혈당량 조절(인슐린·글루카곤)과 당뇨병

핵심 정리

혈당은 혈액 속에 녹아 있는 포도당의 농도다. 세포는 포도당을 주요 에너지원으로 쓰므로 혈당이 지나치게 낮거나 높으면 몸의 기능이 흔들린다. 특히 포도당에 크게 의존하는 뇌 같은 조직은 혈당이 낮아질 때 가장 먼저 영향을 받는다. 몸은 이자에서 분비하는 두 호르몬으로 혈당을 좁은 범위 안에서 유지한다. 혈당을 낮추는 것은 인슐린이고 높이는 것은 글루카곤이다.

두 호르몬은 혈당량 조절에서 서로 반대로 작용하는 길항 관계다. 인슐린은 이자의 β 세포에서 분비된다. 인슐린 분비량을 결정하는 가장 중요한 신호는 혈중 포도당 농도다. 혈중 포도당 농도가 높아지면 인슐린 분비가 촉진된다.

인슐린은 세포로의 포도당 흡수를 촉진한다. 흡수가 늘어난 만큼 혈액 속 포도당이 줄어 혈당량이 낮아진다. 인슐린은 간에서도 작용한다. 간에서 포도당을 글리코젠으로 합성하는 것을 촉진한다. 이때 간에서는 포도당이 글리코젠으로 전환되어 저장된다.

글루카곤은 이자의 세포에서 분비된다. 혈당량이 위험할 정도로 낮아지면 이 세포에서 글루카곤이 방출되며, 글루카곤은 주로 간을 표적으로 하여 작용한다. 글루카곤은 간에서 글리코젠 분해를 촉진하여 혈당량을 높인다. 에피네프린 역시 혈당량을 증가시킨다.

혈당 조절의 중추는 간뇌의 시상하부다. 이자의 호르몬 분비도 간뇌의 자율 신경 조절을 받는다. 간은 인슐린이 혈당을 조절할 때 작용하는 주요 표적 기관이다.

자세히

식사를 하면 소화된 포도당이 소장에서 혈액으로 흡수되고 혈중 포도당 농도가 올라간다. 혈중 포도당 농도가 높아지면 이자의 β 세포가 인슐린을 분비한다. 인슐린은 혈액을 따라 온몸으로 이동한다. 표적 세포의 수용체와 결합하면 그 세포가 혈액에서 받아들이는 포도당의 양이 늘어난다. 포도당은 세포 안으로 들어가야 에너지원으로 쓰일 수 있으므로, 흡수가 늘어나면 그만큼 혈액 속 포도당이 줄어든다. 반대로 인슐린이 부족하면 포도당이 세포로 충분히 들어가지 못해 혈당이 높게 남는다. 간에서는 인슐린이 포도당을 글리코젠으로 합성하는 과정을 촉진하므로 남는 포도당이 저장된다. 세포의 포도당 흡수와 간의 글리코젠 합성이 함께 일어나면 혈당량이 낮아진다. 혈당이 정상 범위로 돌아오면 인슐린 분비도 줄어든다.

반대 방향의 과정은 저혈당 상태에서 일어난다. 혈당량이 위험할 정도로 떨어지면 이자의 α 세포에서 글루카곤이 방출된다. 글루카곤은 혈액을 따라 간으로 이동해 간세포 표면의 수용체와 결합한다. 그러면 간세포 안에 저장된 글리코젠을 포도당으로 분해하도록 자극한다. 분해된 포도당은 세포에서 혈류로 내보내져 혈당량을 높인다. 이 과정을 글리코젠 분해라고 한다. 음식 섭취가 부족하거나 매우 심하게 운동한 상태에서 이 경로가 작동한다는 점도 함께 알아 두면 된다.

두 호르몬은 같은 간을 표적으로 삼지만 작용 방향이 정반대다. 인슐린은 포도당으로 글리코젠을 합성해 저장하는 작용을 촉진한다. 글루카곤은 저장된 글리코젠을 분해해 포도당을 내보내는 작용을 촉진한다. 같은 간에서 한쪽은 저장을, 다른 쪽은 방출을 담당하므로 혈당량은 두 호르몬의 균형으로 정해진다. 이처럼 같은 조절 대상에 반대 방향으로 작용하는 것이 길항 작용이다. 어느 한쪽의 작용이 줄면 다른 쪽의 작용만 남아 혈당이 그쪽으로 치우친다.