이자, 인슐린과 당뇨병(췌장의 기능, 혈당 조절 기전)

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이자(췌장)의 내분비 부분은 이자의 외분비 부분에 흩어져 존재하는 이자섬(췌도)이 담당하고 있다. 이자섬은 인슐린과 글루카곤을 분비하여 혈중 포도당의 농도를 조절한다. 이자섬의 알파세포는 글루카곤을 분비하고, 베타세포는 인슐린을 분비한다.

 

 

이자(췌장)의 구조

 

 

 

혈당을 정상 범위로 유지하는 것은 매우 중요한데, 신경계통의 주 에너지 원이 포도당이기 때문에 낮은 혈당은 신경계통의 기능상실을 유도한다. 혈당이 감소하면, 지방과 단백질을 분해하여 대체 에너지원으로 제공한다. 지방에 분해되면, 간은 지방산을 케톤으로 전환하여 혈액으로 분비한다. 혈당이 너무 낮으면, 지방의 분해산물인 지방산과 케톤이 증가하면서 체액의 pH가 정상보다 감소하는 산증이 유도된다. 단백질은 간에서 아미노산으로 분해되어 포도당을 합성하는 데 사용된다. 

 만약 혈당이 너무 높으면, 콩팥은 포도당을 함유하고 있는 대량의 소변을 생산한다. 수분의 소실이 많아져서 탈수가 생길 수 있다. 호르몬인 인슐린은 증가된 혈당과 소화와 연관된 증가된 부교감 신경 자극에 반응하여 베타세포에서 분비되며, 혈중 아미노산 농도가 증가해도 인슐린의 분비가 자극된다. 혈당이 감소되거나 육체적 활동을 할 때 이자가 교감신경의 자극을 받을 때 인슐린의 분비가 감소하며, 인슐린 분비가 감소하면 혈당이 유지되어 뇌로 적당한 포도당을 제공할 수 있고 저장된 지방산과 포도당을 대사 시킬 수 있게 된다.

 간, 지방세포, 근육과 시상하부에서 식욕을 조절하는 포만중추가 인슐린의 주요 표적 조직이다. 인슐린은 막고정 수용체와 결합하여 조직에서 포도당과 아미노산을 섭취하는 속도를 증가시킨다. 포도당은 당원 또는 지방산으로 전환되고, 아미노산은 단백질을 합성하는 데 사용된다. 

 

 

혈당의 조절 기전

 

 

① 혈당이 정상 범위에 머무른다

②혈당이 증가하여 정상 범위를 벗어난다

③이자섬은 증가한 혈당에 반응하여 인슐린을 분비한다

④인슐린이 조직에 있는 수용체와 결합하면 포도당을 흡수한다

⑤그 결과, 혈당이 감소하여 정상 범위로 되돌아온다

⑥항상성이 회복된다. 혈당이 감소하였을 때의 반응은 빨간색 화살표를 참고한다

 

 

당뇨병(diabete mellitus)은 여러 원인에 의해 발병한다. 제1형 당뇨병(인슐린 의존 당뇨병)은 이자에서 분비되는 인슐린의 양이 너무 적은 것이고, 제2형 당뇨병(인슐린 비의존 당뇨병)은 표적 세포의 인슐린 수용체 수가 부족하거나 수용체에 결함이 있어 인슐린에 대한 정상적인 반응을 하지 못하는 것이다.

 제1형 당뇨병에서, 인슐린이 없어서 조직은 효과적으로 포도당을 세포 속으로 흡수하지 못해 혈당이 매우 높은 고혈당증이 유발된다. 인슐린이 없어 뇌의 포만중추로 포도당이 들어가지 못하기 때문에, 포만중추는 혈당이 매우 낮은 것으로 착각하게 되어 식욕이 왕성해진다. 과다한 포도당은 소변으로 배출되면서 소변량을 매우 증가시킨다. 소변량이 증가되어 탈수와 갈증을 느끼게 된다. 혈당이 매우 높음에도 불구하고, 지방과 단백질이 분해되어 대사의 에너지원으로 사용되며, 이에 따라 산증과 케톤증이 발생한다. 또한 무기력증을 나타낼 수도 있다. 혈당을 조절하기 위해서 반드시 정기적으로 인슐린 주사를 맞아야 한다. 한편, 인슐린이 너무 많아서 혈당이 너무 낮아지게 되면, 포도당이 주요 에너지원인 뇌가 기능 상실에 빠져서 지남력 장애, 경련 또는 의식의 소실 같은 인슐린 쇼크가 유발될 수 있다.

 글루카곤은 혈당이 낮아졌을 때 알파세포에서 분비되며, 주로 간에 있는 막고정 수용체와 결합하여 간에 저장된 당원을 포도당으로 전환시킨다. 전환된 포도당은 혈액으로 분비되어 혈당을 증가시킨다. 식후 혈당이 올라가면 글루카곤의 분비가 줄어든다. 

 인슐린과 글루카곤은 함께 혈당을 조절한다. 혈당이 증가하면, 인슐린 분비가 증가하고, 글루카곤 분비가 감소한다. 혈당이 감소하면, 인슐린 분비 속도가 줄어들고 글루카곤 분비속도가 증가한다. 에피네프린, 코리티솔과 성장호르몬도 영양소를 조절할 수 있다. 혈당이 낮아지면, 에피네프린과 코르티솔은 단백질과 지방을 분해하여 포도당의 합성을 유도하고, 성장호르몬은 단백질의 분해를 느리게 하고 지방의 분해를 빠르게 한다.