Глюкемия: уровень и нормы глюкозы в крови.

Введение

Концентрация глюкозы в крови (гликемия)

Уровень глюкозы в крови, концентрация глюкозы в крови, уровень сахара в крови или гликемия – это показатель концентрации глюкозы в крови. Организм строго регулирует уровень глюкозы в крови как часть метаболического гомеостаза. Глюкоза, которая не находится в кровотоке, запасается в клетках скелетных мышц и печени в форме гликогена.

Единицы

Существует два способа измерения уровня глюкозы в крови: в Великобритании и странах Содружества (Австралия, Канада, Индия и т. д.) и странах бывшего СССР – молярная концентрация, измеряемая в ммоль/л (миллимоль на литр или миллимоль, сокращенно мМ). В Соединенных Штатах, Германии, Японии и многих других странах – массовая концентрация, измеряемая в мг/дл (миллиграмм на децилитр). Поскольку молекулярная масса глюкозы C6H12O6 составляет приблизительно 180 г/моль, разница между двумя единицами составляет примерно в 18 раз, поэтому 1 ммоль/л глюкозы эквивалентен 18 мг/дл. Согласно Американской диабетической ассоциации, целевой диапазон глюкозы в крови натощак для людей с диабетом должен составлять 3,9–7,2 ммоль/л (70–130 мг/дл) и менее 10 ммоль/л (180 мг/дл) через два часа после еды (измеряется с помощью монитора глюкозы в крови). Нормальные значения могут незначительно различаться в разных лабораториях. Гомеостаз глюкозы при нормальной работе восстанавливает уровень сахара в крови в узком диапазоне от 4,4 до 6,1 ммоль/л (79 до 110 мг/дл) (измеренный при анализе глюкозы в крови натощак). Средний уровень глюкозы в плазме крови натощак у человека составляет около 5,5 ммоль/л (100 мг/дл); однако этот уровень колеблется в течение дня. Уровень сахара в крови у людей без диабета и не натощак должен быть ниже 6,9 ммоль/л (125 мг/дл). Несмотря на значительно изменяющиеся интервалы между приемами пищи или случайное употребление пищи с высоким содержанием углеводов, уровень глюкозы в крови человека, как правило, остается в пределах нормы. Однако вскоре после еды уровень глюкозы в крови может повыситься, у недиабетиков временно до 7,8 ммоль/л (140 мг/дл) или немного выше. Фактическое количество глюкозы в крови и жидкостях организма очень мало. У здорового взрослого мужчины с объемом крови 5 л уровень глюкозы в крови 5,5 ммоль/л (100 мг/дл) составляет 5 г, что эквивалентно примерно чайной ложке сахара. Частично это объясняется тем, что для поддержания притока глюкозы в клетки ферменты модифицируют глюкозу, добавляя к ней фосфат или другие группы.

There are two ways of measuring blood glucose levels: In the United Kingdom and Commonwealth countries (Australia, Canada, India, etc.) and ex USSR countries molar concentration, measured in mmol/L (millimoles per litre, or millimolar, abbreviated mM). In the United States, Germany, Japan and many other countries mass concentration is measured in mg/dl (milligrams per decilitre). Since the molecular mass of glucose C6H12O6 is approximately 180 g/mol, the difference between the two units is a factor of about 18, so 1 mmol/L of glucose is equivalent to 18 mg/dL. According to the American Diabetes Association, the fasting blood glucose target range for diabetics, should be 3.9 7.2 mmol/L (70 130 mg/dL) and less than 10 mmol/L (180 mg/dL) two hours after meals (as measured by a blood glucose monitor). Normal value ranges may vary slightly between laboratories. Glucose homeostasis, when operating normally, restores the blood sugar level to a narrow range of about 4.4 to 6.1 mmol/L (79 to 110 mg/dL) (as measured by a fasting blood glucose test). The global mean fasting plasma blood glucose level in humans is about 5.5 mmol/L (100 mg/dL); however, this level fluctuates throughout the day. Blood sugar levels for those without diabetes and who are not fasting should be below 6.9 mmol/L (125 mg/dL). Despite widely variable intervals between meals or the occasional consumption of meals with a substantial carbohydrate load, human blood glucose levels tend to remain within the normal range. However, shortly after eating, the blood glucose level may rise, in non diabetics, temporarily up to 7.8 mmol/L (140 mg/dL) or slightly more. The actual amount of glucose in the blood and body fluids is very small. In a healthy adult male of with a blood volume of 5 L, a blood glucose level of 5.5 mmol/L (100 mg/dL) amounts to 5 g, equivalent to about a teaspoonful of sugar. Part of the reason why this amount is so small is that, to maintain an influx of glucose into cells, enzymes modify glucose by adding phosphate or other groups to it.

Другие животные

В целом, уровень сахара в крови у обычных домашних жвачных животных ниже, чем у многих нежвачных млекопитающих. Однако это обобщение не распространяется на диких жвачных животных или верблюдовых. Референтные диапазоны уровня глюкозы в сыворотке крови в мг/дл составляют: 42–75 для коров, 44–81 для овец и 48–76 для коз, но 61–124 для кошек; 62–108 для собак, 62–114 для лошадей, 66–116 для свиней, 75–155 для кроликов и 90–140 для лам. Для отловленных горных коз (Oreamnos americanus) был зарегистрирован 90-процентный референтный интервал уровня глюкозы в сыворотке крови от 26 до 181 мг/дл, при этом не было выявлено влияния преследования и отлова на измеренные уровни. Для белух диапазон 25–75 процентов для глюкозы в сыворотке оценивается в 94–115 мг/дл. Одно исследование показало, что для белого носорога 95-процентный диапазон составляет от 28 до 140 мг/дл. Для тюленей-гарп был зарегистрирован диапазон уровня глюкозы в сыворотке крови от 4,9 до 12,1 ммоль/л [т.е. от 88 до 218 мг/дл]; для тюленей-моношапок был зарегистрирован диапазон от 7,5 до 15,7 ммоль/л [т.е. примерно от 135 до 283 мг/дл].

Повышенный уровень сахара в крови

Если уровень сахара в крови остается слишком высоким, организм кратковременно подавляет аппетит. Длительная гипергликемия вызывает множество проблем со здоровьем, включая сердечно-сосудистые заболевания, рак, поражение глаз, почек и нервов. Уровень сахара в крови выше 16,7 ммоль/л (300 мг/дл) может вызвать опасные для жизни реакции. Уровень кетонов будет очень высоким (во много раз выше, чем при соблюдении очень низкоуглеводной диеты), что может привести к кетоацидозу. Американская диабетическая ассоциация (ADA) рекомендует обратиться к врачу при уровне глюкозы в крови 13,3 ммоль/л (240 мг/дл), а при уровне глюкозы в крови 15 ммоль/л (270 мг/дл) в сочетании с наличием кетонов – немедленно обратиться за экстренной медицинской помощью. Наиболее частой причиной гипергликемии является сахарный диабет. В случае диабета врачи обычно рекомендуют в качестве лечения применение антидиабетических препаратов. Большинство пациентов считают, что лечение проверенным и хорошо изученным препаратом от диабета, таким как метформин, будет самым безопасным, эффективным, экономичным и комфортным способом контроля состояния. Лечение может варьироваться в зависимости от типа диабета и индивидуальной реакции пациента на терапию. Изменение диеты и включение физических упражнений также могут быть частью плана лечения диабета. Некоторые лекарственные препараты, такие как стероиды (включая кортизон, гидрокортизон, преднизолон, преднизон и дексаметазон), могут повышать уровень сахара в крови у больных диабетом.

Низкий уровень сахара в крови

Если уровень сахара в крови падает ниже 70 мг/дл, это называется гипогликемией, или низким уровнем сахара в крови. Гипогликемия очень часто встречается у людей с диабетом 1 типа. Существует несколько причин гипогликемии, включая избыточное введение инсулина, недостаточное потребление углеводов, употребление алкоголя, пребывание на большой высоте, период полового созревания и менструацию. Если уровень сахара в крови снижается слишком сильно, развивается потенциально опасное для жизни состояние – гипогликемический шок. Симптомы могут включать вялость, нарушение когнитивных функций, раздражительность, тремор, судороги, слабость в мышцах рук и ног, бледность кожи, потливость, потерю сознания. Механизмы, восстанавливающие нормальный уровень глюкозы в крови после тяжелой гипогликемии (ниже 2,2 ммоль/л или 40 мг/дл), должны быть быстрыми и эффективными, чтобы предотвратить серьезные последствия недостатка глюкозы: спутанность сознания или неустойчивость, а в критических случаях (ниже 0,8 ммоль/л или 15 мг/дл) – потерю сознания и судороги. Несмотря на потенциальную серьезность состояний и рисков, связанных с гипергликемией, особенно в долгосрочной перспективе (диабет или преддиабет, ожирение или избыточный вес, гиперлипидемия, гипертония и т.д.), в целом, недостаток глюкозы в крови, особенно при очень низких уровнях, опаснее ее избытка, по крайней мере, временно, поскольку глюкоза жизненно важна для метаболизма, питания и нормальной работы органов. Это особенно касается органов с высокой метаболической активностью или нуждающихся в постоянном и регулируемом поступлении глюкозы (например, печени и мозга). Симптоматическая гипогликемия чаще всего связана с диабетом и заболеваниями печени (особенно ночью или после еды), отсутствием лечения или неправильным лечением, возможно, в сочетании с нарушением всасывания углеводов, чрезмерными физическими нагрузками или приемом лекарственных препаратов. Другие, менее распространенные заболевания, такие как рак, также могут быть причиной. Голодание, вызванное, например, расстройствами пищевого поведения, такими как анорексия, также в конечном итоге приведет к гипогликемии. Гипогликемические эпизоды могут значительно различаться у разных людей и в разное время, как по степени тяжести, так и по скорости развития. В тяжелых случаях требуется немедленная медицинская помощь, поскольку достаточно низкий уровень глюкозы в крови может привести к повреждению мозга и других тканей, вплоть до летального исхода.

When the blood sugar level is below 70 mg/dL, this is referred to as having low blood sugar. Low blood sugar is very frequent among type 1 diabetics. There are several causes of low blood sugar, including, taking an excessive amount of insulin, not consuming enough carbohydrates, drinking alcohol, spending time at a high elevation, puberty, and menstruation. If blood sugar levels drop too low, a potentially fatal condition called hypoglycemia develops. Symptoms may include lethargy, impaired mental functioning; irritability; shaking, twitching, weakness in arm and leg muscles; pale complexion; sweating; loss of consciousness. Mechanisms that restore satisfactory blood glucose levels after extreme hypoglycemia (below 2.2 mmol/L or 40 mg/dL) must be quick and effective to prevent extremely serious consequences of insufficient glucose: confusion or unsteadiness and, in the extreme (below 0.8 mmol/L or 15 mg/dL) loss of consciousness and seizures. Without discounting the potentially quite serious conditions and risks due to or oftentimes accompanying hyperglycemia, especially in the long term (diabetes or pre diabetes, obesity or overweight, hyperlipidemia, hypertension, etc. ), it is still generally more dangerous to have too little glucose – especially if levels are very low – in the blood than too much, at least temporarily, because glucose is so important for metabolism and nutrition and the proper functioning of the body's organs. This is especially the case for those organs that are metabolically active or that require a constant, regulated supply of blood sugar (the liver and brain are examples). Symptomatic hypoglycemia is most likely associated with diabetes and liver disease (especially overnight or postprandial), without treatment or with wrong treatment, possibly in combination with carbohydrate malabsorption, physical over exertion or drugs. Many other less likely illnesses, like cancer, could also be a reason. Starvation, possibly due to eating disorders, like anorexia, will also eventually lead to hypoglycemia. Hypoglycemic episodes can vary greatly between persons and from time to time, both in severity and swiftness of onset. For severe cases, prompt medical assistance is essential, as damage to brain and other tissues and even death will result from sufficiently low blood glucose levels.

Измерение глюкозы

В прошлом для измерения уровня глюкозы в крови требовалось брать образец крови, как описано ниже, но с 2015 года появилась возможность использовать систему непрерывного мониторинга глюкозы, которая включает в себя электрод, вводимый под кожу. Оба метода, по состоянию на 2023 год, обходятся в сотни долларов или евро в год на расходные материалы.

Источник выборки

Анализ глюкозы у человека натощак показывает сопоставимые уровни глюкозы в артериальной, венозной и капиллярной крови. Однако после приема пищи уровень глюкозы в капиллярной и артериальной крови может быть значительно выше, чем в венозной. Хотя эти различия сильно варьируются, одно исследование показало, что после употребления 50 граммов глюкозы "средняя концентрация глюкозы в капиллярной крови на 35% превышает среднюю концентрацию глюкозы в венозной крови".

Тип образца

Глюкоза измеряется в цельной крови, плазме или сыворотке. Исторически значения глюкозы в крови указывались в пересчете на цельную кровь, но большинство лабораторий в настоящее время измеряют и сообщают уровни глюкозы в плазме или сыворотке. Поскольку красные кровяные клетки (эритроциты) имеют более высокую концентрацию белка (например, гемоглобина), чем сыворотка, сыворотка содержит больше воды и, следовательно, больше растворенной глюкозы, чем цельная кровь. Для перевода значений глюкозы из цельной крови, умножение на 1,14 обычно позволяет получить уровень глюкозы в сыворотке/плазме. Чтобы предотвратить загрязнение образца внутривенными растворами, необходимо с особой осторожностью брать образцы крови из руки, противоположной той, в которую установлена внутривенная канюля. Альтернативно, кровь можно брать из той же руки, где установлена внутривенная канюля, после ее отключения как минимум на 5 минут и поднятия руки для оттока инфузированной жидкости от вены. Невнимательность может привести к значительным ошибкам, так как даже 10% загрязнение 5% раствором глюкозы (D5W) может повысить уровень глюкозы в образце на 500 мг/дл и более. Фактическая концентрация глюкозы в крови очень низкая, даже при гипергликемии.

Методы измерений

Для измерения глюкозы используются два основных метода. Первый, все еще используемый в некоторых местах, – это химический метод, использующий неспецифическое восстановительное свойство глюкозы в реакции с индикаторным веществом, которое меняет цвет при восстановлении. Поскольку другие соединения крови также обладают восстановительными свойствами (например, мочевина, которая может быть аномально высокой у пациентов с уремией), этот метод может в некоторых ситуациях давать ошибочные результаты (о 5–15 мг/дл сообщалось). Более современная техника, использующая ферменты, специфичные к глюкозе, менее подвержена подобным ошибкам. Два наиболее распространенных используемых фермента – глюкозооксидаза и гексокиназа. Также можно измерять среднюю концентрацию глюкозы в крови. Этот метод измеряет уровень гликированного гемоглобина, который отражает средний уровень глюкозы в крови за последние приблизительно 120 дней. Более точные измерения глюкозы в крови выполняются в медицинской лаборатории с использованием ферментов гексокиназы, глюкозооксидазы или глюкозодегидрогеназы. Однако результаты определения глюкозы в моче гораздо менее информативны. При нормально функционирующих почках глюкоза не появляется в моче, пока не будет превышен почечный порог для глюкозы. Это значение значительно выше любого нормального уровня глюкозы и свидетельствует о наличии тяжелого гипергликемического состояния. Однако, поскольку моча накапливается в мочевом пузыре, любая глюкоза в ней могла образоваться в любое время с момента последнего опорожнения мочевого пузыря. Поскольку метаболические условия быстро меняются под воздействием различных факторов, это устаревшая информация и не предупреждает о развивающемся состоянии. Мониторинг глюкозы в крови гораздо предпочтительнее как в клинической практике, так и для домашнего контроля пациентами. Нормальные уровни глюкозы в моче впервые были стандартизированы и опубликованы в 1965 году Хансом Реншлером. Разработан неинвазивный метод отбора проб для мониторинга уровня глюкозы с использованием конденсата выдыхаемого воздуха. Однако для этого метода требуются высокочувствительные биосенсоры глюкозы. I. Химические методы А. Окислительно-восстановительная реакция 1. Восстановление щелочной меди методом Фолина-Ву – голубой конечный продукт; метод Бенедикта – модификация метода Фолина-Ву для качественного определения глюкозы в моче; метод Нельсона-Сомоджи – голубой конечный продукт; метод неокупроина – желто-оранжевый цвет неокупроина; метод Шаффера-Хартманна-Сомоджи – использует принцип реакции йода с побочным продуктом в виде закиси меди. Избыток I2 затем титруют тиосульфатом. 2. Восстановление щелочным феррицианидом – метод Хагедорна-Йенсена – бесцветный конечный продукт; другие восстанавливающие вещества мешают реакции. B. Конденсация – ортотолуидиновый метод – использует ароматические амины и горячую уксусную кислоту, формирует гликозиламин и основание Шиффа, которое имеет изумрудно-зеленый цвет. Это наиболее специфичный метод, но используемый реагент токсичен; метод антрона (фенолов) – формирует гидроксиметилфурфурал в горячей уксусной кислоте. II. Ферментативные методы А. Глюкозооксидаза – метод Зайфера-Герстенфельда – ингибируется восстанавливающими веществами, такими как БУА, билирубин, глутатион, аскорбиновая кислота; метод Триндер – использует 4-аминофеназон, окислительно соединенный с фенолом. Менее подвержен влиянию повышенных уровней креатинина, мочевой кислоты или гемоглобина в сыворотке крови. Ингибируется каталазой; Кодак Эктахем – метод сухой химии. Использует спектрофотометрию для измерения интенсивности цвета через нижнюю прозрачную пленку; глюкометр – метод анализа глюкозы в крови для домашнего мониторинга. Используется полоска, пропитанная реагентом глюкозооксидазы. B. Гексокиназа – NADP в качестве кофактора. NADPH (восстановленный продукт) измеряется при 340 нм. Более специфичен, чем метод глюкозооксидазы, благодаря G 6PO4, который ингибирует мешающие вещества, за исключением случаев гемолиза образца.

Two major methods have been used to measure glucose. The first, still in use in some places, is a chemical method exploiting the nonspecific reducing property of glucose in a reaction with an indicator substance that changes color when reduced. Since other blood compounds also have reducing properties (e. g., urea, which can be abnormally high in uremic patients), this technique can produce erroneous readings in some situations (5–15 mg/dL has been reported). The more recent technique, using enzymes specific to glucose, is less susceptible to this kind of error. The two most common employed enzymes are glucose oxidase and hexokinase. Average blood glucose concentrations can also be measured. This method measures the level of glycated hemoglobin, which is representative of the average blood glucose levels over the last, approximately, 120 days. More precise blood glucose measurements are performed in a medical laboratory, using hexokinase, glucose oxidase, or glucose dehydrogenase enzymes. Urine glucose readings, however taken, are much less useful. In properly functioning kidneys, glucose does not appear in urine until the renal threshold for glucose has been exceeded. This is substantially above any normal glucose level, and is evidence of an existing severe hyperglycemic condition. However, as urine is stored in the bladder, any glucose in it might have been produced at any time since the last time the bladder was emptied. Since metabolic conditions change rapidly, as a result of any of several factors, this is delayed news and gives no warning of a developing condition. Blood glucose monitoring is far preferable, both clinically and for home monitoring by patients. Healthy urine glucose levels were first standardized and published in 1965 by Hans Renschler. A noninvasive method of sampling to monitor glucose levels has emerged using an exhaled breath condensate. However this method does need highly sensitive glucose biosensors. I. Chemical methods A. Oxidation reduction reaction 1. Alkaline copper reduction Folin Wu method Blue end product Benedict's method Modification of Folin–Wu method for qualitative urine glucose. Nelson–Somogyi method Blue end product. Neocuproine method * Yellow orange color neocuproine Shaeffer–Hartmann–Somogyi Uses the principle of iodine reaction with cuprous byproduct. Excess I2 is then titrated with thiosulfate. 2. Alkaline Ferricyanide reduction Hagedorn–Jensen Colorless end product; other reducing substances interfere with reaction. B. Condensation Ortho toluidine method Uses aromatic amines and hot acetic acid. Forms glycosylamine and Schiff's base which is emerald green in color. This is the most specific method, but the reagent used is toxic. Anthrone (phenols) method Forms hydroxymethyl furfural in hot acetic acid II. Enzymatic methods A. Glucose oxidase Saifer–Gerstenfeld method Inhibited by reducing substances like BUA, bilirubin, glutathione, ascorbic acid. Trinder method Uses 4 aminophenazone oxidatively coupled with phenol. Subject to less interference by increases serum levels of creatinine, uric acid or hemoglobin. Inhibited by catalase. Kodak Ektachem A dry chemistry method. Uses spectrophotometry to measure the intensity of color through a lower transparent film. Glucometer Home monitoring blood glucose assay method. Uses a strip impregnated with a glucose oxidase reagent. B. Hexokinase NADP as cofactor. NADPH (reduced product) is measured in 340 nm. More specific than glucose oxidase method due to G 6PO4, which inhibits interfering substances except when sample is hemolyzed.