Definirati pojam stresa, navesti faze stresa.
Objasnite zašto se stres naziva "opći adaptacijski sindrom"
Navedite hormonske sustave koji oslobađaju stres.
Navedite najvažnije hormone koji sudjeluju u razvoju općeg adaptacijskog sindroma.
Navedite glavne učinke hormona koji osiguravaju kratkotrajnu prilagodbu, objasnite mehanizam.
Objasnite pojam “sustavnog strukturnog traga prilagodbe”, koja je njegova fiziološka uloga?
Učinci kojeg hormona osiguravaju dugoročnu prilagodbu; koji su mehanizmi djelovanja tog hormona?
Navedite hormone kore nadbubrežne žlijezde.
Navesti djelovanje glukokortikoida
za metabolizam proteina
za metabolizam masti
za metabolizam ugljikohidrata
Hormoni u regulaciji glavnih parametara homeostaze Hormonska regulacija metabolizma
Kada govorimo o regulaciji svih vrsta metabolizma, malo smo neiskreni. Činjenica je da će višak masti dovesti do poremećaja njihovog metabolizma i stvaranja, primjerice, aterosklerotskih plakova, a nedostatak će dovesti do poremećaja sinteze hormona tek nakon dužeg vremena. Isto vrijedi i za poremećaje metabolizma proteina. Samo je razina glukoze u krvi homeostatski parametar, čije smanjenje dovodi do hipoglikemijske kome za nekoliko minuta. To će se dogoditi prvenstveno zato što neuroni neće primati glukozu. Stoga ćemo, govoreći o metabolizmu, prije svega obratiti pozornost na hormonsku regulaciju razine glukoze u krvi, a ujedno ćemo se zadržati i na ulozi tih istih hormona u regulaciji metabolizma masti i bjelančevina.
Regulacija metabolizma ugljikohidrata
Glukoza je, uz masti i bjelančevine, izvor energije u tijelu. Tjelesne rezerve energije u obliku glikogena (ugljikohidrata) male su u usporedbi s rezervama energije u obliku masti. Dakle, količina glikogena u tijelu osobe težine 70 kg iznosi 480 g (400 g - glikogen mišića i 80 g - glikogen jetre), što je ekvivalentno 1920 kcal (320 kcal - glikogen jetre i 1600 - glikogen mišića) . Količina cirkulirajuće glukoze u krvi je samo 20 g (80 kcal). Glukoza sadržana u ova dva depoa glavni je i gotovo jedini izvor prehrane za tkiva neovisna o inzulinu. Tako mozak mase 1400 g s intenzitetom opskrbe krvlju 60 ml/100 g u minuti troši 80 mg/min glukoze, t.j. oko 115 g u 24 sata. Jetra je sposobna generirati glukozu brzinom od 130 mg/min. Dakle, više od 60% glukoze proizvedene u jetri ide za osiguranje normalne aktivnosti središnjeg živčanog sustava, a ta količina ostaje nepromijenjena ne samo tijekom hiperglikemije, već čak i tijekom dijabetičke kome. Potrošnja glukoze u CNS-u smanjuje se tek nakon što njezina razina u krvi padne ispod 1,65 mmol/L (30 mg%). U sintezi jedne molekule glikogena sudjeluje od 2000 do 20 000 molekula glukoze. Stvaranje glikogena iz glukoze počinje procesom fosforilacije uz pomoć enzima glukokinaze (u jetri) i heksokinaze (u ostalim tkivima) uz nastanak glukoza-6-fosfata (G-6-P). Količina glukoze u krvi koja teče iz jetre ovisi uglavnom o dva međusobno povezana procesa: glikolizi i glukoneogenezi, koje zauzvrat reguliraju ključni enzimi fosfofruktokinaza i fruktoza-1,6-bisfosfataza. Aktivnost ovih enzima regulirana je hormonima.
Regulacija koncentracije glukoze u krvi odvija se na dva načina: 1) regulacija po principu odstupanja parametra od normalnih vrijednosti. Normalna koncentracija glukoze u krvi je 3,6 – 6,9 mmol/l. Regulaciju koncentracije glukoze u krvi, ovisno o njezinoj koncentraciji, provode dva hormona suprotnog djelovanja - inzulin i glukagon; 2) regulacija po principu perturbacije - ova regulacija ne ovisi o koncentraciji glukoze u krvi, već se provodi u skladu s potrebom povećanja razine glukoze u krvi u raznim, najčešće stresnim situacijama. Hormoni koji povećavaju razinu glukoze u krvi stoga se nazivaju kontrainzularni. Tu spadaju: glukagon, adrenalin, norepinefrin, kortizol, hormoni štitnjače, somatotropin, jer jedini hormon koji smanjuje razinu glukoze u krvi je inzulin (Slika 18).
Glavno mjesto u hormonskoj regulaciji homeostaze glukoze u tijelu ima inzulin. Pod utjecajem inzulina aktiviraju se enzimi fosforilacije glukoze koji kataliziraju stvaranje G-6-P. Inzulin također povećava propusnost stanične membrane za glukozu, što pospješuje njezinu iskoristivost. S povećanjem koncentracije G-6-P u stanicama povećava se aktivnost procesa kojima je on polazni produkt (ciklus heksoza monofosfata i anaerobna glikoliza). Inzulin povećava udio glukoze u procesima stvaranja energije uz održavanje konstantne ukupne razine proizvodnje energije. Aktivacija glikogen sintetaze i enzima za grananje glikogena inzulinom potiče povećanu sintezu glikogena. Uz to, inzulin ima inhibicijski učinak na jetrenu glukoza-6-fosfatazu i na taj način inhibira otpuštanje slobodne glukoze u krv. Osim toga, inzulin inhibira aktivnost enzima koji osiguravaju glukoneogenezu, čime inhibira stvaranje glukoze iz aminokiselina. Krajnji rezultat djelovanja inzulina (ukoliko ga ima u višku) je hipoglikemija, koja potiče izlučivanje kontrainzularnih hormona koji su. antagonisti inzulina.
INZULIN- hormon sintetiziraju stanice Langerhansovih otočića gušterače. Glavni poticaj za lučenje je povećanje razine glukoze u krvi. Hiperglikemija povećava proizvodnju inzulina, hipoglikemija smanjuje stvaranje i protok hormona u krvi. Osim toga, povećava se izlučivanje inzulina pod utjecajem. acetilkolin (parasimpatička stimulacija), norepinefrin preko -adrenergičkih receptora, a preko -adrenergičkih receptora norepinefrin inhibira lučenje inzulina. Neki gastrointestinalni hormoni, poput želučanog inhibitornog peptida, kolecistokinina, sekretina, povećavaju izlučivanje inzulina. Glavni učinak hormona je smanjenje razine glukoze u krvi.
Pod utjecajem inzulina dolazi do smanjenja koncentracije glukoze u krvnoj plazmi (hipoglikemija). To je zato što inzulin potiče pretvorbu glukoze u glikogen u jetri i mišićima (glikogeneza). Aktivira enzime uključene u pretvorbu glukoze u jetreni glikogen i inhibira enzime koji razgrađuju glikogen.
Hormonska regulacija i patologija metabolizma ugljikohidrata
Višak glukoze u krvi, koji se obično javlja nakon obroka, potiče sintezu hormona gušterače inzulin a, što uključuje stvaranje osmotski inertnog glikogena u jetri i mišićima. Glikogen je polimerna glukoza, analog škroba u biljkama. Glikogen se pak pod utjecajem hormona glukagona razgrađuje u glukozu, čije lučenje u stanicama gušterače počinje vrlo brzo kada se smanji razina glukoze u krvi. Ako se rezerve glikogena potroše, stimuliraju se složeni biokemijski sustavi za stvaranje glukoze iz aminokiselina, a svaka aminokiselina zahtijeva individualni ciklus reakcija. Normalno, ovaj proces se događa stalno, zbog samoobnavljanja proteina. Uravnoteženom prehranom aminokiseline iz proteina hrane osiguravaju oko 10% energetskih potreba organizma. Sindromi koji dovode do poremećaja ravnoteže glukoze u krvi, dijabetes tipa 1 i dijabetes tipa 2, najčešće su kronične bolesti u ekonomski razvijenim zemljama. Prema podacima Svjetske zdravstvene organizacije (WHO) 2000. godine 171 milijun ljudi bolovao je od dijabetesa, a od svih zemalja u svijetu najveća učestalost dijabetesa zabilježena je u Sjedinjenim Američkim Državama - 17,7 milijuna slučajeva. U Ruskoj Federaciji 4,5 milijuna ljudi ima dijagnosticiran dijabetes. Među azijskim zemljama, Indija (31,7 milijuna ljudi s dijabetesom) bila je znatno ispred Kine (20,7 milijuna). Na cijelom afričkom kontinentu, prema WHO-u, dijabetes je otkriven kod 7 milijuna ljudi.
Dijabetes-1, koji trenutno čini oko 8% bolesti metabolizma ugljikohidrata, genetska je abnormalnost koja se manifestira već u djetinjstvu. U tom slučaju uništavaju se stanice gušterače koje proizvode inzulin, a tijelo gubi sposobnost reguliranja razine glukoze u krvi i pretvaranja viška glukoze u glikogen. Nedostatak glikogenske rezerve glukoze u jetri čini koncentraciju glukoze u krvi vrlo nestabilnom, a većina dijabetičara umrla je u prošlosti bez
Ovaj tekst je uvodni fragment. Iz knjige Propedeutika dječjih bolesti od O. V. Osipova Iz knjige Propedeutika dječjih bolesti: Bilješke s predavanja od O. V. Osipova Autor Mihail Borisovič Ingerleib Iz knjige Analize. Kompletan vodič Autor Mihail Borisovič Ingerleib Iz knjige Analize. Kompletan vodič Autor Mihail Borisovič Ingerleib Iz knjige Analize. Kompletan vodič Autor Mihail Borisovič Ingerleib Iz knjige Što testovi govore. Tajne medicinskih pokazatelja - za pacijente Autor Evgenij Aleksandrovič Grin Autor Julija Sergejevna Popova Iz knjige Kako prestati hrkati i pustiti druge da spavaju Autor Julija Sergejevna Popova Autor Mihail Borisovič Ingerleib Iz knjige Kompletan priručnik analiza i istraživanja u medicini Autor Mihail Borisovič Ingerleib Iz knjige Kompletan priručnik analiza i istraživanja u medicini Autor Mihail Borisovič Ingerleib Iz knjige Kompletan priručnik analiza i istraživanja u medicini Autor Mihail Borisovič Ingerleib Iz knjige Dijabetes melitus. Novo razumijevanje Autor Mark Yakovlevich Zholondz Iz knjige Dijabetes. Prevencija, dijagnoza i liječenje tradicionalnim i netradicionalnim metodama Autor Violetta Romanovna Khamidova Iz knjige Naučiti razumjeti svoje analize Autor Elena V. PoghosyanDefinirati pojam stresa, navesti faze stresa.
Objasnite zašto se stres naziva "opći adaptacijski sindrom"
Navedite hormonske sustave koji oslobađaju stres.
Navedite najvažnije hormone koji sudjeluju u razvoju općeg adaptacijskog sindroma.
Navedite glavne učinke hormona koji osiguravaju kratkotrajnu prilagodbu, objasnite mehanizam.
Objasnite pojam “sustavnog strukturnog traga prilagodbe”, koja je njegova fiziološka uloga?
Učinci kojeg hormona osiguravaju dugoročnu prilagodbu; koji su mehanizmi djelovanja tog hormona?
Navedite hormone kore nadbubrežne žlijezde.
Navesti djelovanje glukokortikoida
za metabolizam proteina
za metabolizam masti
za metabolizam ugljikohidrata
Hormoni u regulaciji glavnih parametara homeostaze Hormonska regulacija metabolizma
Kada govorimo o regulaciji svih vrsta metabolizma, malo smo neiskreni. Činjenica je da će višak masti dovesti do poremećaja njihovog metabolizma i stvaranja, primjerice, aterosklerotskih plakova, a nedostatak će dovesti do poremećaja sinteze hormona tek nakon dužeg vremena. Isto vrijedi i za poremećaje metabolizma proteina. Samo je razina glukoze u krvi homeostatski parametar, čije smanjenje dovodi do hipoglikemijske kome za nekoliko minuta. To će se dogoditi prvenstveno zato što neuroni neće primati glukozu. Stoga ćemo, govoreći o metabolizmu, prije svega obratiti pozornost na hormonsku regulaciju razine glukoze u krvi, a ujedno ćemo se zadržati i na ulozi tih istih hormona u regulaciji metabolizma masti i bjelančevina.
Regulacija metabolizma ugljikohidrata
Glukoza je, uz masti i bjelančevine, izvor energije u tijelu. Tjelesne rezerve energije u obliku glikogena (ugljikohidrata) male su u usporedbi s rezervama energije u obliku masti. Dakle, količina glikogena u tijelu osobe težine 70 kg iznosi 480 g (400 g - glikogen mišića i 80 g - glikogen jetre), što je ekvivalentno 1920 kcal (320 kcal - glikogen jetre i 1600 - glikogen mišića) . Količina cirkulirajuće glukoze u krvi je samo 20 g (80 kcal). Glukoza sadržana u ova dva depoa glavni je i gotovo jedini izvor prehrane za tkiva neovisna o inzulinu. Tako mozak mase 1400 g s intenzitetom opskrbe krvlju 60 ml/100 g u minuti troši 80 mg/min glukoze, t.j. oko 115 g u 24 sata. Jetra je sposobna generirati glukozu brzinom od 130 mg/min. Dakle, više od 60% glukoze proizvedene u jetri ide za osiguranje normalne aktivnosti središnjeg živčanog sustava, a ta količina ostaje nepromijenjena ne samo tijekom hiperglikemije, već čak i tijekom dijabetičke kome. Potrošnja glukoze u CNS-u smanjuje se tek nakon što njezina razina u krvi padne ispod 1,65 mmol/L (30 mg%). U sintezi jedne molekule glikogena sudjeluje od 2000 do 20 000 molekula glukoze. Stvaranje glikogena iz glukoze počinje procesom fosforilacije uz pomoć enzima glukokinaze (u jetri) i heksokinaze (u ostalim tkivima) uz nastanak glukoza-6-fosfata (G-6-P). Količina glukoze u krvi koja teče iz jetre ovisi uglavnom o dva međusobno povezana procesa: glikolizi i glukoneogenezi, koje zauzvrat reguliraju ključni enzimi fosfofruktokinaza i fruktoza-1,6-bisfosfataza. Aktivnost ovih enzima regulirana je hormonima.
Regulacija koncentracije glukoze u krvi odvija se na dva načina: 1) regulacija po principu odstupanja parametra od normalnih vrijednosti. Normalna koncentracija glukoze u krvi je 3,6 – 6,9 mmol/l. Regulaciju koncentracije glukoze u krvi, ovisno o njezinoj koncentraciji, provode dva hormona suprotnog djelovanja - inzulin i glukagon; 2) regulacija po principu perturbacije - ova regulacija ne ovisi o koncentraciji glukoze u krvi, već se provodi u skladu s potrebom povećanja razine glukoze u krvi u raznim, najčešće stresnim situacijama. Hormoni koji povećavaju razinu glukoze u krvi stoga se nazivaju kontrainzularni. Tu spadaju: glukagon, adrenalin, norepinefrin, kortizol, hormoni štitnjače, somatotropin, jer jedini hormon koji smanjuje razinu glukoze u krvi je inzulin (Slika 18).
Glavno mjesto u hormonskoj regulaciji homeostaze glukoze u tijelu ima inzulin. Pod utjecajem inzulina aktiviraju se enzimi fosforilacije glukoze koji kataliziraju stvaranje G-6-P. Inzulin također povećava propusnost stanične membrane za glukozu, što pospješuje njezinu iskoristivost. S povećanjem koncentracije G-6-P u stanicama povećava se aktivnost procesa kojima je on polazni produkt (ciklus heksoza monofosfata i anaerobna glikoliza). Inzulin povećava udio glukoze u procesima stvaranja energije uz održavanje konstantne ukupne razine proizvodnje energije. Aktivacija glikogen sintetaze i enzima za grananje glikogena inzulinom potiče povećanu sintezu glikogena. Uz to, inzulin ima inhibicijski učinak na jetrenu glukoza-6-fosfatazu i na taj način inhibira otpuštanje slobodne glukoze u krv. Osim toga, inzulin inhibira aktivnost enzima koji osiguravaju glukoneogenezu, čime inhibira stvaranje glukoze iz aminokiselina. Krajnji rezultat djelovanja inzulina (ukoliko ga ima u višku) je hipoglikemija, koja potiče izlučivanje kontrainzularnih hormona koji su. antagonisti inzulina.
INZULIN- hormon sintetiziraju stanice Langerhansovih otočića gušterače. Glavni poticaj za lučenje je povećanje razine glukoze u krvi. Hiperglikemija povećava proizvodnju inzulina, hipoglikemija smanjuje stvaranje i protok hormona u krvi. Osim toga, povećava se izlučivanje inzulina pod utjecajem. acetilkolin (parasimpatička stimulacija), norepinefrin preko -adrenergičkih receptora, a preko -adrenergičkih receptora norepinefrin inhibira lučenje inzulina. Neki gastrointestinalni hormoni, poput želučanog inhibitornog peptida, kolecistokinina, sekretina, povećavaju izlučivanje inzulina. Glavni učinak hormona je smanjenje razine glukoze u krvi.
Pod utjecajem inzulina dolazi do smanjenja koncentracije glukoze u krvnoj plazmi (hipoglikemija). To je zato što inzulin potiče pretvorbu glukoze u glikogen u jetri i mišićima (glikogeneza). Aktivira enzime uključene u pretvorbu glukoze u jetreni glikogen i inhibira enzime koji razgrađuju glikogen.
Glavni energetski resursi živog organizma - ugljikohidrati i masti - imaju visoku zalihu potencijalne energije, koja se iz njih lako izvlači u stanicama pomoću enzimskih kataboličkih transformacija. Energija koja se oslobađa tijekom biološke oksidacije produkata metabolizma ugljikohidrata i masti, kao i glikolize, pretvara se u velikoj mjeri u kemijsku energiju fosfatnih veza sintetiziranog ATP-a. Kemijska energija makroergičkih veza akumulirana u ATP-u, zauzvrat, troši se na različite vrste staničnog rada - stvaranje i održavanje elektrokemijskih gradijenata, kontrakciju mišića, sekretorne i neke transportne procese, biosintezu proteina, masnih kiselina itd. Osim funkcije "goriva", ugljikohidrati i masti, zajedno s proteinima, igraju ulogu važnih dobavljača građevinskih i plastičnih materijala koji su uključeni u glavne strukture stanice - nukleinske kiseline, jednostavni proteini, glikoproteini, brojni lipidi, itd. ATP sintetiziran razgradnjom ugljikohidrata i masti ne samo da osigurava stanicama energiju potrebnu za rad, već je i izvor stvaranja cAMP-a, a također je uključen u regulaciju aktivnosti mnogih enzima i stanja strukturnih proteina, osiguravajući njihovu fosforilaciju.
Ugljikohidratni i lipidni supstrati koje stanice izravno koriste su monosaharidi (prvenstveno glukoza) i neesterificirane masne kiseline (NEFA), kao i ketonska tijela u nekim tkivima. Njihovi izvori su prehrambeni proizvodi apsorbirani iz crijeva, deponirani u organima u obliku ugljikohidratnog glikogena i lipida u obliku neutralnih masti, kao i neugljikohidratni prekursori, uglavnom aminokiseline i glicerol, koji tvore ugljikohidrate (glukoneogeneza). U organe za pohranu u kralješnjaka spadaju jetra i masno (adipotično) tkivo, a u organe glukoneogeneze jetra i bubrezi. Kod kukaca organ za skladištenje je masno tijelo. Osim toga, neki rezervni ili drugi proizvodi pohranjeni ili proizvedeni u radnoj ćeliji mogu biti izvori glukoze i NEFA. Različiti putovi i stupnjevi metabolizma ugljikohidrata i masti međusobno su povezani brojnim međusobnim utjecajima. Smjer i intenzitet tih metaboličkih procesa ovise o nizu vanjskih i unutarnjih čimbenika. To posebice uključuje količinu i kvalitetu konzumirane hrane i ritmove njezina ulaska u tijelo, razinu mišićne i živčane aktivnosti itd.
Životinjski se organizam prilagođava prirodi režima prehrane, živčanom ili mišićnom opterećenju uz pomoć složenog skupa koordinacijskih mehanizama. Dakle, kontrola tijeka različitih reakcija metabolizma ugljikohidrata i lipida provodi se na staničnoj razini koncentracijama odgovarajućih supstrata i enzima, kao i stupnjem nakupljanja produkata određene reakcije. Ovi kontrolni mehanizmi pripadaju mehanizmima samoregulacije i provode se u jednostaničnim i višestaničnim organizmima. U potonjem se regulacija iskorištavanja ugljikohidrata i masti može dogoditi na razini međustaničnih interakcija. Konkretno, obje vrste metabolizma su recipročno kontrolirane: NEFA u mišićima inhibiraju razgradnju glukoze, dok produkti razgradnje glukoze u masnom tkivu inhibiraju stvaranje NEFA. Kod najvisoko organiziranih životinja javlja se poseban međustanični mehanizam za regulaciju intersticijalnog metabolizma, određen nastankom u procesu evolucije endokrinog sustava, koji ima iznimnu važnost u kontroli metaboličkih procesa cijelog organizma.
Među hormonima koji sudjeluju u regulaciji metabolizma masti i ugljikohidrata u kralješnjaka, središnje mjesto zauzimaju: hormoni gastrointestinalnog trakta koji kontroliraju probavu hrane i apsorpciju probavnih produkata u krv; inzulin i glukagon su specifični regulatori intersticijalnog metabolizma ugljikohidrata i lipida; STH i funkcionalno srodni “somatomedini” i SIF, glukortikoidi, ACTH i adrenalin čimbenici su nespecifične prilagodbe. Treba napomenuti da su mnogi od ovih hormona također izravno uključeni u regulaciju metabolizma proteina (vidi Poglavlje 9). Brzina lučenja ovih hormona i provedba njihovih učinaka na tkivo međusobno su povezani.
Ne možemo se posebno zadržati na funkcioniranju hormonalnih čimbenika gastrointestinalnog trakta koji se izlučuju tijekom neurohumoralne faze izlučivanja soka. Njihovi glavni učinci dobro su poznati iz tečaja opće fiziologije ljudi i životinja, a osim toga, već su dosta detaljno spomenuti u poglavlju. 3. Zaustavimo se detaljnije o endokrinoj regulaciji intersticijalnog metabolizma ugljikohidrata i masti.
Hormoni i regulacija intersticijalnog metabolizma ugljikohidrata. Sastavni pokazatelj ravnoteže metabolizma ugljikohidrata u tijelu kralješnjaka je koncentracija glukoze u krvi. Ovaj pokazatelj je stabilan i iznosi oko 100 mg% (5 mmol/l) kod sisavaca. Njegova normalna odstupanja obično ne prelaze ±30%. Razina glukoze u krvi ovisi, s jedne strane, o priljevu monosaharida u krv uglavnom iz crijeva, jetre i bubrega, a s druge strane o njegovom otjecanju u radna i skladišna tkiva (slika 2). .
Dotok glukoze iz jetre i bubrega određen je omjerom aktivnosti reakcija glikogen fosforilaze i glikogen sintetaze u jetri, omjerom intenziteta razgradnje glukoze i intenziteta glukoneogeneze u jetri i dijelom u bubregu. Ulazak glukoze u krv izravno je u korelaciji s razinama reakcije fosforilaze i procesa glukoneogeneze. Odljev glukoze iz krvi u tkiva izravno ovisi o brzini njezina transporta u mišićne, masne i limfne stanice, čije membrane stvaraju prepreku prodiranju glukoze u njih (ne zaboravite da membrane jetre, mozga i bubrežne stanice su lako propusne za monosaharid); metabolička iskorištenost glukoze, pak ovisna o propusnosti membrana za nju i o aktivnosti ključnih enzima njezine razgradnje; pretvorbu glukoze u glikogen u stanicama jetre (Levin i sur., 1955; Newsholme i Randle, 1964; Foa, 1972). Svi ti procesi povezani s transportom i metabolizmom glukoze izravno su kontrolirani kompleksom hormonalnih čimbenika.
sl.2. Načini održavanja dinamičke ravnoteže glukoze u krvi Membrane mišićnih i masnih stanica imaju “prepreku” za transport glukoze; Gl-b-f - glukoza-b-fosfat.
Hormonski regulatori metabolizma ugljikohidrata mogu se uvjetno podijeliti u dvije vrste na temelju njihovog utjecaja na opći smjer metabolizma i razinu glikemije. Prva vrsta hormona potiče iskorištavanje glukoze u tkivima i njezino skladištenje u obliku glikogena, ali inhibira glukoneogenezu i stoga uzrokuje smanjenje koncentracije glukoze u krvi. Hormon ove vrste djelovanja je inzulin. Druga vrsta hormona potiče razgradnju glikogena i glukoneogenezu, te stoga uzrokuje povećanje razine glukoze u krvi. Hormoni ovog tipa uključuju glukagon (kao i sekretin i VIP) i adrenalin. Hormoni treće vrste stimuliraju glukoneogenezu u jetri, inhibiraju korištenje glukoze od strane različitih stanica i, iako pojačavaju stvaranje glikogena u hepatocitima, kao rezultat prevlasti prva dva učinka, u pravilu također povećavaju razinu glukoze u krvi. Hormoni ove vrste uključuju glukokortikoide i hormon rasta - "somatomedine". Istodobno, jednosmjerno djelujući na procese glukoneogeneze, sinteze glikogena i glikolize, glukokortikoidi i hormon rasta - "somatomedini" različito utječu na propusnost membrana stanica mišićnog i masnog tkiva za glukozu.
Po smjeru djelovanja na koncentraciju glukoze u krvi inzulin je hipoglikemijski hormon (hormon “odmora i zasićenja”), dok su hormoni druge i treće vrste hiperglikemijski (hormoni “stresa i gladovanja”). (slika 3).
Slika 3. Hormonska regulacija homeostaze ugljikohidrata: pune strelice pokazuju stimulaciju učinka, točkaste strelice pokazuju inhibiciju.
Inzulin se može nazvati hormonom za apsorpciju i skladištenje ugljikohidrata. Jedan od razloga povećane iskoristivosti glukoze u tkivima je poticanje glikolize. Provodi se, vjerojatno, na razini aktivacije ključnih enzima glikolize, heksokinaze, posebno jednog od njegovih četiri poznata izoforma - heksokinaze P i glukokinaze (Weber, 1966; Ilyin, 1966, 1968). Očigledno, ubrzanje pentozofosfatnog puta u fazi reakcije glukoza-6-fosfat dehidrogenaze također igra određenu ulogu u stimulaciji katabolizma glukoze inzulinom (Leites i Lapteva, 1967). Smatra se da u poticanju preuzimanja glukoze u jetri tijekom dijetetske hiperglikemije pod utjecajem inzulina najvažniju ulogu ima hormonska indukcija specifičnog jetrenog enzima glukokinaze, koji selektivno fosforilira glukozu u visokim koncentracijama.
Glavni razlog za poticanje iskorištavanja glukoze u mišićnim i masnim stanicama prvenstveno je selektivno povećanje propusnosti staničnih membrana za monosaharid (Lunsgaard, 1939.; Levin, 1950.). Na taj način se postiže povećanje koncentracije supstrata za heksokinaznu reakciju i pentozofosfatni put.
Povećana glikoliza pod utjecajem inzulina u skeletnim mišićima i miokardu ima značajnu ulogu u nakupljanju ATP-a i osiguravanju rada mišićnih stanica. U jetri je povećana glikoliza očito važna ne toliko za povećanje ugradnje piruvata u respiracijski sustav tkiva, koliko za nakupljanje acetil-CoA i malonil-CoA kao prekursora za stvaranje polihidričnih masnih kiselina, a time i triglicerida ( Newsholme, Start, 1973). Glicerofosfat nastao tijekom glikolize također je uključen u sintezu neutralne masti. Osim toga, u jetri, a posebno u masnom tkivu, za povećanje razine lipogeneze iz glukoze, hormonska stimulacija reakcije glukoza-β-fosfat dehidrogenaze igra značajnu ulogu, što dovodi do stvaranja NADPH, redukcijskog kofaktora potrebnog za biosinteza masnih kiselina i glicerofosfata. Štoviše, kod sisavaca se samo 3-5% apsorbirane glukoze pretvara u jetreni glikogen, a više od 30% se akumulira kao mast, taloži se u organima za pohranu.
Dakle, glavni smjer djelovanja inzulina na glikolizu i pentozofosfatni put u jetri, a posebno u masnom tkivu, je osigurati stvaranje triglicerida. Kod sisavaca i ptica u adipocitima, a kod nižih kralješnjaka u hepatocitima, glukoza je jedan od glavnih izvora pohranjenih triglicerida. U tim se slučajevima fiziološko značenje hormonske stimulacije iskorištavanja ugljikohidrata uvelike svodi na stimulaciju taloženja lipida. Istodobno, inzulin izravno utječe na sintezu glikogena - pohranjenog oblika ugljikohidrata - ne samo u jetri, već iu mišićima, bubrezima i, eventualno, u masnom tkivu.
Adrenalin je blizak glukagonu po svom učinku na metabolizam ugljikohidrata, budući da je mehanizam posredovanja njihovih učinaka kompleks adenilat ciklaze (Robison i sur., 1971). Adrenalin, poput glukagona, pospješuje razgradnju glikogena i procese glukoneogeneze. U fiziološkim koncentracijama glukagon pretežno primaju jetra i masno tkivo, a adrenalin mišići (prvenstveno miokard) i masno tkivo. Stoga je glukagon, u većoj mjeri, i adrenalin, u manjoj mjeri, karakteriziran odgođenom stimulacijom glukoneogenetskih procesa. Međutim, za adrenalin, u mnogo većoj mjeri nego za glukagon, tipično je povećanje glikogenolize i, očito, kao rezultat toga, glikoliza i disanje u mišićima. U smislu ne mehanizma, već općeg djelovanja na glikolitičke procese u mišićnim stanicama, adrenalin je dijelom sinergist inzulina, a ne glukagona. Navodno su inzulin i glukagon u velikoj mjeri hormoni prehrane, a adrenalin je hormon stresa.
Trenutno je utvrđen niz biokemijskih mehanizama koji su u osnovi djelovanja hormona na metabolizam lipida.
Poznato je da dugotrajni negativni emocionalni stres, popraćen povećanim otpuštanjem kateholamina u krvotok, može uzrokovati osjetan gubitak težine. Prikladno je podsjetiti da je masno tkivo obilno inervirano vlaknima simpatičkog živčanog sustava; uzbuđenje ovih vlakana prati oslobađanje norepinefrina izravno u masno tkivo. Adrenalin i norepinefrin povećavaju brzinu lipolize u masnom tkivu; zbog toga se povećava mobilizacija masnih kiselina iz masnih depoa i povećava se sadržaj neesterificiranih masnih kiselina u krvnoj plazmi. Kao što je navedeno, tkivne lipaze (trigliceridna lipaza) postoje u dva međusobno konvertibilna oblika, od kojih je jedan fosforiliran i katalitički aktivan, a drugi je nefosforiliran i neaktivan. Adrenalin stimulira sintezu cAMP preko adenilat ciklaze. Zauzvrat, cAMP aktivira odgovarajuću protein kinazu, koja potiče fosforilaciju lipaze, tj. formiranje njegovog aktivnog oblika. Treba napomenuti da je učinak glukagona na lipolitički sustav sličan učinku kateholamina.
Nema sumnje da izlučivanje prednjeg režnja hipofize, posebice somatotropnog hormona, utječe na metabolizam lipida. Hipofunkcija žlijezde dovodi do taloženja masnoće u tijelu, te dolazi do pretilosti hipofize. Naprotiv, povećana proizvodnja GH potiče lipolizu, a sadržaj masnih kiselina u krvnoj plazmi se povećava. Dokazano je da stimulaciju lipolize GH blokiraju inhibitori sinteze mRNA. Osim toga, poznato je da je učinak GH na lipolizu karakteriziran prisutnošću lag faze koja traje oko 1 sat, dok adrenalin stimulira lipolizu gotovo trenutno. Drugim riječima, možemo pretpostaviti da se primarni učinak ove dvije vrste hormona na lipolizu očituje na različite načine. Adrenalin potiče aktivnost adenilat ciklaze, a hormon rasta potiče sintezu ovog enzima. Specifični mehanizam kojim GH selektivno povećava sintezu adenilat ciklaze još je nepoznat.
Inzulin ima suprotan učinak adrenalina i glukagona na lipolizu i mobilizaciju masnih kiselina. Nedavno je dokazano da inzulin stimulira aktivnost fosfodiesteraze u masnom tkivu. Fosfodiesteraza ima važnu ulogu u održavanju stalne razine cAMP u tkivima, pa bi povećanje razine inzulina trebalo povećati aktivnost fosfodiesteraze, što pak dovodi do smanjenja koncentracije cAMP u stanici i posljedično do stvaranja aktivnog oblika lipaze.
Bez sumnje, drugi hormoni, posebno tiroksin i spolni hormoni, također utječu na metabolizam lipida. Na primjer, poznato je da uklanjanje spolnih žlijezda (kastracija) uzrokuje prekomjerno taloženje masti kod životinja. Međutim, podaci kojima raspolažemo još nam ne daju razloga da s pouzdanjem govorimo o specifičnom mehanizmu njihova djelovanja na metabolizam lipida.
Hormoni štitnjače tiroksin (T3) pojačava sintezu proteina; Visoke koncentracije T3, naprotiv, potiskuju sintezu proteina; hormon rasta, inzulin, testosteron, estrogen pospješuju razgradnju bjelančevina, osobito u mišićnom i limfnom tkivu, ali potiču sintezu bjelančevina u jetri.
Regulacija metabolizma vode i soli odvija se neurohormonalnim putem. Kada se osmotska koncentracija krvi promijeni, pobuđuju se posebne osjetljive formacije (osmoreceptori), iz kojih se informacije prenose u centar, živčani sustav, a od njega do stražnjeg režnja hipofize. S povećanjem osmotske koncentracije krvi, povećava se oslobađanje antidiuretskog hormona, što smanjuje izlučivanje vode u urinu; kod viška vode u organizmu smanjuje se izlučivanje ovog hormona, a povećava njegovo izlučivanje putem bubrega. Konstantnost volumena tjelesnih tekućina osigurava poseban regulacijski sustav, čiji receptori reagiraju na promjene u opskrbi krvlju velikih žila, srčanih šupljina itd.; uslijed čega se refleksno potiče lučenje hormona pod čijim utjecajem bubrezi mijenjaju izlučivanje vode i natrijevih soli iz organizma. Najvažniji hormoni u regulaciji metabolizma vode su vazopresin i glukokortikoidi, natriju - aldosteron i angiotenzin, kalciju - paratiroidni hormon i kalcitonin.
Regulaciju metabolizma ugljikohidrata u svim fazama provodi živčani sustav i hormoni. Osim toga, aktivnost enzima Neki putovi metabolizma ugljikohidrata regulirani su prema principu "povratne sprege", koji se temelji na alosteričnom mehanizmu interakcije između enzima i efektora. Regulaciju metabolizma ugljikohidrata u svim fazama provodi živčani sustav i hormoni. Osim toga, aktivnost enzima Neki putovi metabolizma ugljikohidrata regulirani su prema principu "povratne sprege", koji se temelji na alosteričnom mehanizmu interakcije između enzima i efektora. Alosterični efektori uključuju produkte konačne reakcije, supstrate, neke metabolite i adenil mononukleotide. Najvažniju ulogu u usredotočenost metabolizam ugljikohidrata (sinteza ili razgradnja ugljikohidrata) igra odnos koenzima NAD+/NADH∙H+ i energetski potencijal stanice.
Stalnost razine glukoze u krvi najvažniji je uvjet za održavanje normalnog funkcioniranja organizma. Normoglikemija je rezultat usklađenog rada živčanog sustava, hormona i jetre.
Jetra- jedini organ koji skladišti glukozu (u obliku glikogena) za potrebe cijelog tijela. Zahvaljujući aktivnoj glukoza-6-fosfat fosfatazi, hepatociti se mogu formirati besplatno glukoza, koja za razliku od svoje fosforilirani oblici, mogu prodrijeti kroz staničnu membranu u opću cirkulaciju.
Od hormona najistaknutiju ulogu imaju inzulin. Inzulin djeluje samo na tkiva ovisna o inzulinu, prvenstveno mišiće i masno tkivo. Mozak, limfno tkivo i crvene krvne stanice neovisne su o inzulinu. Za razliku od drugih organa, djelovanje inzulina nije povezano s receptorskim mehanizmima njegovog utjecaja na metabolizam hepatocita. Iako glukoza slobodno prodire u jetrene stanice, to je moguće samo ako je njezina koncentracija u krvi povećana. Kod hipoglikemije, s druge strane, jetra otpušta glukozu u krv (čak i unatoč visokim razinama inzulina u serumu).
Najznačajniji učinak inzulina na tijelo je smanjenje normalne ili povišene razine glukoze u krvi - sve do razvoja hipoglikemijskog šoka kada se primjenjuju visoke doze inzulina. Razina glukoze u krvi se smanjuje kao rezultat: 1. Ubrzanje ulaska glukoze u stanice. 2. Povećanje korištenja glukoze u stanicama.
1. Inzulin ubrzava ulazak monosaharida u tkiva ovisna o inzulinu, posebice glukoze (kao i šećera slične konfiguracije na C 1 -C 3 položaju), ali ne i fruktoze. Vezanje inzulina za njegov receptor na plazma membrani dovodi do kretanja transportnih proteina za skladištenje glukoze ( gluten 4) iz intracelularnih depoa i njihovo uključivanje u membranu.
2. Inzulin aktivira korištenje glukoze u stanicama tako što:
· aktivacija i indukcija sinteze ključnih enzima glikolize (glukokinaza, fosfofruktokinaza, piruvat kinaza).
· Povećana ugradnja glukoze u pentozofosfatni put (aktivacija glukoza-6-fosfat i 6-fosfoglukonat dehidrogenaze).
· Povećanje sinteze glikogena poticanjem stvaranja glukoza-6-fosfata i aktivacijom glikogen sintaze (istovremeno inzulin inhibira glikogen fosforilaze).
· Inhibicija aktivnosti ključnih enzima glukoneogeneze (piruvat karboksilaza, fosfoenol PVK karboksikinaza, bifosfataza, glukoza-6-fosfataza) i represija njihove sinteze (utvrđena je činjenica represije gena fosfoenol PVK karboksikinaze).
Drugi hormoni imaju tendenciju povećanja razine glukoze u krvi.
Glukagon i a adrenalin dovode do povećanja glikemije aktivacijom glikogenolize u jetri (aktivacija glikogen fosforilaze), međutim, za razliku od adrenalina, glukagon ne utječe na glikogen fosforilaze mišići. Osim toga, glukagon aktivira glukoneogenezu u jetri, što također rezultira povećanjem koncentracije glukoze u krvi.
Glukokortikoidi pomažu u povećanju razine glukoze u krvi stimulirajući glukoneogenezu (ubrzavanjem katabolizma proteina u mišićnom i limfnom tkivu ti hormoni povećavaju sadržaj aminokiselina u krvi, koje ulaskom u jetru postaju supstrati za glukoneogenezu). Osim toga, glukokortikoidi sprječavaju tjelesne stanice da koriste glukozu.
Hormon rasta neizravno uzrokuje povećanje glikemije: potičući razgradnju lipida, dovodi do povećanja razine masnih kiselina u krvi i stanicama, čime se smanjuje njihova potreba za glukozom ( masne kiseline su inhibitori korištenja glukoze u stanicama).
tiroksin, posebno proizveden u prekomjernim količinama tijekom hipertireoze, također doprinosi povećanju razine glukoze u krvi (zbog povećane glikogenolize).
S normalnom razinom glukoze U krvi, bubrezi ga potpuno reapsorbiraju i šećer u mokraći se ne otkriva. Međutim, ako glikemija prelazi 9-10 mmol/l ( bubrežni prag ), zatim se pojavljuje glukozurija . S nekim lezijama bubrega, glukoza se može naći u urinu čak iu normoglikemiji.
Ispituje sposobnost tijela da regulira glukozu u krvi ( tolerancija na glukozu ) koristi se za dijagnosticiranje dijabetes melitusa kada se primjenjuje oralno test tolerancije glukoze:
Prvi uzorak krvi uzima se natašte nakon noćnog gladovanja. Zatim pacijent 5 minuta. dati piti otopinu glukoze (75 g glukoze otopljeno u 300 ml vode). Nakon toga svakih 30 minuta. razina glukoze u krvi određuje se unutar 2 sata
U biološkoj kemiji
za studente_____2._____ godine ___medicinskog_____fakulteta
Tema:___Ugljikohidrati 4. Patologija metabolizma ugljikohidrata
Vrijeme__90 min__________________________
Cilj učenja:
1. Formirati ideje o molekularnim mehanizmima glavnih poremećaja metabolizma ugljikohidrata.
KNJIŽEVNOST
1. Ljudska biokemija: R. Murray, D. Grenner, P. Mayes, V. Rodwell - M. knjiga, 2004. - sv.
2. Osnove biokemije: A. White, F. Hendler, E. Smith, R. Hill, I. Lehman.-M. knjiga,
1981, sv. -.2,.s. 639-641,
3. Vizualna biokemija: Kolman., Rem K.-G-M.knjiga 2004.
4.Biokemijske osnove...pod. izd. dopisni član RAS E.S. Severina. M. Medicina, 2000.-str.179-205.
MATERIJALNA POTPORA
1.Multimedijska prezentacija
IZRAČUN VREMENA UČENJA
