Homeostasis glukosa adalah regulasi hormonal yang ketat terhadap kadar glukosa darah dalam kisaran fisiologis yang sempit, biasanya antara 3,9 dan 5,6 mmol/L dalam keadaan puasa. Otak dan sel darah merah adalah konsumen glukosa obligat, membuat regulasi glukosa menjadi kritis untuk kelangsungan hidup.
Keadaan Makan
Setelah makan, glukosa darah meningkat dan memicu sekresi insulin dari sel beta pankreas. Insulin mempromosikan penyerapan glukosa ke dalam otot dan jaringan adiposa dengan merangsang translokasi transporter GLUT4 ke permukaan sel. Di hati, insulin menekan glukoneogenesis dan glikogenolisis sambil merangsang sintesis glikogen dan glikolisis. Kelebihan glukosa diubah menjadi asam lemak dan disimpan sebagai trigliserida di jaringan adiposa.
Keadaan Puasa
Ketika glukosa darah turun di antara waktu makan, sel alfa pankreas mensekresikan glukagon. Glukagon bekerja terutama pada hati untuk merangsang glikogenolisis, melepaskan glukosa ke dalam aliran darah. Glukoneogenesis hati diaktifkan untuk menghasilkan glukosa dari laktat, asam amino, dan gliserol. Otot dan jaringan adiposa beralih dari glukosa ke oksidasi asam lemak, menghemat glukosa untuk otak.
Regulasi Hormonal
Insulin adalah hormon anabolik utama, menurunkan glukosa darah dengan mempromosikan penyerapan, penyimpanan, dan pemanfaatan. Ini disekresikan sebagai respons terhadap peningkatan glukosa darah, dengan sinyal tambahan dari hormon incretin seperti GLP-1 dan GIP. Pensinyalan insulin melalui reseptor insulin mengaktifkan kaskade peristiwa fosforilasi yang mengatur aktivitas enzim metabolik dan ekspresi gen.
Glukagon adalah hormon kontra-regulasi utama, meningkatkan glukosa darah selama puasa. Ini berikatan dengan reseptor glukagon pada hepatosit, mengaktifkan adenilil siklase dan meningkatkan kadar cAMP. Ini mengaktifkan protein kinase A, yang memfosforilasi dan mengaktifkan glikogen fosforilase sambil menghambat glikogen sintase.
Epinefrin menyediakan mobilisasi glukosa cepat selama stres atau olahraga, bekerja pada hati dan otot untuk merangsang glikogenolisis. Kortisol mempromosikan glukoneogenesis dan mengurangi penyerapan glukosa, memberikan efek jangka panjang. Hormon pertumbuhan memantangi kerja insulin dan penting untuk mempertahankan kadar glukosa selama puasa berkepanjangan.
Lingkaran Umpan Balik Glukosa-Insulin
Konsentrasi glukosa darah dipertahankan oleh lingkaran umpan balik negatif klasik. Peningkatan glukosa merangsang sekresi insulin, yang menurunkan glukosa dengan mempromosikan penyerapan dan penyimpanan. Penurunan glukosa menghambat pelepasan insulin dan merangsang sekresi glukagon, yang meningkatkan glukosa dengan mempromosikan produksi. Sel beta pankreas merasakan konsentrasi glukosa secara langsung melalui GLUT2 dan glukokinase, yang bertindak sebagai sensor glukosa.
Hipoglikemia
Hipoglikemia, didefinisikan sebagai glukosa darah di bawah 3,9 mmol/L, dapat disebabkan oleh insulin berlebihan atau obat mirip insulin, puasa berkepanjangan, atau tumor penghasil insulin. Gejala termasuk respons otonom seperti berkeringat, tremor, dan palpitasi, diikuti oleh gejala neuroglikopenik termasuk kebingungan, kejang, dan koma jika tidak diobati. Tubuh merespons dengan pelepasan hormon kontra-regulasi, tetapi respons ini dapat terganggu pada individu dengan hipoglikemia berulang.
Hiperglikemia dan Diabetes
Hiperglikemia kronis adalah ciri khas diabetes melitus. Diabetes tipe 1 disebabkan oleh penghancuran autoimun sel beta pankreas, menyebabkan defisiensi insulin absolut. Diabetes tipe 2 melibatkan resistensi insulin yang dikombinasikan dengan disfungsi sel beta progresif. Diabetes gestasional terjadi selama kehamilan dan sembuh setelah melahirkan tetapi meningkatkan risiko diabetes di masa depan. Hiperglikemia kronis menyebabkan komplikasi mikrovaskular termasuk retinopati, nefropati, dan neuropati, serta penyakit makrovaskular yang dipercepat.
