น้ำตาลในเลือด
ความเข้มข้นของน้ำตาลในเลือด หรือ ระดับกลูโคสในเลือด คือ จำนวนกลูโคส (น้ำตาล) ที่มีอยู่ในเลือดของมนุษย์หรือสัตว์ โดยปกติในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนม, ร่างกายจะควบคุมระดับกลูโคสในเลือดให้อยู่ที่ 3.6 - 5.8 mM (mmol/L, เช่น millimoles/liter) หรือ 64.8 - 104.4 mg/dL. โดยธรรมชาติแล้วร่างกายมนุษย์จะควบคุมระดับน้ำตาลในเลือดอย่างเข้มงวดซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการรักษาสมดุลของร่างกาย (homeostasis)
กลูโคสเป็นแหล่งพลังงานแห่งแรกสำหรับเซลล์ของร่างกาย ส่วนไขมันในเลือดในรูปของไขมันและน้ำมันเป็นแหล่งสะสมพลังงานของร่างกาย กลูโคสจะถูกลำเลียงจากลำไส้หรือตับไปยังเซลล์ของร่างกายโดยกระแสเลือดและจะถูกทำให้เหมาะสมสำหรับการดูดซึมของเซลล์โดยฮอร์โมนอินซูลินซึ่งถูกผลิตขึ้นที่ตับอ่อน
ค่าเฉลี่ยของระดับกลูโคสปกติในเลือดมนุษย์อยู่ที่ประมาณ 4 mM (4 mmol/L หรือ 72 mg/dL, เช่น milligrams/deciliter) อย่างไรก็ตาม ค่านี้จะมีความผันผวนตลอดทั้งวัน ระดับกลูโคสจะมีระดับต่ำมากในช่วงเช้า ก่อนการรับประทานอาหารมื้อแรก (เรียกว่า "the fasting level") และจะเพิ่มขึ้นหลังจากรับประทานอาหาร
ระดับน้ำตาลในเลือดที่อยู่น่าช่วงค่าปกติอาจเป็นตัวบ่งชี้ทางการแพทย์ ระดับที่สูงอย่างเรื้อรังบ่งบอกว่าอยู่ในภาวะระดับน้ำตาลในเลือดสูง (hyperglycemia) และระดับต่ำบ่งบอกว่าอยู่ในภาวะระดับน้ำตาลในเลือดต่ำ (hypoglycemia) โรคเบาหวานจะมีระดับน้ำตาลในเลือดสูงอย่างเรื้อรังซึ่งเกิดได้จากหลายสาเหตุและเป็ฯโรคที่เป็นที่รู้จักมากที่สุดที่เกี่ยวข้องกับการสูญเสียการควบคุมระดับน้ำตาลในเลือด การเพิ่มขึ้นของระดับน้ำตาลในเลือดอย่างชั่วคราวอาจเกิดจากภาวะเครียดสูง เช่น trauma, โรคหลอดเลือดสมอง, กล้ามเนื้อหัวใจตายเหตุขาดเลือด, ผ่าตัด หรือป่วย การดื่มแอลกอฮอล์จะทำให้ระดับน้ำตาลในเลือดเพิ่มขึ้นและจะลดลงหลังจากนั้น นอกจากนี้ ยาบางชนิดก็มีผลต่อการเพิ่มขึ้นหรือลดลงของระดับกลูโคสด้วย
การวัดระดับน้ำตาลในเลือดในมาตรฐานระดับนานาชาติจะระบุหน่วยเป็นความเข้มข้นโมลาร์ (molar concentration) เช่น mmol/L (มิลลิโมลต่อลิตรหรือมิลลิโมลาร์ ย่อเป็น mM) ในสหรัฐอเมริกาความเข้มข้นโดยมวลถูกวัดในหน่วย mg/dL (มิลลิกรัมต่อเดซิลิตร)
น้ำหนักโมเลกุลของกลูโคส CHO อยู่ที่ 180 g/mol โดยประมาณ ดังนั้น ความแตกต่างระหว่างทั้ง 2 หน่วยอยู่ที่ 18 กล่าวคือ 1 mmol/L ของกลูโคสจะเท่ากับ 18 mg/dL.
มีหลายปัจจัยที่ส่งผลกระทบต่อระดับน้ำตาลในเลือด ด้วยกระบวนการรักษาสมดุลของร่างกายจะรักษาระดับน้ำตาลในเลือดให้อยู่ที่ 4.4 - 6.1 mmol/L (82 - 110 mg/dL)
ถึงแม้ว่าระดับน้ำตาลในเลือดจะมีความผันผวนในระหว่างมื้ออาหารหรือการรับประทานคาร์โบไฮเดรตในปริมาณที่มาก แต่ระดับกลูโคสในเลือดของมนุษย์ก็จะถูกควบคุมให้อยู่ในระดับที่ปกติ อย่างไรก็ตาม หลังจากรับประทานอาหารแล้วระดับน้ำตาลในเลือดอาจจะเพิ่มขึ้นเล็กน้อยที่ระดับ 7.8 mmol/L (140 mg/dL) ซึ่งเป็นการเพิ่มขึ้นอย่างชั่วคราวเท่านั้น สมาคมโรคเบาหวานแห่งสหรัฐอเมริกาแนะนำว่าระดับน้ำตาลในเลือดหลังรับประทานอาหารควรจะอยู่ที่ระดับน้อยกว่า 10 mmol/L (180 mg/dl) และระดับกลูโคสในพลาสมาก่อนรับประทานอาหารควรอยู่ที่ระดับ 5 - 7.2 mmol/L (90–130 mg/dL).
ปริมาณกลูโคสในเลือดและของเหลวในร่างกายจะมีปริมาณที่น้อยมาก ในชายที่มีสุขภาพดีที่มีน้ำหนัก 75 kg และมีปริมาณเลือด 5 ลิตรนั้นจะมีระดับนกลูโคสในเลือดที่ 5.5 mmol/L (100 mg/dL) หรือมีน้ำตาล 5 กรัม ซึ่งเป็นปริมาณที่น้อยกว่าปริมาณน้ำตาลสำหรับกาแฟหรือชาในร้านอาหารของชาวอเมริกัน เหตุผลหนึ่งที่ทำให้น้ำตาลมีปริมาณน้อย คือ การรักษาการไหลเข้าของกลูโคสเข้าสู่เซลล์นั้นจะมีเอนไซม์ที่ทำการเปลี่ยนแปลงกลูโคสโดยการเติมหมู่ฟอสเฟตหรือหมู่อื่นๆ เข้าไปยังโมเลกุลของกลูโคส
การรักษาภาวะสมดุลของร่างกายจะช่วยรักษาให้ระดับน้ำตาลในเลือดอยู่ในช่วงแคบๆ ประกอบด้วยหลายระบบที่ทำงานร่วมกันและการควบคุมฮอร์โมนเป็นสิ่งที่มีความสำคัญมาก
มีฮอร์โมน 2 ชนิดที่ทำงานร่วมกันแบบตรงข้ามซึ่งจะส่งผลกระทบต่อระดับกลูโคสในเลือด คือ
ถ้าหากระดับน้ำตาลในเลือดต่ำลง อาจส่งผลให้เกิดภาวะที่เรียกว่า ภาวะน้ำตาลในเลือดต่ำ โดยจะมีอาการเฉื่อยชา การทำงานของจิตใจไม่เป็นปกติ หงุดหงิดง่าย ตัวสั่น กล้ามเนื้อแขนขาอ่อนแรง ผิวซีด เหงื่อออก หวาดระแวงหรือก้าวร้าว และสูญเสียการควบคุมสติ หรืออาจส่งผลกระทบให้สมองเกิดความเสียหายก็เป็นไปได้
แต่ถ้าระดับน้ำตาลในเลือดสูง ความอยากอาหารจะลดลงในชั่วระยะเวลาสั้นๆ และถ้าหากระดับน้ำตาลในเลือดสูงเป็นระยะวลานานจะส่งผลกระทบต่อสุขภาพต่างๆ ที่เกี่ยวกับโรคเบาหวาน รวมทั้ง ตา ไต โรคหัวใจ และทำลายเส้นประสาท
กลูโคสสามารถวัดได้จากในเลือดครบส่วน (whole blood) พลาสมา หรือ ซีรัม ในอดีตการตรวจระดับกลูโคสจะหมายถึงการตรวจในเลือดครบส่วน แต่ในปัจจุบันห้องปฏิบัติการทางการแพทย์โดยส่วนมากจะตรวจจากซีรัมแทน เนื่องจากในเม็ดเลือดแดงนั้นมีความเข้มข้นของโปรตีน เช่น ฮีโมโกลบิน ในระดับที่สูงมากกว่าในซีรัม ในขณะที่ซีรัมนั้นประกอบด้วยน้ำมากกว่าซึ่งทำให้กลูโคสจะละลายได้ในซีรัมมากกว่าในเลือดครบส่วน ดังนั้น ในการเปลี่ยนค่าระดับกลูโคสในเลือดครบส่วนเป็นระดับกลูโคสในซีรัมหรือพลาสมาให้คูณด้วย 1.15
การเก็บเลือดในหลอดสำหรับแยกซีรัม (clot tubes) เพื่อใช้ในการตรวจทางเคมีคลินิกนั้น กระบวนการเผาผลาญกลูโคสจะยังดำเนินการอยู่โดยเซลล์เม็ดเลือดจนกว่าจะทำการปั่นแยกเสียก่อน ปริมาณเม็ดเลือดขาวและเม็ดเลือดแดงที่สูงผิดปกติสามารถทำให้เกิดกระบวนการ glycolysis ในสิ่งส่งตรวจซึ่งจะมีผลทำให้ระดับกลูโคสที่ได้น้อยกว่าความเป็นจริงได้หากเราไม่ทำการแยกซีรัมออกมาอย่างรวดเร็ว นอกจากนี้ อุณหภูมิในการเก็บรักษาสิ่งส่งตรวจก่อนที่จะทำการปั่นเหวี่ยงและแยกซีรัมหรือพลาสมาก็มีผลต่อระดับกลูโคสเช่นกัน โดยถ้าเก็บไว้ในตู้เย็นระดับกลูโคสจะค่อนข้างเสถียรอยู่ได้เป็นเวลาหลายชั่วโมง การสูญเสียกลูโคสในสิ่งส่งตรวจสามารถป้องกันได้โดยใช้หลอดที่ใส่สารฟลูออไรด์ (เช่น หลอดฝาสีเทา) ซึ่งฟลูออไรด์จะทำการยับยั้งการเกิด glycolysis อย่างไรก็ตาม ควรใช้เมื่อต้องทำการขนย้ายสิ่งส่งตรวจจากห้องปฏิบัติการทางการแพทย์หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง หลอดที่มีฝาสีแดงสำหรับแยกซีรัม หลอดที่มีฝาสีแดงสำหรับแยกซีรัมนั้นก็สามารถรักษาสภาพของกลูโคสได้เช่นกันหลังจากแยกซีรัมออกจากเซลล์แล้ว
การป้องกันการปนเปื้อนของสิ่งส่งตรวจจากของเหลวทดแทนทางหลอดเลือด (intravenous fluids) ควรเก็บเลือดจากแขนที่ตรงข้ามกับแขนที่เสียบสายให้ของเหลวทดแทนทางหลอดเลือดอยู่ หรือถ้าต้องเก็บเลือดจากแขนข้างที่เสียบสาย IV ควรเก็บเลือดหลังจากหยุดการให้ของเหลวทาง IV แล้วเป็นเวลาอย่างน้อย 5 นาทีและยกแขนขึ้นเพื่อให้ของเหลวนั้นระบายออกไปจากหลอดเลือดดำเสียก่อน หากละเลยในข้อนี้จะส่งผลให้ค่าของระดับกลูโคสที่วัดได้มีความผิดพลาดอย่างมาก โดยถ้าเกิดการปนเปื้อนเพียง 10% จาก 5% ของสารละลารกลูโคส (D5W) จะทำให้ระดับกลูโคสที่วัดได้สูงถึง 500 mg/dl หรือมากกว่า พึงระลึกไว้เสมอว่าความเข้มข้นของกลูโคสที่แท้จริงนั้นมีระดับที่ต่ำมากถึงแม้จะอยู่ในภาวะน้ำตาลในเลือดสูงก็ตาม
การตรวจระดับกลูโคสก่อนการรับประทานจากหลอดเลือดแดง หลอดเลือดฝอย และหลอดเลือดดำจะมีค่าที่ใกล้เคียงกันในแต่ละบุคคล แต่หลังจากรับประทานอาหารแล้วระดับกลูโคสที่ตรวจจากหลอดเลือดดำจะมีค่าต่ำกว่าหลอดเลือดแดงหรือหลอดเลือดฝอยประมาณ 10%
การตรวจระดับกลูโคสมีอยู่ 2 วิธีหลัก วิธีแรก คือ วิธีทางเคมีที่ใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติ "nonspecific reducing" ของกลูโคสซึ่งตัวบ่งชี้จะเปลี่ยนแปลงสีเมื่อเกิดปฏิกิริยาขึ้น วิธีนี้ยังคงมีการใช้อยู่ในบางแห่ง แต่เนื่องจากสารประกอบอื่นๆ ในเลือดก็มีคุณสมบัติ reducing ได้ เช่น ยูเรีย ทำให้วิธีนี้สามารถเกิดความผิดพลาดได้ในบางกรณี (ประมาณ 5 - 15 mg/dl) อีกวิธีหนึ่ง คือ การใช้เอนไซม์ที่มีความจำเพาะต่อกลูโคส โดยเอนไซม์พื้นฐานที่สุดที่ใช้สำหรับวิธีนี้ คือ glucose oxidase และ hexokinase
การตรวจด้วยระบบสารเคมีโดยทั่วไปจะอยู่ในรูปแบบของแถบตรวจซึ่งสามารถใส่เข้าไปในเครื่องอ่านและหยอดลงไป สำหรับรูปร่างของแถบตรวจและการจัดวางองค์ประกอบของเคมีจะแตกต่างกันระหว่างเครื่องอ่านและไม่สามารถใช้ด้วยกันได้ แต่เดิมนั้นแถบตรวจกลูโคสจะถูกอ่านด้วยตาและแปลผลโดยเทียบกับสีข้างขวดใส่แถบตรวจ แถบตรวจชนิดนี้ยังใช้สำหรับการตรวจระดับกลูโคสในปัสสาวะ แต่สำหรับการตรวจกลูโคสในเลือดถือว่าเป็นสิ่งที่ล้าสมัย เนื่องจากอัตราความผิดพลาดของมันค่อนข้างสูง
การตรวจกลูโคสในปัสสาวะเป็นประโยชน์น้อย เนื่องจากในสภาวะการทำงานของไตที่ปกตินั้นเราไม่สามารถตรวจพบกลูโคสได้ การตรวจพบกลูโคสในปัสสาวะนั้นแสดงว่าอยู่ในภาวะระดับกลูโคสสูงอย่างรุนแรงแล้ว นอกจากนี้ ปัสสาวะที่เก็บอยู่ในกระเพาะปัสสาวะนั้นเป็นระดับกลูโคสที่ผลิตขึ้น ณ เวลาใดเวลาหนึ่งเท่านั้นแ ถ้าหากเกิดการเปลี่ยนแปลงทางเมทาบอลิซึมอย่างรวดเร็วการตรวจระดับกลูโคสจากปัสสาวะจึงเป็นการได้ข้อมูลที่ล่าช้าและไม่เป็นประโยชน์สักเท่าไหร่นัก การตรวจระดับกลูโคสจากเลือดจึงเป็นทางเลือกที่ดีกว่าทั้งในแง่ทางคลินิกและการสามารถตรวจได้เองที่บ้าน ระดับกลูโคสในปัสสาวะของผู็ที่มีสุขภาพดีถูกนำมาใช้เป็นค่ามาตรฐานและตีพิมพ์เป็นครั้งแรกเมื่อ ค.ศ. 1965 โดย Hans Renschlerการตรวจหาระดับกลูโคสในเลือดหลังอดอาหาร 8 ชั่วโมงเป็นการตรวจที่พื้นฐ่นมากสำหรับบ่งชี้การรักษาสมดุลของกลูโคสเนื่องจากไม่มีการรบกวนจากการรับประทานอาหารเข้ามาเกี่ยวข้อง ผลกระทบของระดับกลูโคสแสดงในตารางด้านล่าง ซึ่งภาวะผิดปกติที่เกิดขึ้นนี้เกี่ยวข้องกับความผิดปกติของกลไกการควบคุมระดับกลูโคส
การประเมินภาวะของการเผาผลาญคาร์โบไฮเดรตสามารถทำได้โดยการวัดระดับกลูโคสหลังจากการรับประทานอาหารหรือได้รับกลูโคสเป็นเวลา 2 ชั่วโมง รวมทั้ง การตรวจ glucose tolerance test ซึ่งจะทำการตรวจวัดระดับกลูโคสหลายครั้งหลังจากรับประทานกลูโคสที่มีปริมาณมาตรฐานเข้าไป การตรวจนี้มีจุดมุ่งหมายสำหรับการตรวจวินิจฉัยโรคเบาหวาน ซึ่งเป็นวิธีมาตรฐานสำหรับการตรวจวัดระบบควบคุมอินซูลิน/กลูโคส แต่มีขั้นตอนที่ยุ่งยากและใช้เวลา รวมทั้ง ต้องทำการตรวจเลือดหลายครั้ง เมื่อเปรียบเทียกับการตรวจกลูโคสหลังจากการอดอาหาร หรือที่เรียกว่า fasting blood glucose test ซึ่งเป็นการตรวจคัดกรองที่มีประสิทธิภาพน้อยกว่าเนื่องจากมีปัจจัยที่ทำให้เกิดความแปรปรวนมากกว่า เช่น ปริมาณคาร์โบไฮเดรตในอาหารที่รับประทานและการใช้พลังงานก่อนเข้ารับการตรวจวัด ผู้เข้ารับบริการที่อยู่ในภาวะก่อนเป็นโรคเบาหวานรวมถึงผู้ป่วยโรคเบาหวานสามารถมีระดับกลูโคสในเลือดหลังจากการอดอาหารในระดับที่ต่อกว่าเกณฑ์ได้ ถ้าพวกเขารับประทานอาหารที่มีคาร์โบไฮเดรตต่ำและสามารถเผาผลาญกลูโคสก่อนเข้ารับการตรวจ นอกจากนี้ ควรหลีกเลี่ยงอาหารที่มีผลต่อการวัดระดับกลูโคสในเลือด ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้ค่าที่ได้ออกมามีความน่าเชื่อถือ
อัตราการผิดพลาดของการวัดระดับกลูโคสจะมีความแตกต่างกันไปขึ้นกับห้องปฏิบัติการและวิธีการวัดของแต่ละแห่ง การวัดโดยวิธีการวัดจากสีนั้นสามารถทำให้เกิดความคลาดเคลื่อนจากสีที่เปลี่ยนไปบนแถบตรวจได้ (อาจจะเกิดจากการปนเปื้อนที่เกิดจากอากาศหรือนิ้วมือ) หรือเกิดจากสิ่งรบกวน (เช่น สีปนเปื่อน) ที่เกิดกับแหล่งกำเนิดแสงหรือตัวจับแสง สำหรับการตรวจระดับกลูโคสด้วยตัวเองที่บ้านนั้นก็มีแนวโน้มที่จะมีความผิดพลาดอยู่บ้าง ถ้าหากการตรวจนั้นมีความผิดพลาดประมาณ 10% ผลกระทบก็อาจจะเกิดขึ้นไม่มากนัก ตราบเท่าที่การเปลี่ยนแปลงมีการติดตามอย่างถูกต้อง เช่น เนื่องจากการออกกำลังกายหรือปรับเปลี่ยนยารักษาโรค ในสหรัฐอเมริกา เครื่องมือที่ใช้ตรวจระดับกลูโคสในเลือดต้องผ่านการตรวจสอบจากกรรมการอาหารและยาของรัฐบาลกลางก่อนจึงขายได้
ในทางสรีวิทยา คำนี้เป็นชื่อเรียกชื่อที่ผิดเพราะมันหมายถึงน้ำตาลกลูโคสเท่านั้น ในขณะที่ยั่งมีน้ำตาลชนิดอื่นนอกเหนือจากกลูโกสอีก ในอาหารนั้นประกอบด้วยน้ำตาลต่าง ๆ เช่น ฟรุคโตส (ได้จากผลไม้/น้ำตาลทราย/สารให้ความหวาน), กาแลคโตส (นมและผลผลิตจากนม) รวมทั้ง พวกอาหารเสริมต่าง ๆ เช่น ซอร์บิทอล, ไซโลส, มัลโตส แต่เนื่องจากน้ำตาลชนิดอื่นนั้นมักจะเฉื่อยชาต่อระบบการควบคุมเมทาบอลิซึม (เช่น การควบคุมโดยอินซูลิน) ดังนั้น กลูโคสจึงเป็นน้ำตาลที่เด่นในการตอบสนองต่อระบบการควบคุมเมทาบอลิซึม ศัพท์คำนี้มีการใช้อย่างแพร่หลายมากขึ้นและถูกใช้ในบุคลากรทางการแพทย์ด้วย