Углеводы являются сахарами, и цель их гомеостаза (то есть баланса) состоит в том, чтобы предоставить нервной ткани (мозгу) в условиях, не связанных с питанием, количество глюкозы, достаточное для его функционирования. Нервная ткань, на самом деле, для правильного функционирования, строго зависит от глюкозы. Еще одной целью гомеостаза глюкозы является хранение в некоторых органах избытка энергетических веществ, в частности глюкозы, введенных с пищей, предотвращая чрезмерное повышение уровня сахара в крови (то есть концентрацию глюкозы в крови).
После ночного голодания глюкоза в крови в основном используется мозгом, в меньшей степени - эритроцитами, кишечником и чувствительными к инсулину тканями (мышечной и жировой тканью) - гормоном, который это позволяет тем же самым тканям использовать глюкозу и хранить ее в себе. Печень способна хранить глюкозу в форме гликогена (многие молекулы глюкозы «упакованы» вместе) и высвобождать ее в виде глюкозы. Поджелудочная железа играет фундаментальную роль в гомеостазе сахаров. Фактически, производство глюкозы печенью регулируется двумя гормонами, инсулином и глюкагоном. При отсутствии инсулина происходит выброс глюкозы из печени в кровь, что приводит к повышению уровня сахара в крови ( гипергликемия ) в самой крови. В отсутствие глюкагона высвобождение глюкозы из печени блокируется, что приводит к снижению уровня глюкозы в крови ( гипогликемия ). Кроме того, использование глюкозы другими органами, называемыми периферическими, также отражается на снижении уровня сахара в крови; это приводит к снижению уровня инсулина (количество циркулирующего инсулина), увеличению глюкагонемии (количество циркулирующего глюкагона) и перенастройке системы за счет увеличения выброса глюкозы в печени.
Помимо и в равновесии с системой инсулин-глюкагон, существует так называемая противоинсулярная или антиинсулярная система, представленная гипофизом и надпочечниками. Благодаря секреции гормонов, таких как ГР, АКТГ, кортизол и катехоламины (адреналин и норадреналин), эта система оказывает гипергликемический эффект, то есть увеличивает выброс глюкозы в кровообращение.
После еды глюкоза, всасываемая из кишечного тракта, вызывает повышение уровня сахара в крови. Углеводы (которые представляют собой полисахариды или состоят из различных типов сахаров, соединенных вместе), когда попадают в кишечник, превращаются в моносахариды, которые представляют собой глюкозу (80%), фруктозу (15%) и галактозу (5%). Затем они поглощаются клетками слизистой оболочки кишечника и отсюда переносятся в кровь. Как правило, после смешанного приема пищи (50% углеводов, 35% жиров, 15% белков) гликемия возвращается к предварительным подготовительным уровням (тем, которые находятся до обеда) примерно через 2-3 часа.
Прохождение и поглощение энергии сахарами (но также и белками и жирами) через пищеварительный тракт запускают серию сигналов, которые позволяют хранить питательные вещества в различных органах. В то же время стимулируется секреция инсулина, основного гликемического регулирующего гормона. Повышение уровня этого гормона в плазме вызывает снижение уровней глюкагона, его антагониста, и вызывает снижение высвобождения глюкозы из печени, поскольку он ингибирует расщепление гликогена на глюкозу (гликогенолиз) и синтез новой глюкозы аминокислоты (глюконеогенез). Печень, которая свободно проницаема для глюкозы, изолирует около 50% глюкозы, чтобы преобразовать ее в гликоген (действие, контролируемое инсулином). Не захваченная печенью глюкоза распределяется в мышцах и жировой ткани. Когда уровень сахара в крови имеет тенденцию падать, происходит постепенное увеличение печеночной выработки глюкозы, одновременно со снижением уровня инсулина в плазме и увеличением гормонов, не содержащих сахара, в частности глюкагона.
