혈중 포도당(glucose)의 원천은 정확히 세 가지다 — 식이 섭취, 당신생(gluconeogenesis), 글리코겐 분해(glycogenolysis). 이 세 경로 이외의 원천은 없다.
❶ 생각해 보셨나요?
“밥을 안 먹었는데 혈당이 왜 이렇게 높지?”라는 질문에 제대로 답하려면, 식이 이외에 혈당이 어디서 올 수 있는지 알아야 한다. 혈당의 원천을 명확히 모르면, 혈당 조절이 왜 복잡한지도 이해하기 어렵다.
❷ 혈중 포도당의 세 가지 원천
1) 식이 섭취 (from the diet)
탄수화물을 소화하면 포도당(glucose), 과당(fructose), 갈락토스(galactose) 세 가지 단당류로 분해된다.
- 과당: 간에서 두 가지 경로로 포도당으로 전환된다. 과당 1-인산을 거쳐 당신생의 중간 산물로 합류하거나, 과당 6-인산을 거쳐 포도당 6-인산으로 직접 전환된다. 어느 경로든 최종적으로 혈중 포도당이 될 수 있다.
- 갈락토스: UDP-갈락토스와 UDP-포도당 사이의 맞교환 반응을 거쳐 포도당 1-인산이 된 다음 포도당으로 전환된다.
즉 세 가지 단당류는 모두 포도당으로 전환되어 혈중으로 나온다.
2) 당신생 (gluconeogenesis)
굶거나 공복 상태가 되면 간(그리고 일부 신장)에서 포도당을 새로 만들어낸다. 재료는 아미노산, 젖산(lactate), 글리세롤 등이다.
아미노산은 피루브산(pyruvate) 또는 옥살로아세트산(oxaloacetate) 등 TCA 회로 중간 산물로 들어와, 결국 포스포에놀피루브산(PEP)을 거쳐 포도당으로 합성된다.
이렇게 만들어진 포도당이 혈중으로 분비되어 혈당을 유지한다.
3) 글리코겐 분해 (glycogenolysis)
간에 저장된 글리코겐이 글리코겐 포스포릴라아제(glycogen phosphorylase)에 의해 분해되면 포도당 1-인산이 된다. 이것이 포도당 6-인산을 거쳐 포도당으로 전환된 뒤 혈중으로 방출된다.
참고로 갈락토스 대사와 글리코겐 대사는 UDP-포도당을 공유하기 때문에 이어져 있다.
❸ 그렇긴 하지만 세 경로가 동시에 켜지는 것은 아니다
식사 후에는 1번(식이)이 주 원천이고, 인슐린 신호에 의해 2번과 3번은 억제된다. 공복이 되면 인슐린이 낮아지고 글루카곤이 올라가면서 2번(당신생)과 3번(글리코겐 분해)이 활성화된다.
당뇨에서 혈당이 높은 이유도 여기에 있다. 인슐린 저항성이나 인슐린 결핍이 있으면 식사 후에도 2번과 3번이 충분히 억제되지 않아 혈당이 계속 올라간다. 즉, 혈당 상승은 식이만의 문제가 아니라 당신생과 글리코겐 분해가 과잉 활성화된 결과이기도 하다.
❹ 결국
혈당을 낮추려면 세 가지 원천을 모두 고려해야 한다. 식이 제한만으로 혈당이 잘 조절되지 않는다면, 간에서 당신생과 글리코겐 분해가 과도하게 일어나고 있을 가능성이 있다. 메트포르민(metformin)이 간의 당신생을 억제하는 약물인 이유도 여기에 있다.
▶ 영상으로 보기 (멤버십)
선행: insulin-role, insulin-resistance 연관: dm07-antidiabetic-drugs, metformin-how-it-works 다음: dm07-antidiabetic-drugs