ग्लुकोज : आपली उर्जा, संपत्ती आणि बरंच काही

आपल्या शरीराचा मूलभूत घटक म्हणजे पेशी. निरनिराळ्या अवयवांमध्ये अनेक प्रकारच्या पेशी असतात. सर्व पेशींना त्यांच्या अस्तित्वासाठी सतत उर्जानिर्मिती करावी लागते. त्यासाठी अर्थातच पुरेसे इंधन उपलब्ध झाले पाहिजे. ज्याप्रमाणे वाहनांसाठी काही प्रकारची इंधने असतात त्याचप्रमाणे पेशींमध्येही वेगवेगळी इंधने उपलब्ध आहेत. जो रासायनिक पदार्थ इंधन म्हणून वापरला जातो त्याचे ज्वलन (oxidation) होऊन त्यातून रासायनिक उर्जा (ATP) तयार होते. पेशींमधली विविध इंधने अशी आहेत:
ग्लुकोज
मेदाम्ले
ग्लिसेरॉल
किटोन बॉडीज
अमिनो आम्ले
यांपैकी कशाचा वापर उर्जानिर्मितीसाठी करायचा हे पेशीचा प्रकार आणि त्यातली परिस्थिती यानुसार ठरते.
बहुसंख्य पेशींच्या बाबतीत ग्लुकोज हे महत्वाचे इंधन आहे. काही पेशी त्याव्यतिरीक्त इतर इंधनेही वापरू शकतात. पण, रक्तातील लालपेशी मात्र फक्त ग्लुकोजच वापरतात. म्हणजे त्या ‘खाईन तर तुपाशी’ या प्रकारच्या पेशी आहेत. मेंदू सुद्धा शक्यतो ग्लुकोजचीच मागणी करतो पण आणीबाणीच्या परिस्थितीत तो इतर इंधन वापरू शकतो.

आहार आणि ग्लुकोजचा पुरवठा
आता एक नजर टाकूया आपल्या रोजच्या आहारावर. आहाराचा ६०-७०% भाग हा कर्बोदकांच्या रुपात असतो. पोळी, भाकरी आणि भात हे आपले पोट भरायचे मुख्य पदार्थ. त्या सगळ्यांत असतो ‘स्टार्च’. तर मांसाहारातून ‘ग्लायकोजेन’ हे कर्बोदक मिळते. मुळात स्टार्च आणि ग्लायकोजेन हे ग्लुकोजचे polymers आहेत. त्यांचे पचनसंस्थेत पूर्ण विघटन झाल्यावर आपल्याला भरपूर ग्लुकोज मिळते. तसेच आपण आहारात अनेक गोड पदार्थ, दूध व फळेही घेतो. त्यातून आपल्याला ग्लुकोजची भाईबंद असलेली अन्य काही कर्बोदके मिळतात. ती पचनसंस्थेतून शोषून जेव्हा पेशींत पोचतात तेव्हा त्यांचेही ग्लुकोजमध्ये रुपांतर होते. थोडक्यात कुठलेही कर्बोदक आहारात घेतले तरी पेशींमध्ये शेवटी त्याचे ग्लुकोज बनवले जाते. त्यामुळे ग्लुकोज हेच आपल्या शरीराचे मुख्य इंधन ठरते.
कर्बोदकांच्या पचनातून निर्माण झालेला ग्लुकोज नंतर रक्तात शोषला जातो. रक्तप्रवाहातून तो शरीराच्या सर्व अवयवांना पोचवला जातो. आता तो प्रत्यक्ष पेशीत शिरणे ही एक महत्वाची पायरी असते. यकृताच्या पेशींमध्ये तो अगदी सहज शिरतो पण स्नायू आणि मेदपेशींमध्ये मात्र तसे होत नाही. या दोन्हीकडे शिरण्यास त्याला इन्सुलिनची मदत लागतेच.

पेशींमध्ये ग्लुकोजचा वापर तीन प्रकारे होतो:
१. ५०% लगेचच ऊर्जानिर्मितीसाठी वापर. उरलेला ५०% हा पेशींना लगेच लागणार नसतो. म्हणून त्याचा ‘साठा’ खालील रूपांमध्ये होतो
२. १०% ग्लुकोजचे ‘ग्लायकोजेन’ मध्ये रुपांतर होते आणि
३. ४०% चे रुपांतर मेदात होते.

ग्लुकोजचा साठा करण्याचे मार्ग
आता ग्लुकोजचे जे दोन साठे होतात त्यांचा हेतू समजून घेऊ. इथे मला बँकेत पैसे ठेवण्याच्या ज्या नेहमीच्या पद्धती आहेत त्यांची उपमा द्यावी वाटते. समजा, मला रोज १०० रु. मिळतात. त्यातले ५० मला रोजच्या खर्चासाठी लागतात, म्हणून मी ते घरीच ठेवतो. उरलेल्या ५० मधले १० रु. मला त्या आठवड्यात कधीही लागू शकतात. पण, मला ते घरी ठेवायचे नाहीत कारण ते लगेच खर्च होण्याची भीती वाटते. मग मी ते माझ्या बचत खात्यात ठेवतो. शेवटी जे ४० उरले आहेत ते मला कधीतरी अडीअडचणीतच लागतात. म्हणून मी त्यांची मुदत ठेव बनवतो.

आता वळूया ग्लुकोजकडे. त्याचा १०% साठा हा ग्लायकोजेनच्या रुपात केला जातो. हे संयुग मुख्यतः यकृत व स्नायूंमध्ये साठवले जाते.यापैकी यकृतातील ग्लायकोजेनचे गरजेच्या वेळी अत्यंत वेगाने ग्लुकोजमध्ये रुपांतर होते. थोडक्यात हे झाले ग्लुकोजचे बचत खाते! आता त्याचा उपयोग बघा. रोज रात्रीचे जेवणानंतर ते दुसऱ्या दिवशीच्या सकाळच्या न्याहारीपर्यंत आपण ‘उपाशी’ असतो. तेव्हा मध्यरात्र ते सकाळ या काळात यकृतातील ग्लायकोजेनचे ग्लुकोजमध्ये रुपांतर होते आणि ते रक्तात सोडले जाते. मग सर्व पेशी ते वापरू लागतात. म्हणजेच, रोज दिवसभरात आपण आहारातला ग्लुकोज थेट वापरतो तर रात्रीत हा ‘बचत’ केलेला ग्लुकोज वापरात आणतो.

शेवटी जो ४०% ग्लुकोज उरलाय त्याचे मेदात रुपांतर केले जाते आणि ते मेद (fat) शरीराच्या मेदसाठ्यांमध्ये( adipose tissue) साठवले जाते. हे साठे खर्या अर्थाने ‘fixed deposits’ असतात! जेव्हा काही कारणाने दीर्घकाळ उपोषण घडते, त्या काळात त्यांचे विघटन करून त्यातून काही प्रमाणात ग्लुकोज मिळवला जातो. तसेच त्यातून मिळालेली मेदाम्लेही इंधन म्हणून वापरली जातात.
आपण साठवलेला मेद ही एका अर्थी आपली ‘संपत्ती’च असते. ज्याप्रमाणे व्यवहारातील कुठलीही संपत्ती निर्माण करण्यास मुळात आपल्याकडे भरपूर ‘चलन’ असावे लागते, तद्वत शरीरात जेव्हा ग्लुकोजचा पुरवठा भरपूर असतो तेव्हाच आपण मेदरुपी संपत्ती निर्माण करतो. ज्याप्रमाणे गरजेहून अधिक संपत्ती आयुष्यात कटकटी निर्माण करू शकते त्याप्रमाणे मेदाचे साठेही नको इतके झाल्यास काही व्याधी उत्पन्न होतात.

शरीरातील ग्लुकोजचे कार्य
१. सर्व पेशींमध्ये इंधन म्हणून ऊर्जानिर्मितीत वापर
२. ग्लुकोजपासून ribose तयार होते, जे DNA व RNA यांच्या उत्पादनासाठी लागते.
३. पुरुषाच्या जननेंद्रियात ग्लुकोजपासून fructose तयार होते, जे शुक्राणूंना उर्जा पुरवते.
४. स्तनांमध्ये स्तनपानाच्या काळात जे Lactose तयार होते त्यासाठी ग्लुकोज आवश्यक असते
५. ग्लुकोज हा अन्य मेद व प्रथिनांशी संयोग पावतो आणि त्यातून काही महत्वाची संयुगे तयार होतात, जी पेशींच्या बळकटीसाठी आवश्यक असतात.
या विवेचनातून लक्षात येईल की ग्लुकोज हा शरीरातील अनेक रासायनिक घटनांचा मूलाधार आहे.

ग्लुकोजचा चयापचय आणि हॉर्मोन्सचे कार्य
जेव्हा आपण नियमित पुरेसा आहार घेतो तेव्हा ग्लुकोजचा ग्लायकोजेन व मेदांच्या रुपात साठा केला जातो. या दोन्ही कामांत इन्सुलिनचा वाटा मोठा आहे. हे हॉर्मोन आपल्या स्वादुपिंडात तयार होते. जेवणानंतर जेव्हा आपली ग्लुकोजची रक्तपातळी वाढू लागते तेव्हा इन्सुलिनही अधिक प्रमाणात रक्तात सोडले जाते. ते पेशींमध्ये ग्लुकोजचा व्यवस्थित वापर आणि साठा करण्यात मोलाची मदत करते. त्याच्या या महत्वाच्या क्रियेमुळेच ग्लुकोजची वाढलेली रक्तपातळी अल्पावधीत पूर्ववत केली जाते. तेव्हा पुरेसा आहार आणि इन्सुलिनचे कार्य यांचा मिलाफ होऊनच ग्लुकोजपासून मेदनिर्मिती होते.

जेव्हा बऱ्याच तासांसाठी आपण आहार घेत नाही तेव्हा शरीरातील घडामोडी बघू. सुरवातीस रक्तातील ग्लुकोज पेशींकडून वापरले जाते. ते बऱ्यापैकी वापरल्यावर त्याची रक्तपातळी कमी होऊ लागते. आता हा ‘संदेश’ अन्य काही हॉर्मोन्सकडून टिपला जातो आणि ती अधिक प्रमाणात स्त्रवू लागतात. या हॉर्मोन्समध्ये प्रामुख्याने ‘ग्लुकॅगॉन’ व ‘एपिनेफ्रीन’ चा समावेश आहे. मुळात ही दोन्ही ‘इन्सुलिन-विरोधी’ गटातील आहेत. त्यामुळे त्यांच्या सर्व कृती या बरोबर इन्सुलिनच्या विरुद्ध असतात. आता ती कार्यरत झाल्यावर यकृतातील ग्लायकोजेनचे ग्लुकोजमध्ये रुपांतर होते आणि ते रक्तात सोडले जाते. जोपर्यंत पुढील अन्नग्रहण होत नाही तोपर्यंत हे ग्लायकोजेन ग्लुकोजची रक्तपातळी टिकवते. जास्तीतजास्त १६ तासांच्या उपासापर्यंत हा ग्लायकोजेनचा साठा टिकतो.

समजा, आता एखाद्याने त्याहीपुढे उपोषण करायचे ठरवले तर काय होते ते पाहू. आपण वर पाहिले आहे की लालपेशी आणि मेंदू यांना सतत ग्लुकोज लागतेच.त्यामुळे आता ती पातळी टिकवण्यासाठी एक नवीन प्रक्रिया यकृतात होते. तिला ‘नव-ग्लुकोज निर्मिती’ असे म्हणतात. ही एक अत्यंत महत्वाची प्रक्रिया आहे. त्यामध्ये शरीरातील प्रथिने आणि मेद यांच्या विघटनातून ग्लुकोज तयार होतो आणि मग रक्तात सोडला जातो. किंबहुना या अनोख्या क्रियेमुळेच माणूस( मर्यादित काळाचे) उपोषण करूनही जिवंत राहतो. या प्रक्रियेस गती देण्याचे काम
ग्लुकॅगॉन व एपिनेफ्रीन ही हॉर्मोन्स करतात.

रक्तातील ग्लुकोजची योग्य पातळी
आपले खाणे आणि ही पातळी यांचा थेट संबंध आहे. सकाळी उपाशी पोटी ही सर्वात कमी असते( ७० – १०० mg/dL ). जेवणानंतर ती वाढू लागते आणि एक तासाने ती सर्वोच्च असते. दरम्यान जे वाढीव इन्सुलिन स्त्रवलेले असते त्याच्या प्रभावाने ती पुढील तासाभरात बऱ्यापैकी खाली येते. निरोगी अवस्थेत जेवणानंतर दोन तासाने ती १४० mg /dL चे आत असते. ज्या लोकांचा जेवणानंतरचा ‘इन्सुलिन-प्रतिसाद’ अत्युत्तम असतो, त्यांचे बाबतीत तर ती उपाशी-पातळी इतकी खाली येते.
आपण आहारातील कर्बोदकांचे प्रमाण जेवढे वाढवू त्याच प्रमाणात स्वादुपिंड अधिक इन्सुलिन सोडते. ग्लुकोजची पातळी खाण्यानंतर बेफाम वाढू नये यासाठीच इन्सुलिनचा लगाम आपल्याला निसर्गाने दिला आहे. इन्सुलिन आणि इन्सुलिन-विरोधी हॉर्मोन्स यांच्यातील समन्वयाने संपूर्ण २४ तासांत ग्लुकोज-पातळी नियंत्रित राहते.

बिघडलेल्या ग्लुकोज-पातळीचे परिणाम
जेव्हा ग्लुकोज, इन्सुलिन आणि त्याविरोधी हॉर्मोन्स यांच्यातील समन्वय बिघडतो तेव्हा अर्थातच ग्लुकोजची रक्तपातळी जास्त वा कमी होते. या दोन स्थिती अशा:
१. ग्लुकोज अधिक्य(hyperglycemia) : याची महत्वाची कारणे अशी:
अ) इन्सुलिनची कमतरता
आ) इन्सुलिनचा पेशींवर प्रभाव न पडणे (resistance)
इ) इन्सुलिन-विरोधी हॉर्मोन्सचे अधिक्य
यापैकी (अ) आणि (आ) मिळून जो आजार होतो तोच ‘मधुमेह’. मधुमेह हे अवाढव्य प्रकरण असून तो एका स्वतंत्र लेखमालेचा विषय आहे. त्याबद्दल लिहिणे हा या लेखाचा उद्देश नाही.

मधुमेह या ‘कादंबरी’चा ग्लुकोज हा नायक तर इन्सुलिन ही नायिका आहे! निरोगी अवस्थेत या दोघांचा कसा सुंदर मिलाफ होतो ते आपण पाहिले आहे. किंबहुना ही पूर्वपीठीका समजून घेणे हे मधुमेहाबद्दल वाचण्यापूर्वी आवश्यक आहे. इन्सुलिनच्या कार्याअभावी गरजेपेक्षा जास्त ग्लुकोज रक्तात साठून राहतो कारण तो पेशींमध्ये शिरू शकत नाही. मग हा साठून राहिलेला ग्लुकोज ‘बिनकामाचा’ ठरतो आणि तो कटकटीही निर्माण करतो.

२. ग्लुकोज-कमतरता (hypoglycemia) : याची महत्वाची कारणे अशी:
अ) जे मधुमेही इन्सुलिनचे उपचार घेत असतात त्यांच्यात कधीकधी त्याचा ‘ओव्हरडोस’ होतो. त्यामुळे रक्तातील ग्लुकोज जास्त प्रमाणात पेशींत शिरते आणि त्याची रक्तपातळी नको इतकी कमी होते.
आ) अतिरिक्त मद्यपान : जर एका बैठकीत फाजील मद्यपान केले आणि त्यानंतर अन्न खायची शुद्धी राहिली नाही तर हा बाका प्रसंग ओढवतो. अल्कोहोलच्या प्रभावाने पेशींमधील नव-ग्लुकोजनिर्मितीस मोठा अडथळा होतो.

जेव्हा ग्लुकोजची रक्तपातळी कमी होत होत ४० mg/dL इतकी उतरते तेव्हा रुग्णात लक्षणे (चक्कर, आकलन न होणे) दिसू लागतात. याहीपुढे जर पातळी २० mg/dL चे खाली उतरली तर मात्र रुग्ण बेशुद्ध पडतो. ही स्थिती धोकादायक असते आणि तेव्हा रुग्णास तातडीने ग्लुकोज पुरवावे लागते.

.....तर असे हे ग्लुकोज – आपले महत्वाचे इंधन. आपल्याला क्षणोक्षणी लागणारे. तसेच आपल्या पेशींचा रासायनिक मूलाधार. मात्र त्याची रक्तपातळी योग्य प्रमाणातच हवी. ती फार जास्त झाल्यास कटकटीची तर फार कमी झाल्यास धोकादायक ठरणार. आपणा सर्वांची ती कायम आटोक्यात राहो या सदिच्छेसह लेख संपवतो.
**************************************************************************************************
टीप: आरोग्य लेखमालेतील या १०व्या लेखाबरोबरच ही माला आता थांबवत आहे. यादरम्यान वाचकांनी जे अजून काही विषय सुचवले आहेत त्यावर आता चिंतन व मनन करेन. कालांतराने त्यावर स्वतंत्र लेख लिहीता येतील. आपणा सर्वांचे सहकार्याबद्दल मनापासून आभार!