فرضیه مرکز دو هسته ای تنظیم قند خون

پیشتر چنین تصور میشد که فزایش و کاهش قند خون صرفا توسط مرکز کبدی احساس میشد و توسط هورمونهای کبد انسولین و گلوکاگون تنظیم میشد. اما چنین بنیان تنظیمی که صرفا مبتنی بر غلظت مواد  بنا نهاده شده باشد با ظرافت تنظیمی که در مغز  برای کارهای دیگر انجام میشده،  بسی دور بود. این شکل نگاه بیشتر لایق پروکاریوت ها و یوکاریوت های اولیه بود که بر مبنای شیمیوتاکسی به حیات خود ادامه میدادند و نه انسانی که به بالاترین درجه شعور دست یافته است. باری تردید من به تنظیم قند خون سالها پابرجا بود تا اینکه از مجموع شواهد پراکنده که دنبال رد پایی از تنظیم قند خون در مغز میگشتند ، فرضیه ای شکل دادم: فرضیه مرکز دوهسته ای تنظیم قند خون.  

لایه های تو در توی مغزی و ارتباطات بیشمار سلولهای عصبی با همدیگر مانع بزرگی در سر راه پیدا کردن اثر انگشت مغز در تنظیم قند خون بوده و هست. اساسا  دو راه برای پرده برداشتن از حضور مغز در تنظیم قند خون وجود دارد: یا به اندازه کافی شواهدی که بخش هایشان با هم همپوشانی دارند را بدست اوریم و از کنار هم نهادن انها به نقشه نهایی دست پیدا کنیم، و راه دوم اینکه بر اساس شواهد بدست امده تا به امروز، فرضیه ای بسازیم و  دنبال شواهد مورد نیاز برای تکمیل کردن فرضیه پیشنهادی  برویم. 

بخش اعظم کشفیات در حوزه علوم زیستی از مسیر دوم گذشته. هیجان انگیز ترین انها کشف ماده ژنتیکی و بعدها کشف کدهای ژنتیکی بود. در دورانی که روشهای ازمایشگاهی به تکامل امروز نرسیده بودند، چشم انتظار دست اوردهای راه اول ماندن و جمع اوری شواهد بیشمار، عمر نوح میخواست و صبر ایوب و گنج قارون. پس دانشمندان بالاجبار راه دوم را دنبال کردند. و عجیب تر اینکه افراد غیر متخصص در علوم زیستی پیشروان این کشف ها شدند. فیزیکدانانی چون شرودینگر و  کریک، ریاضیداناتی چون  جرج گاموف و دسته زیادی از شیمی دانان.

خوبی راه دوم این هست که ورود برای عموم ازاد هست تنها به شرط اینکه کلیات مساله را خوب درک کرده باشد و دانش حداقلی از جزئیات هم داشته باشد. اما راه دوم یک بدی  بزرگی دارد و آن اینکه خطاهایش گاهی چنان زیاد هست که اعتماد به کلیت مساله فرضیه سازی را دچار خدشه میکند و انرا از جدی گرفته شدن توسط علاقمندان و فعالان راه اول،  دور نگه میدارد.

من در مساله تنظیم قند خون، بنا به دلایلی که گفتن از انها موجب اطاله متن میشود، راه دوم را ترجیح داده ام و فرضیه  مرکز دو هسته تنظیم قند خون را ارائه میدهم:

قند خون توسط مرکزی با دو هسته که اولی تغییرات بزرگ با مدلاتوری پائین اعمال میکند و در کبد مستقر هست و دومی تغییرات کوچک با  مدلاتوری بالا   اعمال میکند و در هیپوتالاموس مستقر هست،  تنظیم میشود. با افزایش قند خون که متعاقب غذا خوردن روی میدهد، سلول های بتای پانکراس از طریق مکانیسم احساس گلوکز که مرکز ثقل اش در کانال پتاسیم وابسته به ATP هست، شروع به ترشح انسولین میکند. انسولین موجب فعال سازی بافت های ذخیره کننده قند که در کبد، ماهیچه ها و بافت چربی مستقر هستند، میشود. بافت چربی بسته به میزان درگیری اش با قند و تبدیل آن به چربی، مواد ادیپوکینی از جمله لپتین ترشح میکند که میزانش نشانه ای از حجم درگیری بافت چربی در ذخیره سازی قند خون میباشد. نواحی کمانی ( آرکوایت) در هیپوتالاموس مسئول دریافت اطلاعات از بخش های مختلف بدن در رابطه با قند خون هستند. در نرون های این ناحیه گیرنده هایی برای انسولین و لپتین وجود دارد و در عین حال مانند سلول های بتای پانکراس، دارای قابلیت درک و احساس قند خون میباشند.  هسته عالی با تحلیل نتایج رسیده از بافت های مذکور، دستوراتی را به مجموعه تابعه خود ارسال میکنند. این دستورات دو دسته هستند. دستورات عصبی سپماتیک که مستقیم و آنی به بافتهای مذکور ارسال میشوند و با ترشح نورادرنالین از پایانه های عصبی پیغام مربوطه دلیور میشود، و دستورات غیر مستقیم و تاخیری شیمیایی که  شامل ترشح POMC (پرواوپیوملانوکورتین بهداختصار پومسی) و NPY (  نوروپپتید وای به اختصار نپوای ) میباشند. هسته عالی تنظیم قند خون توان تنظیمی خود را به نرمی و با قدرت مدلاتوری بالا اعمال میکند. 

فرض کنیم  قند خون از حالت پایه 100 میلیگرم در دسی لیتر  در فاصله نیم ساعت  به 300 میرسد. از انجائیکه دامنه تنظیمی هسته اول بررگ هست، نوسانات قند خون بیشتر خواهد بود و اگر این دامنه را 50 فرض کنیم، دامنه کلی نوسان قند خون از 350 تا 250 خواهد بود. حضور هسته تنظیمی عالی با دامنه تغییری 10، و با سرعت عملکردی 5 برابری سبب میشود که بازه  تغییرات مذکور به 280 تا 320 تعدیل یابد. 

این روند در تمام مراحلی که هسته اول در حال کار هست، حاکم هست و هربار که انسولین ترشح میشود،  بخش تنظیم عالی هم پابه پای آن در حال فعالیت هست تا دامنه تنظیمی قند خون از نوسانات بیشتر دور بماند.  در مجموع و با بودن نقش تنظیمی دو هسته که در هماهنگی با هم کار میکنند، افزایش و کاهش قند خون بتدریج انجام میپذیرد. تا قدرت کنترلی بدن در تنظیم قند خون متناسب با دیگر نیازهای فیزیولوژیک به بهترین شکل اعمال شود. 

در نهایت شکل کلی داستان اینگونه میشود که هسته کبدی با چهار مرحله ترشح انسولین ( 4 ×50 )  و هسته دوم با چهل بار مدلاسیون در دامنه 10 قادر میشود که قند خون را به حالت پایه بازگرداند. 

چرا چنین مکانیسم دو هسته ای برای تنظیم قند خون ضروری  هست؟

بیائید فرض کنیم که قند خون تنها با یک هسته کبدی تنظیم میشود. ببینیم چه نتیجه از این نوع تنظیم بدست می اید. فرض ما در فرضیه بالا بر این نهاده شده که ترشح انسولین با تخمین خیلی خام انجام میشود. لذا اگر مقدار ترشح انسولین که با شروع به غذا خوردن ماشه اش چکیده میشود، از میزان لازم برای کاستن از قند خونی که افزایش یافته بیشتر باشد ( مثلا فرد یک کاری در وسط غذا خوردن پیش امده و غذا خوردن را کنار نهاده، و یا اینکه تنها یک اسنک گلوسیدی مانند بستنی خورده) ، بدن دچار کاهش قند خون میشود که فوق العاده برای بدن نامطلوب هست. اما مثال واقعی تر را نه در انسانها که در رده حیوانات میتوان پیدا کرد. حیوانی در حین خوردن صید خود، صیادش سر میرسد و او مجبور به فرار هست. در اینصورت در حالیکه انسولین در بدن او ترشح شده، و مدام دارد قند خون را پائین میاورد، حالا مجبور هم هست انرژی لازم برای تامین فرارش را هم تهیه کند! اونوقت این انسولین  اضافی خون را کجای دلش باید بگذارد؟!

بدن برای اینکه پاسخی دقیق تر به مساله ای که با کلیت حیات او سروکار دارد بدهد،  هسته  تنظیمی با براوردی خام را به هسته تنظیمی با براوردی عالی ،مجهز کرده. در نتیجه  افزایش قند خون بجای اینکه صرفا بر پایه عملکرد انسولین پائین بیاید،  بر پایه نقش توامان کبد، ماهیچه و بافت چربی پائین میاید. و نقش بافت چربی در تنظیم عالی از دو مجموعه دیگر بیشتر هست. چرا که بخاطر دارا بودن فرامین دوگانه تحریک کننده و بازدارنده مستقیم انی ووغیر مستقیم تاخیری از ناحیه مغزی، براحتی میتواند میان دو حالت متضاد سویچ کند. و همین قابلیت به بافت چربی نقش بافری میدهد تا قند خون به شکل ناگهانی بالا یا پایین نرود. در غیاب بافت چربی نوسانات قند خون زیاد خواهد بود و اسیب هایی که از این نوسانات به بدن میرسد در دراز مدت، جبران ناپذیر میشود.

در مبحث بعد به نقش بافری چربی در تنظیم قند خون با این عنوان میپردازم که:

چگونه بافت چربی مانع از افزایش و کاهش ناگهانی قند خون میشود؟