую.

Разновидность GLUT определяется как правило функцией клетки. Давайте вспомните хотя бы несколько разновидностей GLUT (ниже картина сознательно неполная для нагладяности).

В итоге мы получаем, что нейроны обладают транспорными белками глюкозы, очень к ней чувствительными.

Эритроциты живут примерно 120 дней, для попадания в миоциты и адипоциты глюкозе нужен инсулин, в печень глюкоза попадает только при высокой концентрации (и у печени есть еще ряд особенностей метаболизма глюкозы (вроде глюкокиназы вместо гексокиназы). У нейронов подобно защиты от глюкозы нет.

Только из анализа GLUT можно сделать два вывода:

• Что глюкоза для мозга очень важна, поэтому мозг так «чуток» к ней;
• Что нейроны крайне подвержены вреду гипергликемии, хотя должны жить вечно.

Для подкрепления 2-го тезиса напомню, что гексокиназа очень быстро фосфорилирует глюкозу при попадании последней клетку. Поэтому как правило снаружи глюкозы всегда больше, чем внутри клетки, что необходимо для пассивного транспорта глюкозы в цитозоль.

GLUT1 в гемато-энцефалическом барьере могут пропускать 100 грамм глюкозы в минуту. GLUT3 в нейронах более аффинитивны глюкозе, и их транспортная «вместимость» еще больше.

Неоспоримая важность глюкозы для мозга приводит нас к следующей подтеме.

Нейроны и глюкоза

Нейроны должны «жить» вечно и исправно передавать электрические сигналы. Нейрогенез на месте «погибшего» нейрона не заменяет «старичка» и его участие в гомологических связях. Смерть нейронов – плохо.

Теперь возьмём предыдущие доводы о вреде гипергликемии (лактоацидоз, псевдогипоксия, вредный избыток ROS) + помножим это на высокоаффинитивный глюкозе GLUT3 и отсутствие значимой фильтации количества поступающей глюкозы на уровне ГЭБ и элементов гликолиза, то возникает вопрос: как нейроны могут защититься от потенциально смертельной гипергликемии?

Ответ: никак.

И есть еще одна особенность нейронов, продиктованная их функцией: они не запасают гликоген. Отчасти это свойство постоянно «работающих» клеток. Допустим, запас гликогена постоянно сокращающихся кардиомиоцитов значительно ниже других миоцитов. И постоянно работающее сердце 80% энергетических потребностей закрывает бета-оксидацией жиров. Другая функциональная особенность – постоянная потребность в энергии и строительных белках. Активность мышц вариабельна, поэтому они запасают гликоген на случай повышения активности.

Давайте вспомним на что может быть расходована глюкоза и переложим это на нейроны:

• гликоген (нейроны не запасают);
• пируват (цикл Кребса, синтез углеродных «строительных блоков);
• пентозо-фостафный путь (синтез нуклеиновых кислот и восстановителя NADPH);

В данном случае мы знаем, что у нейронов подавлена фосфоглюкокиназа, один из ферментов, необходимых для гликолиза . Этот фермент катализирует необратимую (с гидролизом АТФ) реакцию фосфорилирования фруктозы-6-фосфата до фруктозы-1,6-бифосфата. Образование фруктозы-1,6-бифосфата – это committed step на метаболической развилке между пируватом и пентозо-фосфатным путём.

Получаем, что нейроны функционально блокируют образование пирувата из глюкозы, а вместо этого пускают глюкозу через пентозо-фосфатный путь на пуриновый метаболизм и нахождение в восстановленном состоянии .

Это логично сочетается с функцией «вечной» жизни: нуклеиновые кислоты для ремонта и поддержки ДНК и синтеза белков; NADPH, чтобы находится в более восстановленном энергетическом состоянии.

Однако возникает вопрос: Откуда энергия, если глюкоза уходит в основном не на энергию, а на PPP?

Может сложиться верное впечатление, что с «сахарным» вопросом нейронам не справиться без посторонней помощи . И она имеется. У нейронов есть «клетки-няньки» астроциты, которые вполне возобновимы и могут хранить незначительные запасы гликогена.

Лактатный шатл астроцитов и глюкоза

Лактатный шаттл астроцитов – гипотеза, медленно набирающая обороты в научном мире. Суть ее состоит в том, что глюкоза перерабатывается в астоцитах до лактата, астроциты впоследствии в формате cell- to- cell передают лактат нейронам . Это не отменяет того факта, что нейроны могут сами использовать глюкозу. Лактат, напомню, это восстановленный пируват. Он окисляется до пирувата с образованием NADH.

Возвращаясь к транспортным мембранным белкам заметим, что у астроцитов доминирует GLUT1, менее аффинитивный глюкозе, чем GLUT3. В целом это так. Однако, например, омега-3 ненасыщенные жиры усиливают экспрессию GLUT1 белков (потребление глюкозы астроцитами в данном случае) .

Еще один «удар» по GLUT3 наносит глутамат. Нейротрансмиттер, связанный с процессами возбуждения нервной системы. Возбуждение – повышение активности – повышенная энергопотребность. Но глутамат-опосредованное возбуждение снижает аффинитивность глюкозе GLUT3 (нейроны) и повышает аффинитивность глюкозе GLUT1 (астроциты) .

Вот некоторые доводы в пользу лактатной гипотезы:

• Гипотеза позволяет решить текущие противоречия в метаболизме глюкозы нейронами (откуда энергия, если глюкоза на нуклеиновые кислоты и восстановленное состояние);
• In vivo уже сумели продемонстрировать cell-to-cell лактатный шатл;
• Изомер лактат дегидогеназы (LDH-5), который способствует восстановлению пирувата до лактата доминирует в астроцитах, а в нейронах доминирует изомер фермента (LDH-1), который связан в большей степени с утилизацией лактата;
• В плане транспорта лактата у астроцитов активны клеточные белки MCT1/MCT4, с низкой аффинитивностью лактату, но которые могут его транспортировать наружу; у нейронов более выражен изомер MCT2, более аффинитивный лактату и связанный забором его в клетку;
• Противоположные данные (что у астроцитов более аффинитивные лактату клеточные белки) были In vitro и в нефизиологических условиях (температура 20 и 25 градусов), что все вместе могло изменить форму и функцию белков.
• Гипотеза выдерживает особенности работы GLUT1 и GLUT3 в виду внешних факторов и специфики связки астроциты/нейроны

Выводы:

• Глюкоза потребляет глюкозу в основном для синтеза нуклеиновых кислоты и нахождения в восстановленном состоянии;
• Гипотеза лактатного шатла астроцитов логично дополняет наши проблемы в понимании метаболизма глюкозы нейронами

Остающийся вопрос: как это всё противостоит гипергликемии?

Ответ прежний: никак; лактатный шатл лишь позволяет объяснить некоторые противоречия в метаболизме глюкозы.

Глюкоза же после анализа ее метаболизма нейронами приобретает еще большее значение. От нее зависит структурная целостность ДНК нейронов. И в меньшей степени энергопотребление.

По всем анализируемым выше признакам мозг адаптировался чувствовать минимальные значения глюкозы, а организм научился ее синтезировать в ходе глюконеогенеза.

vs Жир

Пора сравнить жиры (кетоны) и глюкозу как источник энергии для мозга. Гемато-энцефалический барьер не пропускает длинноцепочные жировые кислоты, поэтому организм использует кетоны, которые он синтезирует из ацетил-коА при недостатке глюкозы и избытке ацетил-коА. Чего мы добиваемся голоданием или кето-диетой.

Вывод до банальности очевиден, глюкоза – более универсальная молекула. Это и топливо, и строительные блоки для белков и нуклеиновых кислот. Кетоны/жиры – резервное топливо для периода голодания (что мы и имитируем кето).

Выводы о глюкозе

• У глюкозы есть 3 принципиальных пути утилизации:
  • Гликоген (для мозга неактуально);
  • Пируват (цикл Кребс, строительный блок для белков, жиров);
  • Пентозо-фостатный путь (синтез нуклеиновых кислот, нахождение в восстановленном состоянии)
• Глюкоза дает больше АТФ в секунду времени, но переедание глюкозой связано с как минимум тремя потенциально опасными моментами:
  • Лактоацидозом (вследствии необходимости восстанавливать NAD+ при помощи лактата);
  • Гликизированием (и нарушением функции белков);
  • Патологическим количеством ROS при объедании;
• Нейроны адаптировались чувствовать малые количества глюкозы и с гипергликемией им самим не справиться;
• Нейроны не синтезируют гликоген и у них отчасти подавлен синтез пирувата, он используют глюкозу в основном для поддержания целостности ДНК и нахождения в восстановленном состоянии (PPP);
• Лактатный шатл астроцитов снабжает нейроны лактатом (легко окисляемым до пирувата с выделением NADH); лактатный шатл не защищает нейроны от гипергликемии;
• Жиры – более энергоёмкая форма топлива, но из Ацетил-коА невозможно получить строительные блоки для синтеза белков. В жирах больше потенциальной и получаемой энергии, но в минуту времени жиры могут сгенерировать меньше энергии, чем глюкоза.

Время чтения: 3 минуты

Глюкоза для мозга — в каких продуктах её больше всего? Глюкоза — это один из самых простых видов сахара и основной источник энергии для нашего тела. С помощью гормона инсулина, клетки способны тянуть глюкозу из крови для использования в качестве топлива.

Глюкоза для мозга — в каких продуктах содержится?

Почти все углеводсодержащие продукты питания, от фруктов до хлеба, имеют определённый уровень глюкозы, хотя фрукты обычно содержат более высокий уровень.

Итак, глюкоза для мозга — в каких продуктах её больше всего?

Сухофрукты.

Сухофрукт — один из самых богатых источников глюкозы, который вы можете съесть. Одна чашка изюма даёт вам более 45 грамм глюкозы. Чернослив и курага почти такое же количество глюкозы в 1 стакане. Сушеный инжир несколько ниже, обеспечивая около 37 граммов глюкозы в 1 чашке.

Свежие Фрукты.

Как правило, все виды фруктов имеют определённый уровень глюкозы.

Ломтики киви почти 10 граммов, такое же количество в черносливе (ближе к 9г). Чашка нарезанной кубиками папайи имеет 6 граммов, а большая груша содержит до 5 грамм. Нарезанная кубиками мускатная дыня, сырые мандарины и среднее яблоко — каждый перечисленный плод содержит от 3,5 до 4,5 граммов глюкозы. Около 3 граммов глюкозы, вы можете иметь от персика или 1 стакана свежей клубники.

Сиропы и жидкие источники.

Мёд и подсластители имеют большое количество глюкозы. Вы получите больше, чем 30 граммов глюкозы из одну четверть стакана мёда. Такое же количество патоки имеет всего 10 грамм. Нектары полны натурального сахара, что даёт вам около 15 грамм глюкозы на одну чашку.

Неважно, какой вид сока вы предпочитаете, вы всё равно будете получать глюкозу для организма.

Несладкий виноградный сок содержит более 17 граммов на стакан, купажированный яблочный сок около 9 грамм, апельсиновый сок содержит около 6 граммов, а овощной сок — 3,5 грамма.

Прочие пищевые продукты.

Глюкоза для мозга — в каких продуктах она содержится кроме вышеперечисленных?

Зерновые, бобовые, овощи и орехи содержат глюкозу, но совсем немного. Обычно хлеб содержит 0,5 грамм глюкозы на 1 ломтик. Фасоль также имеет меньше 0,5 грамм глюкозы на 1 стакан.

Чашка брокколи, грибы шиитаке, сладкий печёный картофель, ломтики огурца содержат менее чем 0,5 грамм глюкозы.