Η ενεργειακή ομοιόσταση παρέχει τις ενεργειακές ανάγκες των ιστών χρησιμοποιώντας διάφορα υποστρώματα. Επειδή Οι υδατάνθρακες είναι η κύρια πηγή ενέργειας για πολλούς ιστούς και η μοναδική για τους αναερόβιους ιστούς· η ρύθμιση του μεταβολισμού των υδατανθράκων είναι σημαντικό συστατικό της ενεργειακής ομοιόστασης του σώματος.
Η ρύθμιση του μεταβολισμού των υδατανθράκων πραγματοποιείται σε 3 επίπεδα:
κεντρικός.
μεσοοργανικό.
κυτταρικό (μεταβολικό).
1. Κεντρικό επίπεδο ρύθμισης του μεταβολισμού των υδατανθράκων
Το κεντρικό επίπεδο ρύθμισης πραγματοποιείται με τη συμμετοχή του νευροενδοκρινικού συστήματος και ρυθμίζει την ομοιόσταση της γλυκόζης στο αίμα και την ένταση του μεταβολισμού των υδατανθράκων στους ιστούς. Οι κύριες ορμόνες που διατηρούν φυσιολογικά επίπεδα γλυκόζης στο αίμα 3,3-5,5 mmol/l περιλαμβάνουν την ινσουλίνη και τη γλυκαγόνη. Τα επίπεδα γλυκόζης επηρεάζονται επίσης από τις ορμόνες προσαρμογής - αδρεναλίνη, γλυκοκορτικοειδή και άλλες ορμόνες: θυρεοειδής, SDH, ACTH κ.λπ.
2. Διαοργανικό επίπεδο ρύθμισης του μεταβολισμού των υδατανθράκων
Κύκλος γλυκόζης-γαλακτικού (κύκλος Cori) Κύκλος γλυκόζης-αλανίνης
Κύκλος γλυκόζης-γαλακτικού δεν απαιτεί την παρουσία οξυγόνου, λειτουργεί πάντα, εξασφαλίζει: 1) χρήση του γαλακτικού που σχηματίζεται υπό αναερόβιες συνθήκες (σκελετικοί μύες, ερυθρά αιμοσφαίρια), που αποτρέπει τη γαλακτική οξέωση. 2) σύνθεση γλυκόζης (συκώτι).
Κύκλος γλυκόζης-αλανίνης λειτουργίες στους μύες κατά τη διάρκεια της νηστείας. Με ανεπάρκεια γλυκόζης, το ATP συντίθεται λόγω της διάσπασης των πρωτεϊνών και του καταβολισμού των αμινοξέων υπό αερόβιες συνθήκες, ενώ ο κύκλος γλυκόζης-αλανίνης εξασφαλίζει: 1) απομάκρυνση του αζώτου από τους μύες σε μη τοξική μορφή. 2) σύνθεση γλυκόζης (συκώτι).
3. Κυτταρικό (μεταβολικό) επίπεδο ρύθμισης του μεταβολισμού των υδατανθράκων
Το μεταβολικό επίπεδο ρύθμισης του μεταβολισμού των υδατανθράκων πραγματοποιείται με τη συμμετοχή μεταβολιτών και διατηρεί την ομοιόσταση των υδατανθράκων εντός του κυττάρου. Η περίσσεια υποστρωμάτων διεγείρει τη χρήση τους και τα προϊόντα εμποδίζουν το σχηματισμό τους. Για παράδειγμα, η περίσσεια γλυκόζης διεγείρει τη γλυκογένεση, τη λιπογένεση και τη σύνθεση αμινοξέων, ενώ η ανεπάρκεια γλυκόζης διεγείρει τη γλυκονεογένεση. Η ανεπάρκεια ATP διεγείρει τον καταβολισμό της γλυκόζης και η περίσσεια, αντίθετα, τον αναστέλλει.
IV. Παιδαγωγική Σχολή. Ηλικιακά χαρακτηριστικά PFS και GNG, σημασία.
Διάλεξη Νο 10 Θέμα: Δομή και μεταβολισμός της ινσουλίνης, οι υποδοχείς της, μεταφορά γλυκόζης. Μηχανισμός δράσης και μεταβολικές επιδράσεις της ινσουλίνης.
Παγκρεατικές ορμόνες
Το πάγκρεας εκτελεί δύο σημαντικές λειτουργίες στο σώμα: το εξωκρινές και το ενδοκρινικό. Η εξωκρινής λειτουργία εκτελείται από το ακίνιο τμήμα του παγκρέατος, συνθέτει και εκκρίνει παγκρεατικό χυμό. Η ενδοκρινική λειτουργία εκτελείται από τα κύτταρα της συσκευής νησίδων του παγκρέατος, τα οποία εκκρίνουν πεπτιδικές ορμόνες που εμπλέκονται στη ρύθμιση πολλών διεργασιών στο σώμα.1-2 εκατομμύρια νησίδες Langerhans αποτελούν το 1-2% της μάζας του παγκρέατος .
Στο τμήμα νησίδων του παγκρέατος, υπάρχουν 4 τύποι κυττάρων που εκκρίνουν διαφορετικές ορμόνες: Α- (ή α-) κύτταρα (25%) εκκρίνουν γλυκαγόνη, Β- (ή β-) κύτταρα (70%) - ινσουλίνη, D. - (ή δ- ) κύτταρα (<5%) - соматостатин, F-клетки (следовые количества) секретируют панкреатический полипептид. Глюкагон и инсулин в основном влияют на углеводный обмен, соматостатин локально регулирует секрецию инсулина и глюкагона, панкреатический полипептид влияет на секрецию пищеварительных соков. Гормоны поджелудочной железы выделяются в панкреатическую вену, которая впадает в воротную. Это имеет большое значение т.к. печень является главной мишенью глюкагона и инсулина.
Η δομή της ινσουλίνης
Η ινσουλίνη είναι ένα πολυπεπτίδιο που αποτελείται από δύο αλυσίδες. Η αλυσίδα Α περιέχει 21 υπολείμματα αμινοξέων, η αλυσίδα Β περιέχει 30 υπολείμματα αμινοξέων. Υπάρχουν 3 δισουλφιδικές γέφυρες στην ινσουλίνη, 2 συνδέουν τις αλυσίδες Α και Β, 1 συνδέουν τα υπολείμματα 6 και 11 στην αλυσίδα Α.
Η ινσουλίνη μπορεί να υπάρχει με τη μορφή: μονομερούς, διμερούς και εξαμερούς. Η εξαμερής δομή της ινσουλίνης σταθεροποιείται από ιόντα ψευδαργύρου, τα οποία δεσμεύονται από τα υπολείμματα His στη θέση 10 της αλυσίδας Β και των 6 υπομονάδων.
Οι ινσουλίνες ορισμένων ζώων έχουν σημαντική ομοιότητα στην πρωτογενή δομή με την ανθρώπινη ινσουλίνη. Η βόεια ινσουλίνη διαφέρει από την ανθρώπινη ινσουλίνη κατά 3 αμινοξέα, ενώ η ινσουλίνη χοίρου διαφέρει μόνο κατά 1 αμινοξύ ( αλά αντί τρε στο άκρο Γ της Β-αλυσίδας).
Σε πολλές θέσεις της αλυσίδας Α και Β υπάρχουν υποκαταστάσεις που δεν επηρεάζουν τη βιολογική δραστηριότητα της ορμόνης. Στις θέσεις των δισουλφιδικών δεσμών, των υδρόφοβων υπολειμμάτων αμινοξέων στις C-τερματικές περιοχές της Β-αλυσίδας και στα C- και N-τερματικά υπολείμματα της Α-αλυσίδας, οι υποκαταστάσεις είναι πολύ σπάνιες, επειδή Αυτές οι περιοχές εξασφαλίζουν το σχηματισμό του ενεργού κέντρου της ινσουλίνης.
Βιοσύνθεση ινσουλίνηςπεριλαμβάνει το σχηματισμό δύο ανενεργών προδρόμων, της προπροϊνσουλίνης και της προϊνσουλίνης, οι οποίες, ως αποτέλεσμα της διαδοχικής πρωτεόλυσης, μετατρέπονται στη δραστική ορμόνη.
1. Η προπροϊνσουλίνη (L-B-C-A, 110 αμινοξέα) συντίθεται σε ριβοσώματα ER· η βιοσύνθεσή της ξεκινά με το σχηματισμό του υδρόφοβου σηματοδοτικού πεπτιδίου L (24 αμινοξέα), το οποίο κατευθύνει την αναπτυσσόμενη αλυσίδα στον αυλό του ER.
2. Στον αυλό του ER, η προπροϊνσουλίνη μετατρέπεται σε προϊνσουλίνη κατά τη διάσπαση του πεπτιδίου σήματος από την ενδοπεπτιδάση Ι. Οι κυστεΐνες στην προϊνσουλίνη οξειδώνονται για να σχηματίσουν 3 δισουλφιδικές γέφυρες, η προϊνσουλίνη γίνεται «σύνθετη» και έχει το 5% της δραστηριότητας της ινσουλίνης.
3. Η «σύνθετη» προϊνσουλίνη (B-C-A, 86 αμινοξέα) εισέρχεται στη συσκευή Golgi, όπου, υπό τη δράση της ενδοπεπτιδάσης II, διασπάται για να σχηματίσει ινσουλίνη (Β-Α, 51 αμινοξέα) και C-πεπτίδιο (31 αμινοξέα).
4. Η ινσουλίνη και το πεπτίδιο C ενσωματώνονται σε εκκριτικούς κόκκους, όπου η ινσουλίνη ενώνεται με τον ψευδάργυρο για να σχηματίσει διμερή και εξαμερή. Στον εκκριτικό κόκκο η περιεκτικότητα σε ινσουλίνη και C-πεπτίδιο είναι 94%, προϊνσουλίνη, ενδιάμεσα και ψευδάργυρος - 6%.
5. Οι ώριμοι κόκκοι συγχωνεύονται με την πλασματική μεμβράνη και η ινσουλίνη και το πεπτίδιο C εισέρχονται στο εξωκυττάριο υγρό και μετά στο αίμα. Στο αίμα, τα ολιγομερή της ινσουλίνης διασπώνται. 40-50 μονάδες εκκρίνονται στο αίμα την ημέρα. ινσουλίνη, αυτή αντιπροσωπεύει το 20% του συνολικού αποθέματός της στο πάγκρεας. Η έκκριση ινσουλίνης είναι μια ενεργειακά εξαρτώμενη διαδικασία που λαμβάνει χώρα με τη συμμετοχή του μικροσωληναρίου-λαχνικού συστήματος.
Σχέδιο βιοσύνθεσης ινσουλίνης σε β-κύτταρα των νησίδων Langerhans
ER - ενδοπλασματικό δίκτυο. 1 - σχηματισμός ενός πεπτιδίου σήματος. 2 - σύνθεση προπροϊνσουλίνης. 3 - διάσπαση πεπτιδίου σήματος. 4 - μεταφορά προϊνσουλίνης στη συσκευή Golgi. 5 - μετατροπή της προϊνσουλίνης σε ινσουλίνη και C-πεπτίδιο και ενσωμάτωση ινσουλίνης και C-πεπτιδίου σε εκκριτικούς κόκκους. 6 - έκκριση ινσουλίνης και C-πεπτιδίου.
Το γονίδιο της ινσουλίνης βρίσκεται στο χρωμόσωμα 11. Τρεις μεταλλάξεις αυτού του γονιδίου έχουν ταυτοποιηθεί· οι φορείς έχουν χαμηλή δραστηριότητα ινσουλίνης, υπερινσουλιναιμία και καμία αντίσταση στην ινσουλίνη.
Ρύθμιση σύνθεσης και έκκρισης ινσουλίνης
Η σύνθεση της ινσουλίνης προκαλείται από την έκκριση γλυκόζης και ινσουλίνης. Καταστέλλει την έκκριση λιπαρών οξέων.
Η έκκριση ινσουλίνης διεγείρεται από: 1. γλυκόζη (κύριος ρυθμιστής), αμινοξέα (ειδικά leu και arg). 2. Γαστρεντερικές ορμόνες (β-αδρενεργικοί αγωνιστές, μέσω cAMP): GUI , σεκρετίνη, χολοκυστοκινίνη, γαστρίνη, εντερογλυκαγόνη. 3. μακροχρόνιες υψηλές συγκεντρώσεις αυξητικής ορμόνης, κορτιζόλης, οιστρογόνων, προγεστινών, γαλακτογόνου πλακούντα, TSH, ACTH. 4. γλυκαγόνη; 5. Αύξηση K + ή Ca 2+ στο αίμα. 6. φάρμακα, παράγωγα σουλφονυλουρίας (γλιβενκλαμίδη).
Υπό την επίδραση της σωματοστατίνης, η έκκριση ινσουλίνης μειώνεται. Τα β-κύτταρα επηρεάζονται επίσης από το αυτόνομο νευρικό σύστημα. Το παρασυμπαθητικό τμήμα (χολινεργικές απολήξεις του πνευμονογαστρικού νεύρου) διεγείρει την απελευθέρωση ινσουλίνης. Το συμπαθητικό τμήμα (αδρεναλίνη μέσω α2-αδρενεργικών υποδοχέων) καταστέλλει την απελευθέρωση ινσουλίνης.
Η έκκριση ινσουλίνης συμβαίνει με τη συμμετοχή πολλών συστημάτων, στα οποία ο κύριος ρόλος ανήκει στο Ca 2+ και το cAMP.
Αδεια ΑΝΩΝΥΜΗ ΕΤΑΙΡΙΑ 2+ στο κυτταρόπλασμα ελέγχεται από διάφορους μηχανισμούς:
1). Όταν η συγκέντρωση της γλυκόζης στο αίμα αυξάνεται πάνω από 6-9 mmol/l, αυτή με τη συμμετοχή των GLUT-1 και GLUT-2 εισέρχεται στα β-κύτταρα και φωσφορυλιώνεται από τη γλυκοκινάση. Σε αυτή την περίπτωση, η συγκέντρωση της γλυκόζης-6ph στο κύτταρο είναι ευθέως ανάλογη με τη συγκέντρωση της γλυκόζης στο αίμα. Η γλυκόζη-6ph οξειδώνεται για να σχηματίσει ATP. Το ATP σχηματίζεται επίσης κατά την οξείδωση των αμινοξέων και των λιπαρών οξέων. Όσο περισσότερη γλυκόζη, αμινοξέα και λιπαρά οξέα υπάρχουν σε ένα β-κύτταρο, τόσο περισσότερο ATP σχηματίζεται από αυτά. Το ATP αναστέλλει τα εξαρτώμενα από το ATP κανάλια καλίου στη μεμβράνη, το κάλιο συσσωρεύεται στο κυτταρόπλασμα και προκαλεί αποπόλωση της κυτταρικής μεμβράνης, η οποία διεγείρει το άνοιγμα των εξαρτώμενων από την τάση καναλιών Ca 2+ και την είσοδο Ca 2+ στο κυτταρόπλασμα.
2). Οι ορμόνες που ενεργοποιούν το σύστημα τριφωσφορικής ινοσιτόλης (TSH) απελευθερώνουν Ca 2+ από τα μιτοχόνδρια και το ER.
κατασκήνωση σχηματίζεται από το ATP με τη συμμετοχή του AC, το οποίο ενεργοποιείται από τις γαστρεντερικές ορμόνες, TSH, ACTH, γλυκαγόνη και σύμπλοκο Ca 2+-καλμοδουλίνης.
Το cAMP και το Ca 2+ διεγείρουν τον πολυμερισμό των υπομονάδων σε μικροσωληνίσκους (μικροσωληνίσκους). Η επίδραση του cAMP στο μικροσωληνοειδές σύστημα προκαλείται μέσω φωσφορυλίωσης των μικροσωληναριακών πρωτεϊνών PC A. Οι μικροσωληνίσκοι είναι σε θέση να συστέλλονται και να χαλαρώνουν, μετακινώντας τους κόκκους προς την πλασματική μεμβράνη επιτρέποντας την εξωκυττάρωση.
Η έκκριση ινσουλίνης ως απόκριση στη διέγερση της γλυκόζης είναι μια διφασική αντίδραση που αποτελείται από ένα στάδιο ταχείας, πρώιμης απελευθέρωσης ινσουλίνης, που ονομάζεται φάση πρώτης έκκρισης (ξεκινά μετά από 1 λεπτό, διαρκεί 5-10 λεπτά) και δεύτερη φάση (διαρκεί έως 25- 30 λεπτά) .
Μεταφορά ινσουλίνης.Η ινσουλίνη είναι υδατοδιαλυτή και δεν έχει πρωτεΐνη φορέα στο πλάσμα. Το T1/2 της ινσουλίνης στο πλάσμα του αίματος είναι 3-10 λεπτά, το C-πεπτίδιο - περίπου 30 λεπτά, η προϊνσουλίνη 20-23 λεπτά.
Καταστροφή ινσουλίνηςεμφανίζεται υπό τη δράση της ινσουλινοεξαρτώμενης πρωτεϊνάσης και της τρανσυδρογονάσης γλουταθειόνης-ινσουλίνης στους ιστούς στόχους: κυρίως στο ήπαρ (περίπου το 50% της ινσουλίνης καταστρέφεται σε 1 πέρασμα από το ήπαρ), σε μικρότερο βαθμό στους νεφρούς και τον πλακούντα.
10852 0
Οι κύριοι ενεργειακοί πόροι ενός ζωντανού οργανισμού - υδατάνθρακες και λίπη - έχουν υψηλή παροχή δυναμικής ενέργειας, η οποία εξάγεται εύκολα από αυτά στα κύτταρα χρησιμοποιώντας ενζυμικούς καταβολικούς μετασχηματισμούς. Η ενέργεια που απελευθερώνεται κατά τη βιολογική οξείδωση των προϊόντων του μεταβολισμού των υδατανθράκων και των λιπών, καθώς και της γλυκόλυσης, μετατρέπεται σε μεγάλο βαθμό στη χημική ενέργεια των φωσφορικών δεσμών του συντιθέμενου ΑΤΡ.
Η χημική ενέργεια των μακροεργικών δεσμών που συσσωρεύεται στο ATP, με τη σειρά του, δαπανάται σε διάφορους τύπους κυτταρικής εργασίας - δημιουργία και διατήρηση ηλεκτροχημικών κλίσεων, μυϊκή σύσπαση, εκκριτική και ορισμένες διαδικασίες μεταφοράς, βιοσύνθεση πρωτεϊνών, λιπαρών οξέων κ.λπ. Εκτός από τη λειτουργία «καυσίμου», οι υδατάνθρακες και τα λίπη, μαζί με τις πρωτεΐνες, παίζουν το ρόλο σημαντικών προμηθευτών δομικών και πλαστικών υλικών που περιλαμβάνονται στις κύριες δομές του κυττάρου - νουκλεϊκά οξέα, απλές πρωτεΐνες, γλυκοπρωτεΐνες, ορισμένα λιπίδια, και τα λοιπά.
Το ATP που συντίθεται λόγω της διάσπασης των υδατανθράκων και των λιπών όχι μόνο παρέχει στα κύτταρα την απαραίτητη ενέργεια για εργασία, αλλά είναι επίσης πηγή σχηματισμού cAMP και εμπλέκεται επίσης στη ρύθμιση της δραστηριότητας πολλών ενζύμων και της κατάστασης των δομικών πρωτεϊνών. εξασφαλίζοντας τη φωσφορυλίωση τους.
Τα υποστρώματα υδατανθράκων και λιπιδίων που χρησιμοποιούνται άμεσα από τα κύτταρα είναι μονοσακχαρίτες (κυρίως γλυκόζη) και μη εστεροποιημένα λιπαρά οξέα (NEFA), καθώς και κετονοσώματα σε ορισμένους ιστούς. Οι πηγές τους είναι τρόφιμα που απορροφώνται από το έντερο, εναποτίθενται στα όργανα με τη μορφή υδατανθρακικού γλυκογόνου και λιπιδίων με τη μορφή ουδέτερων λιπών, καθώς και μη υδατανθράκων πρόδρομων ουσιών, κυρίως αμινοξέων και γλυκερίνης, που σχηματίζουν υδατάνθρακες (γλυκονεογένεση).
Τα όργανα αποθήκευσης στα σπονδυλωτά περιλαμβάνουν το ήπαρ και τον λιπώδη (λιπώδη) ιστό και τα όργανα γλυκονεογένεσης περιλαμβάνουν το ήπαρ και τους νεφρούς. Στα έντομα, το όργανο αποθήκευσης είναι το λίπος σώμα. Επιπλέον, κάποια αποθέματα ή άλλα προϊόντα που αποθηκεύονται ή παράγονται σε ένα λειτουργικό κύτταρο μπορεί να είναι πηγές γλυκόζης και NEFA. Διαφορετικές οδοί και στάδια του μεταβολισμού των υδατανθράκων και του λίπους συνδέονται μεταξύ τους με πολυάριθμες αμοιβαίες επιρροές. Η κατεύθυνση και η ένταση αυτών των μεταβολικών διεργασιών εξαρτώνται από έναν αριθμό εξωτερικών και εσωτερικών παραγόντων. Αυτά περιλαμβάνουν, ειδικότερα, την ποσότητα και την ποιότητα της τροφής που καταναλώνεται και τους ρυθμούς εισόδου της στον οργανισμό, το επίπεδο μυϊκής και νευρικής δραστηριότητας κ.λπ.
Ο ζωικός οργανισμός προσαρμόζεται στη φύση του διατροφικού καθεστώτος, στο νευρικό ή μυϊκό φορτίο με τη βοήθεια ενός πολύπλοκου συνόλου συντονιστικών μηχανισμών. Έτσι, ο έλεγχος της πορείας διαφόρων αντιδράσεων μεταβολισμού υδατανθράκων και λιπιδίων πραγματοποιείται σε κυτταρικό επίπεδο από τις συγκεντρώσεις των αντίστοιχων υποστρωμάτων και ενζύμων, καθώς και από τον βαθμό συσσώρευσης των προϊόντων μιας συγκεκριμένης αντίδρασης. Αυτοί οι μηχανισμοί ελέγχου ανήκουν στους μηχανισμούς αυτορρύθμισης και εφαρμόζονται τόσο σε μονοκύτταρους όσο και σε πολυκύτταρους οργανισμούς.
Στο τελευταίο, ρύθμιση της χρήσης υδατανθράκων και λιπών μπορεί να συμβεί στο επίπεδο των μεσοκυττάριων αλληλεπιδράσεων. Συγκεκριμένα, και οι δύο τύποι μεταβολισμού ελέγχονται αμοιβαία και αμοιβαία: τα NEFA στους μύες αναστέλλουν τη διάσπαση της γλυκόζης, ενώ τα προϊόντα διάσπασης της γλυκόζης στον λιπώδη ιστό αναστέλλουν το σχηματισμό NEFA. Στα πιο οργανωμένα ζώα, εμφανίζεται ένας ειδικός μεσοκυττάριος μηχανισμός ρύθμισης του διάμεσου μεταβολισμού, που καθορίζεται από την εμφάνιση στη διαδικασία εξέλιξης του ενδοκρινικού συστήματος, το οποίο είναι ύψιστης σημασίας για τον έλεγχο των μεταβολικών διεργασιών ολόκληρου του οργανισμού.
Μεταξύ των ορμονών που εμπλέκονται στη ρύθμιση του μεταβολισμού του λίπους και των υδατανθράκων στα σπονδυλωτά, την κεντρική θέση κατέχουν οι εξής: ορμόνες του γαστρεντερικού σωλήνα, οι οποίες ελέγχουν την πέψη της τροφής και την απορρόφηση των πεπτικών προϊόντων στο αίμα. Η ινσουλίνη και η γλυκαγόνη είναι ειδικοί ρυθμιστές του διάμεσου μεταβολισμού των υδατανθράκων και των λιπιδίων. Η STH και οι λειτουργικά συγγενείς «σωματομεδίνες» και SIF, τα γλυκοκορτικοειδή, η ACTH και η αδρεναλίνη είναι παράγοντες μη ειδικής προσαρμογής. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι πολλές από αυτές τις ορμόνες εμπλέκονται επίσης άμεσα στη ρύθμιση του μεταβολισμού των πρωτεϊνών (βλ. Κεφάλαιο 9). Ο ρυθμός έκκρισης αυτών των ορμονών και η εφαρμογή των επιδράσεών τους στον ιστό είναι αλληλένδετα.
Δεν μπορούμε να σταθούμε συγκεκριμένα στη λειτουργία των ορμονικών παραγόντων της γαστρεντερικής οδού που εκκρίνονται κατά τη νευροχυμική φάση της έκκρισης χυμού. Τα κύρια αποτελέσματά τους είναι καλά γνωστά από την πορεία της γενικής φυσιολογίας των ανθρώπων και των ζώων και, επιπλέον, έχουν ήδη αναφερθεί πλήρως στο Κεφάλαιο. 3. Ας σταθούμε αναλυτικότερα στην ενδοκρινική ρύθμιση του διάμεσου μεταβολισμού των υδατανθράκων και των λιπών.
Ορμόνες και ρύθμιση του διάμεσου μεταβολισμού των υδατανθράκων. Ένας αναπόσπαστος δείκτης της ισορροπίας του μεταβολισμού των υδατανθράκων στο σώμα των σπονδυλωτών είναι η συγκέντρωση της γλυκόζης στο αίμα. Αυτός ο δείκτης είναι σταθερός και είναι περίπου 100 mg% (5 mmol/l) στα θηλαστικά. Οι κανονικές του αποκλίσεις συνήθως δεν ξεπερνούν το ±30%. Το επίπεδο της γλυκόζης στο αίμα εξαρτάται, αφενός, από την εισροή μονοσακχαρίτη στο αίμα κυρίως από τα έντερα, το ήπαρ και τα νεφρά και, αφετέρου, από την εκροή του στους ιστούς εργασίας και αποθήκευσης (Εικ. 95). .
Ρύζι. 95. Τρόποι διατήρησης δυναμικής ισορροπίας γλυκόζης στο αίμα
Οι μεμβράνες των μυϊκών κυττάρων και των κυττάρων αδυλόζης έχουν ένα «φραγμό» στη μεταφορά γλυκόζης. Gl-6-ph - 6-φωσφορική γλυκόζη
Η εισροή γλυκόζης από το ήπαρ και τους νεφρούς καθορίζεται από την αναλογία των δράσεων των αντιδράσεων της φωσφορυλάσης του γλυκογόνου και της συνθετάσης του γλυκογόνου στο ήπαρ, την αναλογία της έντασης της διάσπασης της γλυκόζης και την ένταση της γλυκονεογένεσης στο ήπαρ και εν μέρει στους νεφρούς. Η είσοδος γλυκόζης στο αίμα συσχετίζεται άμεσα με τα επίπεδα της αντίδρασης φωσφορυλάσης και των διεργασιών γλυκονεογένεσης.
Η εκροή γλυκόζης από το αίμα στους ιστούς εξαρτάται άμεσα από τον ρυθμό μεταφοράς της σε μυϊκά, λιπώδη και λεμφοειδή κύτταρα, οι μεμβράνες των οποίων δημιουργούν φραγμό στη διείσδυση της γλυκόζης σε αυτά (θυμηθείτε ότι οι μεμβράνες του ήπατος, του εγκεφάλου και Τα νεφρικά κύτταρα είναι εύκολα διαπερατά από μονοσακχαρίτες). η μεταβολική χρήση της γλυκόζης, με τη σειρά της εξαρτάται από τη διαπερατότητα των μεμβρανών σε αυτήν και από τη δραστηριότητα των βασικών ενζύμων της διάσπασής της· μετατροπή της γλυκόζης σε γλυκογόνο σε ηπατικά κύτταρα (Levin et al., 1955; Newsholme and Randle, 1964; Foa, 1972).
Όλες αυτές οι διαδικασίες που σχετίζονται με τη μεταφορά και το μεταβολισμό της γλυκόζης ελέγχονται άμεσα από ένα σύμπλεγμα ορμονικών παραγόντων.
Οι ορμονικοί ρυθμιστές του μεταβολισμού των υδατανθράκων μπορούν να χωριστούν υπό όρους σε δύο τύπους με βάση την επίδρασή τους στη γενική κατεύθυνση του μεταβολισμού και το επίπεδο γλυκαιμίας. Ο πρώτος τύπος ορμονών διεγείρει τη χρήση της γλυκόζης από τους ιστούς και την αποθήκευση της με τη μορφή γλυκογόνου, αλλά αναστέλλει τη γλυκονεογένεση και, ως εκ τούτου, προκαλεί μείωση της συγκέντρωσης γλυκόζης στο αίμα.
Η ορμόνη αυτού του τύπου δράσης είναι η ινσουλίνη. Ο δεύτερος τύπος ορμονών διεγείρει τη διάσπαση του γλυκογόνου και τη γλυκονεογένεση, και ως εκ τούτου προκαλεί αύξηση της γλυκόζης στο αίμα. Οι ορμόνες αυτού του τύπου περιλαμβάνουν τη γλυκαγόνη (καθώς και τη σεκρετίνη και το VIP) και την αδρεναλίνη. Οι ορμόνες του τρίτου τύπου διεγείρουν τη γλυκονεογένεση στο ήπαρ, αναστέλλουν τη χρήση της γλυκόζης από διάφορα κύτταρα και, αν και ενισχύουν το σχηματισμό γλυκογόνου από τα ηπατοκύτταρα, ως αποτέλεσμα της επικράτησης των δύο πρώτων επιδράσεων, κατά κανόνα, αυξάνουν επίσης. το επίπεδο της γλυκόζης στο αίμα. Οι ορμόνες αυτού του τύπου περιλαμβάνουν τα γλυκοκορτικοειδή και την αυξητική ορμόνη - "σωματομεδίνες". Ταυτόχρονα, έχοντας μονοκατευθυντική επίδραση στις διαδικασίες γλυκονεογένεσης, σύνθεσης και γλυκόλυσης γλυκογόνου, τα γλυκοκορτικοειδή και η αυξητική ορμόνη - οι «σωματομεδίνες» έχουν διαφορετικές επιδράσεις στη διαπερατότητα των μεμβρανών των κυττάρων των μυών και του λιπώδους ιστού στη γλυκόζη.
Όσον αφορά την κατεύθυνση δράσης στη συγκέντρωση της γλυκόζης στο αίμα, η ινσουλίνη είναι μια υπογλυκαιμική ορμόνη (ορμόνη «ξεκούρασης και κορεσμού»), ενώ οι ορμόνες του δεύτερου και τρίτου τύπου είναι υπεργλυκαιμικές (ορμόνες «στρες και πείνα»). (Εικ. 96).
Εικόνα 96. Ορμονική ρύθμιση της ομοιόστασης των υδατανθράκων:
Τα συμπαγή βέλη υποδηλώνουν διέγερση του εφέ, τα διακεκομμένα βέλη υποδηλώνουν αναστολή
Η ινσουλίνη μπορεί να ονομαστεί ορμόνη για την απορρόφηση και αποθήκευση των υδατανθράκων. Ένας από τους λόγους για την αυξημένη χρήση γλυκόζης στους ιστούς είναι η διέγερση της γλυκόλυσης. Πραγματοποιείται, πιθανώς, στο επίπεδο ενεργοποίησης των βασικών ενζύμων της γλυκόλυσης, της εξοκινάσης, ειδικά μιας από τις τέσσερις γνωστές ισομορφές της - της εξοκινάσης II και της γλυκοκινάσης (Weber, 1966, Ilyin, 1966, 1968). Προφανώς, η επιτάχυνση της οδού της φωσφορικής πεντόζης στο στάδιο της αντίδρασης αφυδρογονάσης της γλυκόζης-6-φωσφορικής διαδραματίζει επίσης κάποιο ρόλο στη διέγερση του καταβολισμού της γλυκόζης από την ινσουλίνη (Leites and Lapteva, 1967). Πιστεύεται ότι στη διέγερση της πρόσληψης γλυκόζης από το ήπαρ κατά τη διάρκεια της διατροφικής υπεργλυκαιμίας υπό την επίδραση της ινσουλίνης, τον πιο σημαντικό ρόλο παίζει η ορμονική επαγωγή του συγκεκριμένου ηπατικού ενζύμου γλυκοκινάση, το οποίο επιλεκτικά φωσφορυλιώνει τη γλυκόζη σε υψηλές συγκεντρώσεις.
Ο κύριος λόγος για τη διέγερση της χρήσης γλυκόζης από μυϊκά και λιπώδη κύτταρα είναι πρωτίστως η επιλεκτική αύξηση της διαπερατότητας των κυτταρικών μεμβρανών στον μονοσακχαρίτη (Lunsgaard, 1939; Levin, 1950). Με αυτόν τον τρόπο επιτυγχάνεται αύξηση της συγκέντρωσης των υποστρωμάτων για την αντίδραση της εξοκινάσης και της οδού της φωσφορικής πεντόζης.
Η αυξημένη γλυκόλυση υπό την επίδραση της ινσουλίνης στους σκελετικούς μύες και στο μυοκάρδιο παίζει σημαντικό ρόλο στη συσσώρευση του ATP και στη διασφάλιση της απόδοσης των μυϊκών κυττάρων. Στο ήπαρ, η αυξημένη γλυκόλυση είναι προφανώς σημαντική όχι τόσο για την αύξηση της συμπερίληψης του πυροσταφυλικού στο αναπνευστικό σύστημα των ιστών, αλλά για τη συσσώρευση ακετυλο-CoA και μηλονυλο-CoA ως πρόδρομων ουσιών για το σχηματισμό πολυυδρικών λιπαρών οξέων και επομένως τριγλυκεριδίων. Newsholme, Start, 1973).
Το γλυκεροφωσφορικό που σχηματίζεται κατά τη γλυκόλυση περιλαμβάνεται επίσης στη σύνθεση του ουδέτερου λίπους. Επιπλέον, στο ήπαρ, και ιδιαίτερα στον λιπώδη ιστό, για την αύξηση του επιπέδου λιπογένεσης από τη γλυκόζη, η ορμονική διέγερση της αντίδρασης αφυδρογονάσης της γλυκόζης-6-φωσφορικής διαδραματίζει σημαντικό ρόλο, οδηγώντας στο σχηματισμό του NADPH, ενός αναγωγικού συμπαράγοντα που είναι απαραίτητος για τη βιοσύνθεση λιπαρών οξέων και γλυκεροφωσφορικών. Επιπλέον, στα θηλαστικά, μόνο το 3-5% της απορροφούμενης γλυκόζης μετατρέπεται σε ηπατικό γλυκογόνο και περισσότερο από το 30% συσσωρεύεται ως λίπος, που εναποτίθεται στα όργανα αποθήκευσης.
Έτσι, η κύρια κατεύθυνση δράσης της ινσουλίνης στη γλυκόλυση και την οδό φωσφορικής πεντόζης στο ήπαρ και ιδιαίτερα στον λιπώδη ιστό είναι η διασφάλιση του σχηματισμού τριγλυκεριδίων. Στα θηλαστικά και τα πτηνά στα λιποκύτταρα και στα κατώτερα σπονδυλωτά στα ηπατοκύτταρα, η γλυκόζη είναι μία από τις κύριες πηγές αποθηκευμένων τριγλυκεριδίων. Σε αυτές τις περιπτώσεις, η φυσιολογική έννοια της ορμονικής διέγερσης της χρήσης υδατανθράκων μειώνεται σε μεγάλο βαθμό στη διέγερση της εναπόθεσης λιπιδίων. Ταυτόχρονα, η ινσουλίνη επηρεάζει άμεσα τη σύνθεση του γλυκογόνου - της αποθηκευμένης μορφής υδατανθράκων - όχι μόνο στο ήπαρ, αλλά και στους μύες, τα νεφρά και, πιθανώς, στον λιπώδη ιστό.
Η ορμόνη έχει διεγερτική επίδραση στον σχηματισμό γλυκογόνου, αυξάνοντας τη δραστηριότητα της συνθετάσης του γλυκογόνου (μετάβαση της ανενεργής μορφής D στην ενεργή μορφή Ι) και αναστέλλοντας τη φωσφορυλάση γλυκογόνου (μετάβαση της χαμηλής ενεργού 6-μορφής στη μορφή L ) και συνεπώς αναστέλλοντας τη γλυκογονόλυση στα κύτταρα (Εικ. 97). Και οι δύο επιδράσεις της ινσουλίνης σε αυτά τα ένζυμα στο ήπαρ προκαλούνται, προφανώς, από την ενεργοποίηση της πρωτεϊνάσης της μεμβράνης, τη συσσώρευση γλυκοπεπτιδίων και την ενεργοποίηση της φωσφοδιεστεράσης cAMP.
Εικόνα 97. Τα κύρια στάδια της γλυκόλυσης, της γλυκονεογένεσης και της σύνθεσης γλυκογόνου (σύμφωνα με τον Ilyin, 1965 με τροποποιήσεις)
Μια άλλη σημαντική κατεύθυνση της δράσης της ινσουλίνης στον μεταβολισμό των υδατανθράκων είναι η αναστολή των διεργασιών της γλυκονεογένεσης στο ήπαρ (Krebs, 1964, Ilyin, 1965, Ixton et al., 1971). Η αναστολή της γλυκονεογένεσης από την ορμόνη συμβαίνει στο επίπεδο της μείωσης της σύνθεσης των βασικών ενζύμων φωσφοενολοπυροσταφυλική καρβοξυκινάση και φρουκτόζη-16-διφωσφατάση. Αυτές οι επιδράσεις διαμεσολαβούνται επίσης από την αύξηση του ρυθμού σχηματισμού γλυκοπεπτιδίων - ορμονικών μεσολαβητών (Εικ. 98).
Η γλυκόζη κάτω από οποιεσδήποτε φυσιολογικές συνθήκες είναι η κύρια πηγή διατροφής για τα νευρικά κύτταρα. Με την αύξηση της έκκρισης ινσουλίνης, παρατηρείται μια ελαφρά αύξηση της κατανάλωσης γλυκόζης από τον νευρικό ιστό, προφανώς λόγω της διέγερσης της γλυκόλυσης σε αυτόν. Ωστόσο, σε υψηλές συγκεντρώσεις της ορμόνης στο αίμα, που προκαλούν υπογλυκαιμία, εμφανίζεται λιμοκτονία του εγκεφάλου από υδατάνθρακες και αναστολή των λειτουργιών του.
Μετά τη χορήγηση πολύ μεγάλων δόσεων ινσουλίνης, η βαθιά αναστολή των εγκεφαλικών κέντρων μπορεί να οδηγήσει πρώτα στην ανάπτυξη κρίσεων, μετά σε απώλεια συνείδησης και πτώση της αρτηριακής πίεσης. Αυτή η κατάσταση, η οποία εμφανίζεται όταν η συγκέντρωση της γλυκόζης στο αίμα είναι κάτω από 45-50 mg%, ονομάζεται σοκ ινσουλίνης (υπογλυκαιμικό). Η απόκριση σπασμών και σοκ στην ινσουλίνη χρησιμοποιείται για τη βιολογική τυποποίηση των παρασκευασμάτων ινσουλίνης (Smith, 1950; Stewart, 1960).
Η ρύθμιση του μεταβολισμού των υδατανθράκων πραγματοποιείται σε όλα τα στάδια από το νευρικό σύστημα και τις ορμόνες. Επιπλέον, δραστηριότητα ένζυμαΟρισμένες οδοί του μεταβολισμού των υδατανθράκων ρυθμίζονται σύμφωνα με την αρχή της «ανάδρασης», η οποία βασίζεται στον αλλοστερικό μηχανισμό αλληλεπίδρασης μεταξύ του ενζύμου και του τελεστή. Η ρύθμιση του μεταβολισμού των υδατανθράκων πραγματοποιείται σε όλα τα στάδια από το νευρικό σύστημα και τις ορμόνες. Επιπλέον, δραστηριότητα ένζυμαΟρισμένες οδοί του μεταβολισμού των υδατανθράκων ρυθμίζονται σύμφωνα με την αρχή της «ανάδρασης», η οποία βασίζεται στον αλλοστερικό μηχανισμό αλληλεπίδρασης μεταξύ του ενζύμου και του τελεστή. Οι αλλοστερικοί τελεστές περιλαμβάνουν τα τελικά προϊόντα αντίδρασης, υποστρώματα, μερικούς μεταβολίτες και αδενυλ μονονουκλεοτίδια. Ο πιο σημαντικός ρόλος σε ΣυγκεντρώνωΟ μεταβολισμός των υδατανθράκων (σύνθεση ή διάσπαση υδατανθράκων) παίζεται από την αναλογία των συνενζύμων NAD + / NADH∙H + και το ενεργειακό δυναμικό του κυττάρου.
Η σταθερότητα των επιπέδων γλυκόζης στο αίμα είναι η πιο σημαντική προϋπόθεση για τη διατήρηση της φυσιολογικής λειτουργίας του οργανισμού. Η νορμογλυκαιμία είναι το αποτέλεσμα της συντονισμένης εργασίας του νευρικού συστήματος, των ορμονών και του ήπατος.
Συκώτι- το μόνο όργανο που αποθηκεύει γλυκόζη (σε μορφή γλυκογόνου) για τις ανάγκες όλου του σώματος. Χάρη στην ενεργό 6-φωσφορική φωσφατάση γλυκόζης, τα ηπατοκύτταρα μπορούν να σχηματιστούν Ελεύθεροςγλυκόζη, η οποία, σε αντίθεση με αυτήν φωσφορυλιωμένομορφές, μπορούν να διεισδύσουν μέσω της κυτταρικής μεμβράνης στη γενική κυκλοφορία.
Από τις ορμόνες, τον πιο σημαντικό ρόλο παίζει ινσουλίνη. Η ινσουλίνη έχει την επίδρασή της μόνο στους ινσουλινοεξαρτώμενους ιστούς, κυρίως στους μύες και στο λίπος. Ο εγκέφαλος, ο λεμφικός ιστός και τα ερυθρά αιμοσφαίρια είναι ανεξάρτητα από την ινσουλίνη. Σε αντίθεση με άλλα όργανα, η δράση της ινσουλίνης δεν σχετίζεται με τους υποδοχείς μηχανισμούς της επιρροής της στο μεταβολισμό των ηπατοκυττάρων. Αν και η γλυκόζη διεισδύει ελεύθερα στα ηπατικά κύτταρα, αυτό είναι δυνατό μόνο εάν η συγκέντρωσή της στο αίμα είναι αυξημένη. Στην υπογλυκαιμία, από την άλλη πλευρά, το ήπαρ απελευθερώνει γλυκόζη στο αίμα (ακόμη και παρά τα υψηλά επίπεδα ινσουλίνης στον ορό).
Η πιο σημαντική επίδραση της ινσουλίνης στον οργανισμό είναι η μείωση των φυσιολογικών ή αυξημένων επιπέδων γλυκόζης στο αίμα - μέχρι την ανάπτυξη υπογλυκαιμικού σοκ όταν χορηγούνται υψηλές δόσεις ινσουλίνης. Τα επίπεδα γλυκόζης στο αίμα μειώνονται ως αποτέλεσμα: 1. Επιτάχυνση εισόδου γλυκόζης στα κύτταρα. 2. Αύξηση της χρήσης γλυκόζης από τα κύτταρα.
Η ινσουλίνη επιταχύνει την είσοδο μονοσακχαριτών στους ινσουλινοεξαρτώμενους ιστούς, ιδιαίτερα τη γλυκόζη (καθώς και τα σάκχαρα παρόμοιας διαμόρφωσης στη θέση C 1 - C 3), αλλά όχι τη φρουκτόζη. Η δέσμευση της ινσουλίνης με τον υποδοχέα της στην πλασματική μεμβράνη οδηγεί στην κίνηση των πρωτεϊνών μεταφοράς γλυκόζης αποθήκευσης ( γλουτένη 4) από ενδοκυτταρικές αποθήκες και ένταξή τους στη μεμβράνη.
Η ινσουλίνη ενεργοποιεί τη χρήση γλυκόζης από τα κύτταρα με:
ενεργοποίηση και επαγωγή της σύνθεσης βασικών ενζύμων της γλυκόλυσης (γλυκοκινάση, φωσφοφρουκτοκινάση, πυροσταφυλική κινάση).
Αυξημένη ενσωμάτωση γλυκόζης στο μονοπάτι της φωσφορικής πεντόζης (ενεργοποίηση των αφυδρογονασών της 6-φωσφορικής γλυκόζης και της 6-φωσφογλυκονικής).
Αύξηση της σύνθεσης γλυκογόνου διεγείροντας το σχηματισμό 6-φωσφορικής γλυκόζης και ενεργοποιώντας τη συνθάση του γλυκογόνου (ταυτόχρονα, η ινσουλίνη αναστέλλει τη φωσφορυλάση του γλυκογόνου).
Αναστολή της δραστηριότητας των βασικών ενζύμων της γλυκονεογένεσης (πυροσταφυλική καρβοξυλάση, φωσφοενολο-PVK-καρβοξυκινάση, διφωσφατάση, γλυκόζη-6-φωσφατάση) και καταστολή της σύνθεσής τους (το γεγονός της καταστολής του γονιδίου φωσφοενόλης-PVK καρβοξυκίνης έχει διαπιστωθεί).
Άλλες ορμόνες τείνουν να αυξάνουν τα επίπεδα γλυκόζης στο αίμα.
Γλυκαγόνηκαι ένα αδρεναλίνηοδηγούν σε αύξηση της γλυκαιμίας ενεργοποιώντας τη γλυκογονόλυση στο ήπαρ (ενεργοποίηση της φωσφορυλάσης του γλυκογόνου), ωστόσο, σε αντίθεση με την αδρεναλίνη, η γλυκαγόνη δεν επηρεάζει τη φωσφορυλάση του γλυκογόνου μύες. Επιπλέον, η γλυκαγόνη ενεργοποιεί τη γλυκονεογένεση στο ήπαρ, η οποία οδηγεί επίσης σε αύξηση των συγκεντρώσεων γλυκόζης στο αίμα.
Γλυκοκορτικοειδήβοηθούν στην αύξηση των επιπέδων γλυκόζης στο αίμα διεγείροντας τη γλυκονεογένεση (επιταχύνοντας τον καταβολισμό των πρωτεϊνών στους μυϊκούς και λεμφικούς ιστούς, αυτές οι ορμόνες αυξάνουν την περιεκτικότητα σε αμινοξέα στο αίμα, τα οποία, όταν εισέρχονται στο ήπαρ, γίνονται υποστρώματα για τη γλυκονεογένεση). Επιπλέον, τα γλυκοκορτικοειδή εμποδίζουν τα κύτταρα του σώματος να χρησιμοποιήσουν γλυκόζη.
Μια αυξητική ορμόνηπροκαλεί αύξηση της γλυκαιμίας έμμεσα: διεγείροντας τη διάσπαση των λιπιδίων, οδηγεί σε αύξηση του επιπέδου των λιπαρών οξέων στο αίμα και στα κύτταρα, μειώνοντας έτσι την ανάγκη των τελευταίων για γλυκόζη ( τα λιπαρά οξέα είναι αναστολείς της χρήσης γλυκόζης από τα κύτταρα).
Θυροξίνη,που παράγεται ιδιαίτερα σε υπερβολικές ποσότητες κατά τον υπερθυρεοειδισμό, συμβάλλει επίσης στην αύξηση των επιπέδων γλυκόζης στο αίμα (λόγω της αυξημένης γλυκογονόλυσης).
Με φυσιολογικά επίπεδα γλυκόζηςΣτο αίμα, τα νεφρά το επαναρροφούν πλήρως και το σάκχαρο στα ούρα δεν ανιχνεύεται. Ωστόσο, εάν η γλυκαιμία υπερβαίνει τα 9-10 mmol/l ( νεφρικό κατώφλι ), στη συνέχεια εμφανίζεται γλυκοζουρία . Σε ορισμένες νεφρικές βλάβες, η γλυκόζη μπορεί να βρεθεί στα ούρα ακόμη και σε φυσιολογική γλυκόζη.
Ελέγχει την ικανότητα του σώματος να ρυθμίζει τα επίπεδα γλυκόζης στο αίμα ( ανοχή γλυκόζης ) χρησιμοποιείται για τη διάγνωση του σακχαρώδους διαβήτη όταν χορηγείται από το στόμα τεστ ανοχής γλυκόζης:
Το πρώτο δείγμα αίματος λαμβάνεται με άδειο στομάχι μετά από ολονύκτια νηστεία. Στη συνέχεια ο ασθενής για 5 λεπτά. δώστε ένα διάλυμα γλυκόζης για να πιείτε (75 g γλυκόζης διαλυμένα σε 300 ml νερού). Μετά από αυτό κάθε 30 λεπτά. τα επίπεδα γλυκόζης στο αίμα προσδιορίζονται σε διάστημα 2 ωρών
Ρύζι. 10 «Καμπύλη σακχάρου» σε φυσιολογικές και παθολογικές καταστάσεις
Υπουργείο Υγείας της Δημοκρατίας της Λευκορωσίας
Εκπαιδευτικό ίδρυμα
"Κρατικό Ιατρικό Πανεπιστήμιο Gomel"
Τμήμα Βιολογικής Χημείας
Συζητήθηκε σε συνεδρίαση του τμήματος (MK ή TsUNMS)____________________
Αριθμός πρωτοκόλλου _______
Στη βιολογική χημεία
για φοιτητές του 2ου έτους της Ιατρικής Σχολής
Θέμα: Υδατάνθρακες 4. Παθολογία μεταβολισμού υδατανθράκων
Χρόνος__90 min________________________
Στόχος της μάθησης:
1. Σχηματίστε ιδέες για τους μοριακούς μηχανισμούς των κύριων διαταραχών του μεταβολισμού των υδατανθράκων.
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ
1. Ανθρώπινη βιοχημεία: R. Murray, D. Grenner, P. Mayes, V. Rodwell. - M. book, 2004. - τ. 1. σελ. 205-211., 212-224.
2. Fundamentals of biochemistry: A. White, F. Hendler, E. Smith, R. Hill, I. Lehman.-M. Βιβλίο,
1981, τόμ. -.2,.σ. 639-641,
3. Visual biochemistry: Kolman., Rem K.-G-M.book 2004.
4.Βιοχημικά θεμέλια...κάτω. εκδ. αντεπιστέλλο μέλος Η ΡΑΣ Ε.Σ. Σεβερίνα. Μ. Ιατρική, 2000.-σελ.179-205.
ΥΛΙΚΗ ΥΠΟΣΤΗΡΙΞΗ
1.Παρουσίαση πολυμέσων
ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΧΡΟΝΟΥ ΜΕΛΕΤΗΣ
Σύνολο: 90 λεπτά
Εισαγωγή.Το καθήκον της ρύθμισης και του περιορισμού της κατανάλωσης υδατανθράκων προκύπτει ιδιαίτερα επειγόντως σε σχέση με την πρόληψη και τη θεραπεία του διαβήτη, καθώς και με τον εντοπισμό της συσχέτισης μεταξύ της υπερβολικής κατανάλωσης υδατανθράκων με τη συχνότητα εμφάνισης ορισμένων ασθενειών - «συντρόφων της παχυσαρκίας», καθώς και με την ανάπτυξη αθηροσκλήρωσης.
Ορίστε την έννοια του άγχους, αναφέρετε τις φάσεις του άγχους.
Εξηγήστε γιατί το άγχος ονομάζεται «σύνδρομο γενικής προσαρμογής»
Ονομάστε τα ορμονικά συστήματα που απελευθερώνουν το στρες.
Αναφέρετε τις πιο σημαντικές ορμόνες που εμπλέκονται στην ανάπτυξη του συνδρόμου γενικής προσαρμογής.
Καταγράψτε τις κύριες επιδράσεις των ορμονών που παρέχουν βραχυπρόθεσμη προσαρμογή, εξηγήστε τον μηχανισμό.
Εξηγήστε την έννοια του «συστημικού δομικού ίχνους προσαρμογής», ποιος είναι ο φυσιολογικός του ρόλος;
Τα αποτελέσματα ποιας ορμόνης εξασφαλίζουν μακροχρόνια προσαρμογή· ποιοι είναι οι μηχανισμοί δράσης αυτής της ορμόνης;
Αναφέρετε τις ορμόνες του φλοιού των επινεφριδίων.
Αναφέρετε την επίδραση των γλυκοκορτικοειδών
για τον μεταβολισμό των πρωτεϊνών
για τον μεταβολισμό του λίπους
για τον μεταβολισμό των υδατανθράκων
Οι ορμόνες στη ρύθμιση των κύριων παραμέτρων της ομοιόστασης Ορμονική ρύθμιση του μεταβολισμού
Όταν μιλάμε για ρύθμιση όλων των τύπων μεταβολισμού, είμαστε λίγο ανειλικρινείς. Το γεγονός είναι ότι η περίσσεια λιπών θα οδηγήσει σε διαταραχή του μεταβολισμού τους και στο σχηματισμό, για παράδειγμα, αθηρωματικών πλακών, και μια ανεπάρκεια θα οδηγήσει σε διαταραχή της σύνθεσης ορμονών μόνο μετά από μεγάλο χρονικό διάστημα. Το ίδιο ισχύει και για τις διαταραχές του μεταβολισμού των πρωτεϊνών. Μόνο το επίπεδο της γλυκόζης στο αίμα είναι η ομοιοστατική παράμετρος, η μείωση του επιπέδου της οποίας θα οδηγήσει σε υπογλυκαιμικό κώμα σε λίγα λεπτά. Αυτό θα συμβεί κυρίως επειδή οι νευρώνες δεν θα λάβουν γλυκόζη. Ως εκ τούτου, μιλώντας για το μεταβολισμό, πρώτα απ 'όλα θα δώσουμε προσοχή στην ορμονική ρύθμιση των επιπέδων γλυκόζης στο αίμα και ταυτόχρονα θα σταθούμε στο ρόλο αυτών των ίδιων ορμονών στη ρύθμιση του μεταβολισμού του λίπους και των πρωτεϊνών.
Ρύθμιση του μεταβολισμού των υδατανθράκων
Η γλυκόζη, μαζί με τα λίπη και τις πρωτεΐνες, είναι πηγή ενέργειας στο σώμα. Τα ενεργειακά αποθέματα του σώματος με τη μορφή γλυκογόνου (υδατάνθρακες) είναι μικρά σε σύγκριση με τα ενεργειακά αποθέματα με τη μορφή λιπών. Έτσι, η ποσότητα γλυκογόνου στο σώμα ενός ατόμου που ζυγίζει 70 κιλά είναι 480 g (400 g - μυϊκό γλυκογόνο και 80 g - γλυκογόνο ήπατος), που ισοδυναμεί με 1920 kcal (320 kcal - γλυκογόνο ήπατος και 1600 - μυϊκό γλυκογόνο). . Η ποσότητα της κυκλοφορούσας γλυκόζης στο αίμα είναι μόνο 20 g (80 kcal). Η γλυκόζη που περιέχεται σε αυτές τις δύο αποθήκες είναι η κύρια και σχεδόν η μόνη πηγή διατροφής για τους ανεξάρτητους από την ινσουλίνη ιστούς. Έτσι, ένας εγκέφαλος βάρους 1400 g με ένταση παροχής αίματος 60 ml/100 g ανά λεπτό καταναλώνει 80 mg/min γλυκόζης, δηλ. περίπου 115 g σε 24 ώρες. Το ήπαρ είναι ικανό να παράγει γλυκόζη με ρυθμό 130 mg/min. Έτσι, περισσότερο από το 60% της γλυκόζης που παράγεται στο ήπαρ πηγαίνει για να εξασφαλίσει τη φυσιολογική δραστηριότητα του κεντρικού νευρικού συστήματος και αυτή η ποσότητα παραμένει αμετάβλητη όχι μόνο κατά την υπεργλυκαιμία, αλλά ακόμη και κατά τη διάρκεια του διαβητικού κώματος. Η κατανάλωση γλυκόζης στο ΚΝΣ μειώνεται μόνο αφού το επίπεδό του στο αίμα πέσει κάτω από 1,65 mmol/L (30 mg%). Από 2.000 έως 20.000 μόρια γλυκόζης εμπλέκονται στη σύνθεση ενός μορίου γλυκογόνου. Ο σχηματισμός του γλυκογόνου από τη γλυκόζη ξεκινά με τη διαδικασία της φωσφορυλίωσης με τη βοήθεια των ενζύμων γλυκοκινάση (στο ήπαρ) και εξοκινάση (σε άλλους ιστούς) με το σχηματισμό της 6-φωσφορικής γλυκόζης (G-6-P). Η ποσότητα γλυκόζης στο αίμα που ρέει από το ήπαρ εξαρτάται κυρίως από δύο αλληλένδετες διαδικασίες: τη γλυκόλυση και τη γλυκονεογένεση, οι οποίες με τη σειρά τους ρυθμίζονται από τα βασικά ένζυμα φωσφοφρουκτοκινάση και φρουκτόζη-1, 6-διφωσφατάση, αντίστοιχα. Η δραστηριότητα αυτών των ενζύμων ρυθμίζεται από ορμόνες.
Η ρύθμιση της συγκέντρωσης της γλυκόζης στο αίμα γίνεται με δύο τρόπους: 1) ρύθμιση με βάση την αρχή της απόκλισης των παραμέτρων από τις φυσιολογικές τιμές. Η φυσιολογική συγκέντρωση γλυκόζης στο αίμα είναι 3,6 – 6,9 mmol/l. Η ρύθμιση της συγκέντρωσης της γλυκόζης στο αίμα, ανάλογα με τη συγκέντρωσή της, πραγματοποιείται από δύο ορμόνες με αντίθετα αποτελέσματα - ινσουλίνη και γλυκαγόνη. 2) ρύθμιση σύμφωνα με την αρχή της διαταραχής - αυτή η ρύθμιση δεν εξαρτάται από τη συγκέντρωση γλυκόζης στο αίμα, αλλά πραγματοποιείται σύμφωνα με την ανάγκη αύξησης του επιπέδου γλυκόζης στο αίμα σε διάφορες, συνήθως αγχωτικές καταστάσεις. Οι ορμόνες που αυξάνουν τα επίπεδα γλυκόζης στο αίμα ονομάζονται επομένως αντεννησιωτικές. Αυτές περιλαμβάνουν: γλυκαγόνη, αδρεναλίνη, νορεπινεφρίνη, κορτιζόλη, θυρεοειδικές ορμόνες, σωματοτροπίνη, επειδή η μόνη ορμόνη που μειώνει τα επίπεδα γλυκόζης στο αίμα είναι η ινσουλίνη (Εικόνα 18).
Η κύρια θέση στην ορμονική ρύθμιση της ομοιόστασης της γλυκόζης στον οργανισμό δίνεται στην ινσουλίνη.Υπό την επίδραση της ινσουλίνης, τα ένζυμα φωσφορυλίωσης της γλυκόζης ενεργοποιούνται, καταλύοντας το σχηματισμό του G-6-P. Η ινσουλίνη αυξάνει επίσης τη διαπερατότητα της κυτταρικής μεμβράνης στη γλυκόζη, γεγονός που ενισχύει τη χρήση της. Με την αύξηση της συγκέντρωσης του G-6-P στα κύτταρα, αυξάνεται η δραστηριότητα των διεργασιών για τις οποίες είναι το προϊόν έναρξης (κύκλος μονοφωσφορικής εξόζης και αναερόβια γλυκόλυση). Η ινσουλίνη αυξάνει το μερίδιο της γλυκόζης στις διαδικασίες σχηματισμού ενέργειας, ενώ διατηρεί ένα σταθερό συνολικό επίπεδο παραγωγής ενέργειας. Η ενεργοποίηση της συνθετάσης του γλυκογόνου και του ενζύμου διακλάδωσης γλυκογόνου από την ινσουλίνη προάγει την αυξημένη σύνθεση γλυκογόνου. Μαζί με αυτό, η ινσουλίνη έχει ανασταλτική δράση στην ηπατική γλυκόζη-6-φωσφατάση και έτσι αναστέλλει την απελευθέρωση ελεύθερης γλυκόζης στο αίμα. Επιπλέον, η ινσουλίνη αναστέλλει τη δραστηριότητα των ενζύμων που παρέχουν τη γλυκονεογένεση, αναστέλλοντας έτσι τον σχηματισμό γλυκόζης από τα αμινοξέα.Το τελικό αποτέλεσμα της δράσης της ινσουλίνης (εάν είναι σε περίσσεια) είναι η υπογλυκαιμία, η οποία διεγείρει την έκκριση αντεννησιωτικών ορμονών που είναι ανταγωνιστές ινσουλίνης.
ΙΝΣΟΥΛΙΝΗ- η ορμόνη συντίθεται από κύτταρα των νησίδων Langerhans του παγκρέατος. Το κύριο ερέθισμα για την έκκριση είναι η αύξηση των επιπέδων γλυκόζης στο αίμα. Η υπεργλυκαιμία αυξάνει την παραγωγή ινσουλίνης, η υπογλυκαιμία μειώνει το σχηματισμό και τη ροή της ορμόνης στο αίμα.Επιπλέον, η έκκριση ινσουλίνης αυξάνεται υπό την επίδραση. Η ακετυλοχολίνη (παρασυμπαθητική διέγερση), η νορεπινεφρίνη μέσω των -αδρενεργικών υποδοχέων και μέσω των -αδρενεργικών υποδοχέων η νορεπινεφρίνη αναστέλλει την έκκριση ινσουλίνης. Ορισμένες γαστρεντερικές ορμόνες, όπως το γαστρικό ανασταλτικό πεπτίδιο, η χολοκυστοκινίνη, η εκκριτίνη, αυξάνουν την παραγωγή ινσουλίνης. Η κύρια επίδραση της ορμόνης είναι η μείωση των επιπέδων γλυκόζης στο αίμα.
Υπό την επίδραση της ινσουλίνης, η συγκέντρωση της γλυκόζης στο πλάσμα του αίματος μειώνεται (υπογλυκαιμία). Αυτό συμβαίνει επειδή η ινσουλίνη προάγει τη μετατροπή της γλυκόζης σε γλυκογόνο στο ήπαρ και τους μύες (γλυκογένεση). Ενεργοποιεί τα ένζυμα που εμπλέκονται στη μετατροπή της γλυκόζης σε ηπατικό γλυκογόνο και αναστέλλει τα ένζυμα που διασπούν το γλυκογόνο.
Η ενεργειακή ομοιόσταση παρέχει τις ενεργειακές ανάγκες των ιστών χρησιμοποιώντας διάφορα υποστρώματα. Επειδή Οι υδατάνθρακες είναι η κύρια πηγή ενέργειας για πολλούς ιστούς και η μοναδική για τους αναερόβιους ιστούς· η ρύθμιση του μεταβολισμού των υδατανθράκων είναι σημαντικό συστατικό της ενεργειακής ομοιόστασης του σώματος.
Η ρύθμιση του μεταβολισμού των υδατανθράκων πραγματοποιείται σε 3 επίπεδα:
κεντρικός.
μεσοοργανικό.
κυτταρικό (μεταβολικό).
1. Κεντρικό επίπεδο ρύθμισης του μεταβολισμού των υδατανθράκων
Το κεντρικό επίπεδο ρύθμισης πραγματοποιείται με τη συμμετοχή του νευροενδοκρινικού συστήματος και ρυθμίζει την ομοιόσταση της γλυκόζης στο αίμα και την ένταση του μεταβολισμού των υδατανθράκων στους ιστούς. Οι κύριες ορμόνες που διατηρούν φυσιολογικά επίπεδα γλυκόζης στο αίμα 3,3-5,5 mmol/l περιλαμβάνουν την ινσουλίνη και τη γλυκαγόνη. Τα επίπεδα γλυκόζης επηρεάζονται επίσης από τις ορμόνες προσαρμογής - αδρεναλίνη, γλυκοκορτικοειδή και άλλες ορμόνες: θυρεοειδής, SDH, ACTH κ.λπ.
2. Διαοργανικό επίπεδο ρύθμισης του μεταβολισμού των υδατανθράκων
Κύκλος γλυκόζης-γαλακτικού (κύκλος Cori) Κύκλος γλυκόζης-αλανίνης
Κύκλος γλυκόζης-γαλακτικού δεν απαιτεί την παρουσία οξυγόνου, λειτουργεί πάντα, εξασφαλίζει: 1) χρήση του γαλακτικού που σχηματίζεται υπό αναερόβιες συνθήκες (σκελετικοί μύες, ερυθρά αιμοσφαίρια), που αποτρέπει τη γαλακτική οξέωση. 2) σύνθεση γλυκόζης (συκώτι).
Κύκλος γλυκόζης-αλανίνης λειτουργίες στους μύες κατά τη διάρκεια της νηστείας. Με ανεπάρκεια γλυκόζης, το ATP συντίθεται λόγω της διάσπασης των πρωτεϊνών και του καταβολισμού των αμινοξέων υπό αερόβιες συνθήκες, ενώ ο κύκλος γλυκόζης-αλανίνης εξασφαλίζει: 1) απομάκρυνση του αζώτου από τους μύες σε μη τοξική μορφή. 2) σύνθεση γλυκόζης (συκώτι).
3. Κυτταρικό (μεταβολικό) επίπεδο ρύθμισης του μεταβολισμού των υδατανθράκων
Το μεταβολικό επίπεδο ρύθμισης του μεταβολισμού των υδατανθράκων πραγματοποιείται με τη συμμετοχή μεταβολιτών και διατηρεί την ομοιόσταση των υδατανθράκων εντός του κυττάρου. Η περίσσεια υποστρωμάτων διεγείρει τη χρήση τους και τα προϊόντα εμποδίζουν το σχηματισμό τους. Για παράδειγμα, η περίσσεια γλυκόζης διεγείρει τη γλυκογένεση, τη λιπογένεση και τη σύνθεση αμινοξέων, ενώ η ανεπάρκεια γλυκόζης διεγείρει τη γλυκονεογένεση. Η ανεπάρκεια ATP διεγείρει τον καταβολισμό της γλυκόζης και η περίσσεια, αντίθετα, τον αναστέλλει.
IV. Παιδαγωγική Σχολή. Ηλικιακά χαρακτηριστικά PFS και GNG, σημασία.
ΚΡΑΤΙΚΗ ΙΑΤΡΙΚΗ ΑΚΑΔΗΜΙΑ
Τμήμα Βιοχημείας
εγκρίνω
Κεφάλι τμήμα καθ., διδάκτωρ ιατρικών επιστημών
Meshchaninov V.N.
_____‘’_____________2005
ΔΙΑΛΕΞΗ Νο 10
Θέμα: Δομή και μεταβολισμός ινσουλίνης, υποδοχείς της, μεταφορά γλυκόζης.
Μηχανισμός δράσης και μεταβολικές επιδράσεις της ινσουλίνης.
Σχολές: θεραπευτική και προληπτική, ιατρική και προληπτική, παιδιατρική. 2ο μάθημα.
Παγκρεατικές ορμόνες
Το πάγκρεας εκτελεί δύο σημαντικές λειτουργίες στο σώμα: το εξωκρινές και το ενδοκρινικό. Η εξωκρινής λειτουργία εκτελείται από το ακίνιο τμήμα του παγκρέατος, συνθέτει και εκκρίνει παγκρεατικό χυμό. Η ενδοκρινική λειτουργία εκτελείται από τα κύτταρα της συσκευής νησίδων του παγκρέατος, τα οποία εκκρίνουν πεπτιδικές ορμόνες που εμπλέκονται στη ρύθμιση πολλών διεργασιών στο σώμα.1-2 εκατομμύρια νησίδες Langerhans αποτελούν το 1-2% της μάζας του παγκρέατος .
Στο τμήμα νησίδων του παγκρέατος, υπάρχουν 4 τύποι κυττάρων που εκκρίνουν διαφορετικές ορμόνες: Α- (ή α-) κύτταρα (25%) εκκρίνουν γλυκαγόνη, Β- (ή β-) κύτταρα (70%) - ινσουλίνη, D. - (ή δ- ) κύτταρα (<5%) - соматостатин, F-клетки (следовые количества) секретируют панкреатический полипептид. Глюкагон и инсулин в основном влияют на углеводный обмен, соматостатин локально регулирует секрецию инсулина и глюкагона, панкреатический полипептид влияет на секрецию пищеварительных соков. Гормоны поджелудочной железы выделяются в панкреатическую вену, которая впадает в воротную. Это имеет большое значение т.к. печень является главной мишенью глюкагона и инсулина.
Η δομή της ινσουλίνης
Η ινσουλίνη είναι ένα πολυπεπτίδιο που αποτελείται από δύο αλυσίδες. Η αλυσίδα Α περιέχει 21 υπολείμματα αμινοξέων, η αλυσίδα Β περιέχει 30 υπολείμματα αμινοξέων. Υπάρχουν 3 δισουλφιδικές γέφυρες στην ινσουλίνη, 2 συνδέουν τις αλυσίδες Α και Β, 1 συνδέουν τα υπολείμματα 6 και 11 στην αλυσίδα Α.
Η ινσουλίνη μπορεί να υπάρχει με τη μορφή: μονομερούς, διμερούς και εξαμερούς. Η εξαμερής δομή της ινσουλίνης σταθεροποιείται από ιόντα ψευδαργύρου, τα οποία δεσμεύονται από τα υπολείμματα His στη θέση 10 της αλυσίδας Β και των 6 υπομονάδων.
Οι ινσουλίνες ορισμένων ζώων έχουν σημαντική ομοιότητα στην πρωτογενή δομή με την ανθρώπινη ινσουλίνη. Η βόεια ινσουλίνη διαφέρει από την ανθρώπινη ινσουλίνη κατά 3 αμινοξέα, ενώ η ινσουλίνη χοίρου διαφέρει μόνο κατά 1 αμινοξύ ( αλά αντί τρε στο άκρο Γ της Β-αλυσίδας).
Σε πολλές θέσεις της αλυσίδας Α και Β υπάρχουν υποκαταστάσεις που δεν επηρεάζουν τη βιολογική δραστηριότητα της ορμόνης. Στις θέσεις των δισουλφιδικών δεσμών, των υδρόφοβων υπολειμμάτων αμινοξέων στις C-τερματικές περιοχές της Β-αλυσίδας και στα C- και N-τερματικά υπολείμματα της Α-αλυσίδας, οι υποκαταστάσεις είναι πολύ σπάνιες, επειδή Αυτές οι περιοχές εξασφαλίζουν το σχηματισμό του ενεργού κέντρου της ινσουλίνης.
Βιοσύνθεση ινσουλίνηςπεριλαμβάνει το σχηματισμό δύο ανενεργών προδρόμων, της προπροϊνσουλίνης και της προϊνσουλίνης, οι οποίες, ως αποτέλεσμα της διαδοχικής πρωτεόλυσης, μετατρέπονται στη δραστική ορμόνη.
1. Η προπροϊνσουλίνη (L-B-C-A, 110 αμινοξέα) συντίθεται σε ριβοσώματα ER· η βιοσύνθεσή της ξεκινά με το σχηματισμό του υδρόφοβου σηματοδοτικού πεπτιδίου L (24 αμινοξέα), το οποίο κατευθύνει την αναπτυσσόμενη αλυσίδα στον αυλό του ER.
2. Στον αυλό του ER, η προπροϊνσουλίνη μετατρέπεται σε προϊνσουλίνη κατά τη διάσπαση του πεπτιδίου σήματος από την ενδοπεπτιδάση Ι. Οι κυστεΐνες στην προϊνσουλίνη οξειδώνονται για να σχηματίσουν 3 δισουλφιδικές γέφυρες, η προϊνσουλίνη γίνεται «σύνθετη» και έχει το 5% της δραστηριότητας της ινσουλίνης.
3. Η «σύνθετη» προϊνσουλίνη (B-C-A, 86 αμινοξέα) εισέρχεται στη συσκευή Golgi, όπου, υπό τη δράση της ενδοπεπτιδάσης II, διασπάται για να σχηματίσει ινσουλίνη (Β-Α, 51 αμινοξέα) και C-πεπτίδιο (31 αμινοξέα).
4. Η ινσουλίνη και το πεπτίδιο C ενσωματώνονται σε εκκριτικούς κόκκους, όπου η ινσουλίνη ενώνεται με τον ψευδάργυρο για να σχηματίσει διμερή και εξαμερή. Στον εκκριτικό κόκκο η περιεκτικότητα σε ινσουλίνη και C-πεπτίδιο είναι 94%, προϊνσουλίνη, ενδιάμεσα και ψευδάργυρος - 6%.
5. Οι ώριμοι κόκκοι συγχωνεύονται με την πλασματική μεμβράνη και η ινσουλίνη και το πεπτίδιο C εισέρχονται στο εξωκυττάριο υγρό και μετά στο αίμα. Στο αίμα, τα ολιγομερή της ινσουλίνης διασπώνται. 40-50 μονάδες εκκρίνονται στο αίμα την ημέρα. ινσουλίνη, αυτή αντιπροσωπεύει το 20% του συνολικού αποθέματός της στο πάγκρεας. Η έκκριση ινσουλίνης είναι μια ενεργειακά εξαρτώμενη διαδικασία που λαμβάνει χώρα με τη συμμετοχή του μικροσωληναρίου-λαχνικού συστήματος.
Σχέδιο βιοσύνθεσης ινσουλίνης σε β-κύτταρα των νησίδων Langerhans
ER - ενδοπλασματικό δίκτυο. 1 - σχηματισμός ενός πεπτιδίου σήματος. 2 - σύνθεση προπροϊνσουλίνης. 3 - διάσπαση πεπτιδίου σήματος. 4 - μεταφορά προϊνσουλίνης στη συσκευή Golgi. 5 - μετατροπή της προϊνσουλίνης σε ινσουλίνη και C-πεπτίδιο και ενσωμάτωση ινσουλίνης και C-πεπτιδίου σε εκκριτικούς κόκκους. 6 - έκκριση ινσουλίνης και C-πεπτιδίου.
Το γονίδιο της ινσουλίνης βρίσκεται στο χρωμόσωμα 11. Τρεις μεταλλάξεις αυτού του γονιδίου έχουν ταυτοποιηθεί· οι φορείς έχουν χαμηλή δραστηριότητα ινσουλίνης, υπερινσουλιναιμία και καμία αντίσταση στην ινσουλίνη.
Ρύθμιση σύνθεσης και έκκρισης ινσουλίνης
Η σύνθεση της ινσουλίνης προκαλείται από την έκκριση γλυκόζης και ινσουλίνης. Καταστέλλει την έκκριση λιπαρών οξέων.
Η έκκριση ινσουλίνης διεγείρεται από: 1. γλυκόζη (κύριος ρυθμιστής), αμινοξέα (ειδικά leu και arg). 2. Γαστρεντερικές ορμόνες (β-αδρενεργικοί αγωνιστές, μέσω cAMP): GUI , σεκρετίνη, χολοκυστοκινίνη, γαστρίνη, εντερογλυκαγόνη. 3. μακροχρόνιες υψηλές συγκεντρώσεις αυξητικής ορμόνης, κορτιζόλης, οιστρογόνων, προγεστινών, γαλακτογόνου πλακούντα, TSH, ACTH. 4. γλυκαγόνη; 5. Αύξηση K + ή Ca 2+ στο αίμα. 6. φάρμακα, παράγωγα σουλφονυλουρίας (γλιβενκλαμίδη).
Υπό την επίδραση της σωματοστατίνης, η έκκριση ινσουλίνης μειώνεται. Τα β-κύτταρα επηρεάζονται επίσης από το αυτόνομο νευρικό σύστημα. Το παρασυμπαθητικό τμήμα (χολινεργικές απολήξεις του πνευμονογαστρικού νεύρου) διεγείρει την απελευθέρωση ινσουλίνης. Το συμπαθητικό τμήμα (αδρεναλίνη μέσω α2-αδρενεργικών υποδοχέων) καταστέλλει την απελευθέρωση ινσουλίνης.
Η έκκριση ινσουλίνης συμβαίνει με τη συμμετοχή πολλών συστημάτων, στα οποία ο κύριος ρόλος ανήκει στο Ca 2+ και το cAMP.
Αδεια ΑΝΩΝΥΜΗ ΕΤΑΙΡΙΑ 2+ στο κυτταρόπλασμα ελέγχεται από διάφορους μηχανισμούς:
1). Όταν η συγκέντρωση της γλυκόζης στο αίμα αυξάνεται πάνω από 6-9 mmol/l, αυτή με τη συμμετοχή των GLUT-1 και GLUT-2 εισέρχεται στα β-κύτταρα και φωσφορυλιώνεται από τη γλυκοκινάση. Σε αυτή την περίπτωση, η συγκέντρωση της γλυκόζης-6ph στο κύτταρο είναι ευθέως ανάλογη με τη συγκέντρωση της γλυκόζης στο αίμα. Η γλυκόζη-6ph οξειδώνεται για να σχηματίσει ATP. Το ATP σχηματίζεται επίσης κατά την οξείδωση των αμινοξέων και των λιπαρών οξέων. Όσο περισσότερη γλυκόζη, αμινοξέα και λιπαρά οξέα υπάρχουν σε ένα β-κύτταρο, τόσο περισσότερο ATP σχηματίζεται από αυτά. Το ATP αναστέλλει τα εξαρτώμενα από το ATP κανάλια καλίου στη μεμβράνη, το κάλιο συσσωρεύεται στο κυτταρόπλασμα και προκαλεί αποπόλωση της κυτταρικής μεμβράνης, η οποία διεγείρει το άνοιγμα των εξαρτώμενων από την τάση καναλιών Ca 2+ και την είσοδο Ca 2+ στο κυτταρόπλασμα.
2). Οι ορμόνες που ενεργοποιούν το σύστημα τριφωσφορικής ινοσιτόλης (TSH) απελευθερώνουν Ca 2+ από τα μιτοχόνδρια και το ER.
κατασκήνωση σχηματίζεται από το ATP με τη συμμετοχή του AC, το οποίο ενεργοποιείται από τις γαστρεντερικές ορμόνες, TSH, ACTH, γλυκαγόνη και σύμπλοκο Ca 2+-καλμοδουλίνης.
Το cAMP και το Ca 2+ διεγείρουν τον πολυμερισμό των υπομονάδων σε μικροσωληνίσκους (μικροσωληνίσκους). Η επίδραση του cAMP στο μικροσωληνοειδές σύστημα προκαλείται μέσω φωσφορυλίωσης των μικροσωληναριακών πρωτεϊνών PC A. Οι μικροσωληνίσκοι είναι σε θέση να συστέλλονται και να χαλαρώνουν, μετακινώντας τους κόκκους προς την πλασματική μεμβράνη επιτρέποντας την εξωκυττάρωση.
Η έκκριση ινσουλίνης ως απόκριση στη διέγερση της γλυκόζης είναι μια διφασική αντίδραση που αποτελείται από ένα στάδιο ταχείας, πρώιμης απελευθέρωσης ινσουλίνης, που ονομάζεται φάση πρώτης έκκρισης (ξεκινά μετά από 1 λεπτό, διαρκεί 5-10 λεπτά) και δεύτερη φάση (διαρκεί έως 25- 30 λεπτά) .
Μεταφορά ινσουλίνης.Η ινσουλίνη είναι υδατοδιαλυτή και δεν έχει πρωτεΐνη φορέα στο πλάσμα. Το T1/2 της ινσουλίνης στο πλάσμα του αίματος είναι 3-10 λεπτά, το C-πεπτίδιο - περίπου 30 λεπτά, η προϊνσουλίνη 20-23 λεπτά.
Καταστροφή ινσουλίνηςεμφανίζεται υπό τη δράση της ινσουλινοεξαρτώμενης πρωτεϊνάσης και της τρανσυδρογονάσης γλουταθειόνης-ινσουλίνης στους ιστούς στόχους: κυρίως στο ήπαρ (περίπου το 50% της ινσουλίνης καταστρέφεται σε 1 πέρασμα από το ήπαρ), σε μικρότερο βαθμό στους νεφρούς και τον πλακούντα.