הודעות בדם
לגוף יש שתי דרכים לשלוח הודעה. העצבים הם חוטים: אות עצבי רץ לאורך סיב אחד אל מקום אחד בתוך אלפיות שנייה. הורמונים הם שידור. בלוטה משחררת אותם אל הדם, הדם נושא אותם על פני כל תא בגוף בתוך דקה בערך, ורק התאים שיש עליהם קולטן מתאים, חלבון שצורתו לוכדת את ההורמון האחד הזה, שמים לב.
הבלוטות שפועלות כך הן המערכת האנדוקרינית: בלוטות בלי צינור, שמפרישות ישר אל הדם ולא אל המעי או אל העור. העיקריות שבהן מאירות בסצנה. יותרת המוח, בגודל של אפונה, תלויה מתחת למוח ומקבלת את הוראותיה מההיפותלמוס שממש מעליה, החלק של המוח שמקשר בין מערכת העצבים להורמונים. בלוטת התריס, בצורת פרפר בחזית הצוואר, קובעת באיזה קצב תאי הגוף שורפים דלק. בלוטות יותרת הכליה יושבות כמו כיפות על הכליות ומייצרות אדרנלין וקורטיזול. הלבלב, מאחורי הקיבה, מייצר את שני ההורמונים שהסצנה הזאת עוסקת בהם. השחלות והאשכים, בלוטת האצטרובל ובלוטות יותרת התריס שייכות לאותה מערכת, וכך, מתברר, גם המעי, הלב, הכליות ואפילו השומן, שכולם משחררים הורמונים משלהם.
נסו: כשהצגת ההורמונים על כבוי, סובבו את הגוף וראו איך הלבלב מסתתר מאחורי הקיבה, ואיך בלוטות יותרת הכליה יושבות על גב הכליות.
סוכר, הדלק של הגוף
כל תא יכול לשרוף סוכר, גלוקוז, כדי להפיק אנרגיה בנשימה התאית. המוח פועל כמעט רק עליו, כ־120 גרם ביום, ואינו יכול לאגור ממנו דבר. לכן הדם צריך לספק אותו בלי הפסקה: כ־5 מילימול בכל ליטר (mmol/L), או 90 מיליגרם בכל דציליטר (mg/dL), היחידות שבמדי הסוכר. בכל חמשת הליטרים של הדם של אדם מבוגר יש רק ארבעה או חמישה גרם סוכר, בערך כפית.
מעט מדי מסוכן מיד: מתחת לכ־3.9 mmol/L המוח מתחיל לכשול, והאדם רועד, מבולבל ועלול להתעלף. יותר מדי מזיק לאט: הסוכר נדבק לחלבונים, ולאורך שנים סוכר גבוה בדם פוגע בכלי דם קטנים בעיניים, בכליות ובעצבים. לכן הגוף מחזיק אותו בין 4 ל־8 mmol/L בערך, לאורך ארוחה גדולה, לילה של שינה או ארוחת צהריים שדילגו עליה.
אחרי ארוחה: אינסולין
העיכול מפרק את העמילן שבלחם, באורז או בפסטה לגלוקוז, והגלוקוז חוצה את דופן המעי אל הדם. כולו זורם קודם דרך וריד השער אל הכבד, כך שהכבד הוא האיבר הראשון שפוגש ארוחה.
פזורים בלבלב כמיליון אשכולות זעירים של תאים, איי לנגרהנס. רוב התאים שבהם הם תאי בטא, שחשים את הסוכר בדם שזורם לידם. כשהוא עולה הם משחררים אינסולין, וככל שיש יותר סוכר, יש יותר אינסולין. הורמונים מהמעי, שמשתחררים כשהארוחה מגיעה, גורמים להם לשחרר עוד יותר. האינסולין מגיע קודם לכבד ואחר כך לכל איבר אחר, ויש לו מסר אחד: יש הרבה סוכר, קלטו אותו.
הכבד מפסיק לשחרר סוכר משלו ומתחיל לאגור אותו כגליקוגן, שרשרת מסועפת של מולקולות גלוקוז הארוזה בגרגרים; כבד שבע מחזיק כ־100 גרם. תאי השריר והשומן עונים לאינסולין בכך שהם מעבירים דלתות לסוכר, חלבוני נשא שנקראים GLUT4, מתוך התא אל פני השטח שלו, כדי שהסוכר יוכל לזרום פנימה. גם השריר אוגר סוכר כגליקוגן, כ־400 גרם בסך הכול, אבל רק לשימושו שלו.
נסו: לחצו על ארוחת בוקר, ואז העבירו את הזמן מאז האוכל מ־0 ל־120 דקות. הסוכר מגיע לשיא של כ־7 mmol/L כ־40 דקות אחרי הארוחה, והאינסולין מטפס בעקבותיו, ותוך שעתיים הסוכר חוזר לסביבות 5. בחרו פועל תחת הצגת ההורמונים ב־30 דקות כדי לראות את האינסולין נשפך מהלבלב.
בין הארוחות: גלוקגון
באותם איים יש סוג שני של תאים, תאי אלפא. הם עושים את ההפך: כשהסוכר יורד, והאינסולין יורד איתו, הם משחררים גלוקגון. הגלוקגון פועל כמעט רק על הכבד, והמסר שלו: חסר סוכר, שחררו קצת. הכבד מפרק את הגליקוגן בחזרה לגלוקוז ומשחרר אותו אל הדם, והוא יכול גם לייצר גלוקוז חדש מאפס, מאבני הבניין של חלבונים ושומנים.
אחרי לילה בלי אוכל הכבד משחרר כ־0.14 גרם סוכר בדקה, בדיוק בקצב שבו המוח ושאר הגוף משתמשים בו, ולכן הסוכר בדם עומד במקום. כמחצית מהגליקוגן שלו כבר נגמרה עד ארוחת הבוקר, ולכן צום ארוך נשען יותר ויותר על הסוכר שהכבד מייצר מחדש.
נסו: לחצו על דילוג על ארוחה. הסוכר בדם נשאר על 5 mmol/L במשך כל שש השעות, האינסולין נשאר נמוך, הגלוקגון נשאר גבוה, וכשהצגת ההורמונים על פועל, הכבד זוהר בענבר ומשחרר סוכר אל הדם.
לולאה שמייצבת את עצמה
האינסולין והגלוקגון מושכים לכיוונים הפוכים, והסוכר בדם הוא שמכריע ביניהם. הסוכר עולה, יותר אינסולין, פחות גלוקגון: הסוכר יורד. הסוכר יורד, פחות אינסולין, יותר גלוקגון: הסוכר עולה. כל שינוי מעורר תגובה שמבטלת אותו. זה משוב שלילי, אותו רעיון שבו משתמשים תרמוסטט או רובוט מאזן, ובגללו הקו בתרשים מתעקל בחזרה למקום שממנו התחיל. הגוף שומר על הטמפרטורה, המים והמלח שלו בלולאות מאותו סוג; בהומאוסטזיס עוקבים אחרי הלולאה של הטמפרטורה.
הלולאה מהירה. אינסולין מחזיק מעמד בדם רק כחמש דקות עד שהכבד והכליות מסלקים אותו, ולכן הלבלב יכול להגביר או להחליש אותו בתוך דקות. זו הסיבה שהלבלב צריך לשחרר אותו כל הזמן, בהתאם לסוכר, ולא פעם אחת.
נסו: השוו תפוח לצלחת פסטה גדולה. פי שישה פחמימות מעלים את השיא רק בכ־2 מילימול, כי הלבלב עונה לארוחה גדולה יותר בהרבה יותר אינסולין.
כשהלולאה נשברת: סוכרת
בסוכרת מסוג 1 מערכת החיסון הורסת את תאי הבטא, בדרך כלל בילדות או בנעורים, והגוף לא מייצר אינסולין כלל. השרירים והשומן לא יכולים לקלוט סוכר, הכבד לעולם לא שומע שיש סוכר בשפע, והסוכר בדם מטפס גם בלי אוכל. מעל כ־10 mmol/L הכליות לא מצליחות להחזיר את כל הסוכר מהשתן שהן מייצרות, ולכן סוכר נשפך החוצה, ומים נגררים אחריו: צמא גדול, הרבה שתן וירידה במשקל הם הסימנים הראשונים. בלי סוכר, הגוף שורף שומן כל כך מהר שחומצות מצטברות בדם. לפני שהאינסולין טוהר לראשונה, בטורונטו ב־1922, סוכרת מסוג 1 הייתה קטלנית; היום מזריקים או שואבים במשאבה את האינסולין שהלבלב כבר לא מייצר.
סוכרת מסוג 2, כתשעה מכל עשרה מקרים, מתחילה בתנגודת לאינסולין: השרירים, השומן והכבד מגיבים לאינסולין בחולשה, ולכן הלבלב צריך לייצר ממנו יותר ויותר כדי להשיג אותה השפעה, עד שהוא כבר לא עומד בקצב. עודף משקל וחוסר פעילות מגבירים מאוד את הסיכוי לה, וכך גם הגנים. מאבחנים אותה כשהסוכר בדם הוא 7.0 mmol/L ומעלה אחרי לילה של צום, או 11.1 ומעלה שעתיים אחרי משקה של 75 גרם גלוקוז. השם דיאבטס מליטוס פירושו ביוונית ובלטינית “עובר דרך, מתוק כדבש”: פעם רופאים טעמו את השתן.
נסו: בחרו סוכרת מסוג 2 ולחצו על משקה העמסת סוכר, ואז העבירו את הזמן מאז האוכל ל־120 דקות. הסוכר התחיל ב־7.8 ועדיין מעל 11 שעתיים אחר כך, אף שהאינסולין בשעתיים גבוה מזה של גוף בריא. אחר כך בחרו סוג 1, בלי אינסולין, ופס האינסולין בתרשים נעשה שטוח.
בלוטות אחרות, קצבים אחרים
אינסולין וגלוקגון פועלים בתוך דקות. הורמונים אחרים עובדים לפי שעונים שונים מאוד. אדרנלין, מבלוטות יותרת הכליה, פועל בתוך שניות מבהלה, מאיץ את הלב ואומר לכבד לשחרר סוכר בשביל השרירים, ונעלם בתוך שתיים או שלוש דקות. קורטיזול, מאותן בלוטות, עולה במהלך הבוקר ובלחץ ממושך, ומעלה את הסוכר בדם לאורך שעות. הורמון בלוטת התריס מחזיק מעמד בדם כשבוע, ולכן שינוי בבלוטת התריס ניכר רק אחרי שבועות. יותרת המוח קובעת את הקצב לכמה מהבלוטות האלה: היא משחררת הורמונים שאומרים לבלוטת התריס, לבלוטות יותרת הכליה, לשחלות ולאשכים כמה לעבוד, והיא עצמה מייצרת את הורמון הגדילה.
מה המודל הזה משאיר בחוץ
הסצנה עוקבת אחרי אדם מבוגר אחד במנוחה, במשקל 70 ק״ג, במשך שש שעות אחרי ארוחה שאכל אחרי לילה של צום. הסוכר מתפשט, לפי המודל, במאגר אחד של כ־12 ליטרים של מים בגוף; האינסולין, הגלוקגון והשפעותיהם מצייתים למשוואות פשוטות עם ערכים עגולים מספרי הלימוד, שנבחרו כך שאדם בריא צם ב־5 mmol/L וגוף עם סוכרת מסוג 2 חוצה את הקווים שבהם רופאים משתמשים. אנשים אמיתיים שונים מאוד זה מזה, וגם אותו אדם שונה מיום ליום.
ארוחה אמיתית אינה מי סוכר: שומן, חלבון וסיבים מאטים את העיכול, ויש פחמימות שנספגות מהר הרבה יותר מאחרות. המודל משאיר בחוץ פעילות גופנית, שמאפשרת לשרירים לקלוט סוכר גם בלי אינסולין, ואת האדרנלין, הקורטיזול והעצבים, שכולם משנים גם הם את הסוכר בדם. השומן נספר יחד עם השריר כמאגר אחד, והשימוש של המוח קבוע. הגוף עם סוכרת מסוג 1 אינו מטופל, ואף אחד לא צריך להיות כך.
הגוף הוא דמות מסוגננת. האיברים בערך בגודל ובמקום הנכונים, אבל הבלוטות מוגדלות כדי שאפשר יהיה למצוא אותן, והדם מצויר כמה כלי דם בלבד, עם נקודות גדולות הרבה יותר מכל מולקולה, שנעות לאט הרבה יותר מהדם האמיתי.