Pankreas ve kan şekeri

Eflin, dayısı Ertan'la cumartesi sabahı kahvaltı etmeden yayla yürüyüşüne çıkıyor; öğlene kadar ağzına sudan başka bir şey koymuyor. Dördüncü saatte bir kayaya oturup durumu kendince açıklıyor: «Midem bomboş, demek kanımda şeker de kalmadı. Şekerim sıfıra inmiş olmalı, bacaklarımın ağırlaşması ondan.» Ertan gülümseyip arkalarında kalan patikayı gösteriyor. Son bir saatte en dik yokuşu Eflin önden çıkmış, ayrılan iki yoldan doğrusunu haritaya bakarak kendisi seçmiş, yol boyunca da hiç susmamış. Beyin hücreleri yakıt olarak çoğunlukla glikoz kullanır ve onu kandan alır; kan gerçekten şekersiz kalsaydı bu yürüyüş böyle geçmezdi. Eflin dün akşamdan beri bir lokma yememiş. Bağırsaktan kana şeker gelmiyorsa bu glikoz hangi depodan çıkıyor, depoyu açma kararını kim veriyor?

• Pankreasın karma bez oluşunu, Langerhans adacıklarındaki alfa ve beta hücrelerini ve bu hücrelerin hormonlarını eşleştirirsin.
• İnsülin ile glukagonun kan şekerini hangi koşulda, hangi organda ve hangi yönde değiştirdiğini açıklarsın.
• Öğün sonrası ve açlık dönemlerinde kan şekeri, insülin ve glukagon düzeylerinin zamanla nasıl değiştiğini sözle verilmiş bir grafikten yorumlarsın.
• Tip 1 ve Tip 2 şeker hastalığını birbirinden, ikisini de şekersiz diyabetten ayırt edersin.

Midenin arkasındaki iki işli organ

Mideyi arkadan saran yassı ve uzun organ pankreastır; geniş baş kısmı on iki parmak bağırsağının kıvrımına yaslanır. «Hormonların genel özellikleri» dersi pankreası karma bez diye tanıtmıştı. Dokusunun büyük bölümü sindirim enzimleri üretir ve bu enzimleri pankreas kanalıyla on iki parmak bağırsağına akıtır; bu kısım dış salgı işini görür. Enzimlerin neyi parçaladığı sindirim sistemi modülünün konusudur. Bizi bu derste ilgilendiren, enzim üreten dokunun arasına adacıklar gibi serpiştirilmiş küçük hücre kümeleridir. Bu kümelere Langerhans adacıkları denir. Adacıkların kanalı yoktur; çevrelerindeki kılcal damarlara hormon bırakırlar ve pankreasın iç salgı işi buradan yürür.

Adacıklardaki iki hücre

Langerhans adacıklarında görevleri birbirine zıt iki hücre türü bulunur. Beta hücreleri insülin, alfa hücreleri glukagon salgılar. Her iki hormon da amino asit zincirlerinden kurulmuş protein yapılı hormonlardır; zarın lipit tabakasından geçemedikleri için hedef hücrenin zarındaki reseptörlere bağlanarak etki ederler. Reseptörlerin bu konumu modülün ilk dersinde açıklanmıştı. Ayrıntıyı yeniden açmadan şunu not edelim: insülinin işe yaraması için hormonun kanda bulunması yetmez, hedef hücrenin onu tanıyan reseptörü de çalışır durumda olmalıdır. Diyabet türlerini ayırırken bu nokta kilit olacak.

Kan şekeri yükselince: insülin

TYT'deki «Karbonhidratlar» dersinde öğündeki nişastanın ve şekerlerin sindirildikten sonra glikoz olarak kana geçtiğini görmüştük. Yemekten sonraki saatlerde kandaki glikoz artar. Beta hücreleri bu artışı doğrudan algılar ve insülin salgısını yükseltir. İnsülin kan şekerini birkaç yoldan aşağı çeker:

• Başta kas ve yağ dokusu olmak üzere pek çok hücrenin kandan glikoz almasını artırır. Hücreye giren glikoz ya hemen solunumda yakıt olarak kullanılır ya da depolanır.
• Karaciğerde ve kasta glikozdan glikojen yapımını destekler. Bu olaya glikojenez denir.
• Fazla glikozun yağa dönüştürülüp depolanmasını kolaylaştırır.

Glikojenin kurulması da yıkılması da, «Enzimler» dersinde tanıdığımız türden ayrı ayrı enzimlerin yürüttüğü tepkimelerdir; hormonlar bu enzimlerin çalışmasını hızlandırıp yavaşlatarak sonuca ulaşır. Sonuçta kandaki glikozun bir bölümü hücrelere ve depolara aktarılmış olur, kan şekeri iner.

Kan şekeri düşünce: glukagon

İki öğün arasında ya da uzun bir açlıkta hücreler kandan glikoz almayı sürdürür; bağırsaktan yeni glikoz gelmediği için kan şekeri düşme eğilimine girer. Bu kez alfa hücreleri uyarılır ve glukagon salgısı artar. Glukagonun başlıca hedefi karaciğerdir. Karaciğerde depolanmış glikojenin glikoza parçalanmasını hızlandırır; bu olaya glikojenoliz denir. Açığa çıkan glikoz kana verilir. Açlık uzayıp karaciğerin glikojen deposu azaldıkça glukagon, karbonhidrat olmayan maddelerden (amino asitler, yağların gliserolü gibi) karaciğerde yeni glikoz yapılmasını da destekler.

Kancanın sorusu buradan cevaplanır. Eflin'in kanındaki şeker, bir gece ve bir sabah boyunca yemek yemediği hâlde sıfıra yaklaşmadı; çünkü düşmeye başladığı anda glukagon karaciğerdeki glikojen deposunu açtı ve kana glikoz akmaya başladı. Kas glikojeni bu işe katılmaz. Kas hücresi kendi glikojenini parçaladığında ortaya çıkan glikozu kendi kasılması için harcar, kana vermez. Kanı besleyen depo karaciğerdeki depodur.

Bez kendi ölçümünü yapar

Tiroksinin salgısı için hipofizden gelen TSH gerekiyordu. Pankreasın adacıklarında böyle bir ara basamak yoktur. Alfa ve beta hücreleri kandaki glikoz düzeyini kendileri izler ve salgılarını buna göre ayarlar. Döngü negatif geri bildirimle kapanır: insülin kan şekerini indirdikçe beta hücrelerini uyaran sinyal zayıflar ve insülin salgısı geriler; glukagon kan şekerini yükselttikçe de alfa hücrelerinin uyarısı söner. Otonom sinir sistemi adacıkların çalışmasını etkileyebilir, ama salgının asıl ayarı kandaki glikozdan gelir.

İki hormon kan şekerini karşıt yönlere ittiği için antagonist hormonlardır. Kan şekeri dar bir aralıkta kalıyorsa bu, iki hormondan birinin hiç çalışmadığını göstermez; düzey yükselirken insülinin, düşerken glukagonun ağır bastığını gösterir.

Öğünden sonra, öğünler arasında

Bir sabah kahvaltısının ardından öğle yemeğine kadar geçen süreyi sözle çizilmiş bir grafik gibi düşünelim. Yatay eksen zamanı, dikey eksen kandaki düzeyi gösteriyor. Kahvaltıdan kısa süre sonra kan şekeri eğrisi yükselir, bir tepe yapar ve birkaç saat içinde başlangıç düzeyine geri iner. İnsülin eğrisi kan şekerini biraz geriden izler: o yükselirken yükselir, o inerken iner. Glukagon eğrisi ise ters yöne gider; öğünden sonra alçalır, kan şekeri başlangıca döndükten sonra, son öğünün üzerinden geçen süre uzadıkça yeniden yükselir. Grafik okurken sorulacak soru şudur: hangi eğri öbürünün nedeni, hangisi sonucu?

Yükselten çok, düşüren tek

Kan şekerini yükseltebilen hormon yalnız glukagon değildir. Böbrek üstü bezlerinin adrenalini ve kortizolü de kan şekerini yükselten hormonlar arasındadır; bunları bir önceki derste gördük. Düşürme yönünde ise ders kitaplarının vurguladığı gibi tek bir ana hormon vardır: insülin. Bu dengesizliğin sonucu önemlidir. Kan şekerini yukarı itecek birden fazla yedek yol vardır, ama aşağı çekecek hormon tektir; insülin üretilemez ya da etkisini gösteremezse onun yerini tutabilecek bir başka hormon bulunmaz.

Şeker hastalığı (diyabet)

İnsülin yetersiz kaldığında ya da hücreler ona yeterince yanıt vermediğinde kandaki glikoz hücrelere geçemez ve kan şekeri yüksek kalır. Bu duruma şeker hastalığı (diabetes mellitus) denir. Ders kitapları iki ana türü ayırır:

• Tip 1: Beta hücreleri insülin üretemez. Genellikle çocukluk ya da gençlik döneminde ortaya çıkar.
• Tip 2: İnsülin çoğunlukla üretilir, ama hedef hücreler ona yeterince yanıt vermez. Genellikle yetişkinlikte görülür.

İki türde de ortak sonuç, kandaki glikozun bol, hücrelerin içindekinin az olmasıdır. Hücreler kandan yeterli glikoz alamadığı için enerji gereksinimini yağlardan ve proteinlerden karşılamaya yönelir.

Kan şekeri yüksek seyrettiğinde idrarda şeker görülebilir. Böbrek kanı süzerken glikoz da süzüntüye geçer; sağlıklı bir kişide bu glikozun hemen hepsi böbrekte geri kana alınır. Süzüntüdeki glikoz, böbreğin geri alabileceği miktarı aşarsa fazlası idrarda kalır. İdrara geçen glikoz suyu da beraberinde götürdüğü için idrar miktarı artar ve kişi sık susar.

Burada «Hipotalamus ve hipofiz» dersindeki şekersiz diyabet ile karışıklık doğabilir. İkisinde de idrar bol, susama sıktır; ama sorun bambaşka yerdedir. Şekersiz diyabette eksik olan ADH'dir, böbrek suyu geri alamaz ve idrar bol ama seyreltik çıkar; kan şekeri ve idrardaki şeker bu tabloya ait değildir. Şeker hastalığında ise kan şekeri yüksektir ve idrarda şeker görülebilir.

Karma bezin öteki örneği

Pankreasın hormonları hipofizden emir beklemeden doğrudan kandaki glikoza bakıyordu. Yumurtalıklar ve testisler de karma bezdir: bir yanda üreme hücresi, öbür yanda kana verilen steroit hormonlar üretirler. Ne var ki bu bezlerin salgısı hipotalamustan başlayıp FSH ve LH üzerinden onlara ulaşan bir zincire bağlıdır. Çocukluk boyunca düşük düzeyde seyreden bu zincirin ergenlikte hangi halkadan güçlendiğini ve eşey hormonlarının bedende neleri değiştirdiğini sıradaki derste izleyeceğiz.

Örnek 1 — Hücre, hormon, koşul

Soru: Langerhans adacıklarındaki bir hücre türü, salgıladığı hormon ve salgının arttığı koşul hangi seçenekte doğru eşleştirilmiştir?

• A) Alfa hücresi – insülin – kan şekerinin yükselmesi
• B) Beta hücresi – glukagon – kan şekerinin düşmesi
• C) Beta hücresi – insülin – kan şekerinin yükselmesi
• D) Alfa hücresi – glukagon – kan şekerinin yükselmesi
• E) Beta hücresi – insülin – kan şekerinin düşmesi

Çözüm: İnsülin beta hücrelerinden çıkar ve kan şekeri yükselince artar. A ile B hücre adlarını hormonlarla ters eşliyor. D doğru hücre ve hormonu yanlış koşula bağlıyor; glukagon kan şekeri düşünce artar. E insülinin koşulunu tersine çeviriyor; düşük kan şekerinde insülin salgısı azalır. Cevap: C.

Örnek 2 — Sözle çizilmiş açlık grafiği

Soru: Varsayımsal sağlıklı bir kişide son öğünden sonraki uzun bir açlık dönemi izleniyor. Yatay eksen zamanı gösteriyor. Eğrilerden biri açlık uzadıkça yavaş yavaş yükseliyor, biri yavaş yavaş alçalıyor; kan şekeri eğrisi ise önce hafifçe iniyor, sonra dar bir aralıkta yatay seyrediyor. Yükselen eğri ve alçalan eğri için doğru eşleştirme hangisidir?

• A) Yükselen insülin, alçalan glukagon
• B) Yükselen glukagon, alçalan insülin
• C) İkisi de insülinin farklı zamanlardaki ölçümüdür.
• D) Yükselen karaciğer glikojeni, alçalan glukagon
• E) Yükselen insülin, alçalan karaciğer glikojeni

Çözüm: Açlıkta kan şekeri düşme eğilimindedir; bu durum alfa hücrelerini uyarır, beta hücrelerinin uyarısını azaltır. Glukagon artarken insülin azalır, kan şekeri de karaciğerden verilen glikozla dar aralıkta tutulur. A yönleri ters kuruyor. D karaciğer glikojeninin açlıkta arttığını varsayıyor; oysa glukagon onu yıktırdığı için glikojen azalır. E insülinin açlıkta yükseldiğini sanıyor. Cevap: B.

Örnek 3 — Bol idrar, iki ayrı neden

Soru: Varsayımsal iki kişinin ikisi de çok idrar çıkarıyor ve sık susuyor. Birincisinin idrarında şeker var, ikincisininkinde yok ve idrarı çok seyreltik. Hangi yorum en uygundur?

• A) İkisinde de insülin eksiktir.
• B) Birincisinde ADH eksiktir, ikincisinde kan şekeri yüksektir.
• C) İkisinde de glukagon fazlası vardır.
• D) Birincisinin tablosu şeker hastalığına, ikincisininki ADH yetersizliğine bağlı şekersiz diyabete uyar.
• E) İkincisinde böbrek glikozu geri alamıyordur.

Çözüm: İdrarda şeker görülmesi, kandaki glikozun böbreğin geri alabileceğinden fazla olduğunu düşündürür; bu, şeker hastalığının işaretidir. Şekersiz ve seyreltik bol idrar ise suyu geri aldıran ADH'nin eksikliğine uyar. B nedenleri yer değiştiriyor. E ikinci kişinin idrarında şeker olmadığı bilgisiyle çelişiyor. A ve C iki tabloyu tek bir pankreas sorununa indiriyor. Cevap: D.

Örnek 4 — Hangi depo kanı besler?

Soru: Hem karaciğer hem kas hücrelerinde glikojen depolanır. Uzun açlıkta kan şekerinin korunmasına yalnız karaciğer glikojeninin katkı vermesinin nedeni hangisidir?

• A) Kas hücreleri kendi glikojenlerinden elde ettikleri glikozu kana vermez, kendi çalışmaları için kullanır.
• B) Kas hücreleri hiç glikojen depolamaz.
• C) Glukagon kas glikojenini karaciğere taşır.
• D) Kas glikojeni yalnız insülinin etkisiyle yıkılır.
• E) Karaciğer glikojeni kana doğrudan glikojen olarak geçer.

Çözüm: Glukagonun başlıca hedefi karaciğerdir; karaciğerde yıkılan glikojenden çıkan glikoz kana verilir. Kas da glikojen yıkar, ama ürünü kendi kasılmasında tüketir. B soru kökündeki bilgiyle çelişiyor. D insülinin yönünü tersine çeviriyor; insülin glikojen yıkımını değil yapımını destekler. E kana geçen maddenin glikoz olduğunu atlıyor; C ise var olmayan bir taşıma kuruyor. Cevap: A.

• Alfa ile betayı yer değiştirmek. İnsülin beta, glukagon alfa hücrelerinden salgılanır. Ezber şaştığında hormonun ne zaman gerektiğinden geriye git: tokluğun hormonu insülindir.
• Açlıkta kan şekerinin sıfıra indiğini sanmak. Bağırsaktan glikoz gelmese de glukagon karaciğerdeki glikojeni yıktırır ve kana glikoz verilir; kan şekeri dar bir aralıkta tutulur.
• Glikojenez ile glikojenolizi karıştırmak. Glikojenez glikozdan glikojen yapımıdır ve insülinle artar; glikojenoliz glikojenin glikoza yıkımıdır ve glukagonla artar.
• Pankreası da hipofiz eksenine bağlamak. Adacıklar kandaki glikozu kendileri izler; insülin ve glukagon salgısı için hipofizden bir uyarıcı hormon gerekmez.
• Kan şekerini düşüren birden çok hormon saymak. Adrenalin, kortizol ve glukagon kan şekerini yükseltir; düşüren ana hormon yalnız insülindir.
• Şekersiz diyabeti şeker hastalığının bir türü sanmak. Şekersiz diyabet ADH yetersizliğidir; idrar bol ama şekersizdir ve kan şekeri bu tablonun parçası değildir.