Metabolizm węglowodanów jest regulowany przez hormony. Pytania i zadania. Hormony trzustkowe

Zdefiniuj pojęcie stresu, wymień fazy stresu.

Wyjaśnij, dlaczego stres nazywany jest „ogólnym zespołem adaptacyjnym”

Wymień układy hormonalne uwalniające stres.

Wymień najważniejsze hormony biorące udział w rozwoju ogólnego zespołu adaptacyjnego.

Wymień główne działanie hormonów zapewniających krótkotrwałą adaptację, wyjaśnij mechanizm.

Wyjaśnij pojęcie „ustrojowego strukturalnego śladu adaptacji”, jaka jest jego fizjologiczna rola?

Działanie jakiego hormonu zapewnia długoterminową adaptację; jakie są mechanizmy działania tego hormonu?

Wymień hormony kory nadnerczy.

Wskaż działanie glukokortykoidów

na metabolizm białek

na metabolizm tłuszczów

na metabolizm węglowodanów

Hormony w regulacji głównych parametrów homeostazy Hormonalna regulacja metabolizmu

Kiedy mówimy o regulacji wszystkich typów metabolizmu, jesteśmy trochę nieszczerzy. Faktem jest, że nadmiar tłuszczów doprowadzi do zaburzenia ich metabolizmu i powstania np. blaszek miażdżycowych, a niedobór doprowadzi do zaburzenia syntezy hormonów dopiero po dłuższym czasie. To samo dotyczy zaburzeń metabolizmu białek. Parametrem homeostatycznym jest jedynie poziom glukozy we krwi, którego spadek w ciągu kilku minut doprowadzi do śpiączki hipoglikemicznej. Stanie się tak przede wszystkim dlatego, że neurony nie otrzymają glukozy. Dlatego mówiąc o metabolizmie, przede wszystkim zwrócimy uwagę na hormonalną regulację poziomu glukozy we krwi, a jednocześnie zastanowimy się nad rolą tych samych hormonów w regulacji metabolizmu tłuszczów i białek.

Regulacja metabolizmu węglowodanów

Glukoza, wraz z tłuszczami i białkami, jest źródłem energii w organizmie. Zasoby energii organizmu w postaci glikogenu (węglowodanów) są niewielkie w porównaniu z rezerwami energii w postaci tłuszczów. Zatem ilość glikogenu w organizmie osoby ważącej 70 kg wynosi 480 g (400 g - glikogen mięśniowy i 80 g - glikogen wątrobowy), co odpowiada 1920 kcal (320 kcal - glikogen wątrobowy i 1600 - glikogen mięśniowy) . Ilość glukozy krążącej we krwi wynosi zaledwie 20 g (80 kcal). Glukoza zawarta w tych dwóch magazynach jest głównym i prawie jedynym źródłem pożywienia dla tkanek niezależnych od insuliny. Zatem mózg o masie 1400 g przy natężeniu ukrwienia 60 ml/100 g na minutę zużywa 80 mg/min glukozy, tj. około 115 g w ciągu 24 godzin. Wątroba jest w stanie wytwarzać glukozę z szybkością 130 mg/min. Zatem ponad 60% glukozy wytwarzanej w wątrobie trafia do zapewnienia prawidłowej pracy ośrodkowego układu nerwowego i ilość ta pozostaje niezmieniona nie tylko w czasie hiperglikemii, ale nawet w czasie śpiączki cukrzycowej. Zużycie glukozy w OUN zmniejsza się dopiero, gdy jej stężenie we krwi spadnie poniżej 1,65 mmol/l (30 mg%). W syntezie jednej cząsteczki glikogenu bierze udział od 2 000 do 20 000 cząsteczek glukozy. Tworzenie glikogenu z glukozy rozpoczyna się od procesu fosforylacji za pomocą enzymów glukokinazy (w wątrobie) i heksokinazy (w innych tkankach) z utworzeniem glukozo-6-fosforanu (G-6-P). Ilość glukozy we krwi wypływającej z wątroby zależy głównie od dwóch powiązanych ze sobą procesów: glikolizy i glukoneogenezy, które z kolei są regulowane przez kluczowe enzymy, odpowiednio: fosfofruktokinazę i fruktozo-1,6-bisfosfatazę. Aktywność tych enzymów jest regulowana przez hormony.

Regulacja stężenia glukozy we krwi odbywa się na dwa sposoby: 1) regulacja oparta na zasadzie odchylenia parametrów od wartości prawidłowych. Prawidłowe stężenie glukozy we krwi wynosi 3,6 – 6,9 mmol/l. Za regulację stężenia glukozy we krwi, w zależności od jej stężenia, odpowiadają dwa hormony o przeciwstawnym działaniu – insulina i glukagon; 2) regulacja na zasadzie perturbacji – regulacja ta nie opiera się na stężeniu glukozy we krwi, lecz odbywa się zgodnie z koniecznością zwiększania poziomu glukozy we krwi w różnych, zwykle stresujących sytuacjach. Dlatego hormony zwiększające poziom glukozy we krwi nazywane są przeciwstawnymi. Należą do nich: glukagon, adrenalina, noradrenalina, kortyzol, hormony tarczycy, somatotropina, gdyż jedynym hormonem obniżającym poziom glukozy we krwi jest insulina (ryc. 18).

Główne miejsce w hormonalnej regulacji homeostazy glukozy w organizmie zajmuje insulina. Pod wpływem insuliny aktywowane są enzymy fosforylujące glukozę, katalizujące powstawanie G-6-P. Insulina zwiększa także przepuszczalność błony komórkowej dla glukozy, co usprawnia jej wykorzystanie. Wraz ze wzrostem stężenia G-6-P w komórkach wzrasta aktywność procesów, dla których jest on produktem wyjściowym (cykl heksozomonofosforanowy i glikoliza beztlenowa). Insulina zwiększa udział glukozy w procesach wytwarzania energii, utrzymując jednocześnie stały ogólny poziom wytwarzania energii. Aktywacja syntetazy glikogenu i enzymu rozgałęziającego glikogen przez insulinę sprzyja zwiększonej syntezie glikogenu. Oprócz tego insulina działa hamująco na glukozo-6-fosfatazę wątrobową, a tym samym hamuje uwalnianie wolnej glukozy do krwi. Ponadto insulina hamuje aktywność enzymów zapewniających glukoneogenezę, hamując w ten sposób powstawanie glukozy z aminokwasów. Końcowym skutkiem działania insuliny (jeśli jest jej nadmiar) jest hipoglikemia, która stymuluje wydzielanie hormonów przeciwstawnych. antagoniści insuliny.

INSULINA- hormon jest syntetyzowany przez  komórki wysp Langerhansa trzustki. Głównym bodźcem do wydzielania jest wzrost poziomu glukozy we krwi. Hiperglikemia zwiększa produkcję insuliny, hipoglikemia zmniejsza powstawanie i przepływ hormonu do krwi. Ponadto pod wpływem zwiększa się wydzielanie insuliny. acetylocholina (pobudzenie układu przywspółczulnego), noradrenalina poprzez receptory -adrenergiczne oraz poprzez receptory -adrenergiczne noradrenalina hamuje wydzielanie insuliny. Niektóre hormony żołądkowo-jelitowe, takie jak peptyd hamujący działanie żołądka, cholecystokinina, sekretyna, zwiększają wydzielanie insuliny. Głównym działaniem tego hormonu jest obniżenie poziomu glukozy we krwi.

Pod wpływem insuliny następuje spadek stężenia glukozy w osoczu krwi (hipoglikemia). Dzieje się tak, ponieważ insulina wspomaga przemianę glukozy w glikogen w wątrobie i mięśniach (glikogeneza). Aktywuje enzymy biorące udział w przemianie glukozy w glikogen wątrobowy i hamuje enzymy rozkładające glikogen.

Główne zasoby energetyczne żywego organizmu – węglowodany i tłuszcze – charakteryzują się dużą podażą energii potencjalnej, która jest łatwo wydobywana z nich w komórkach za pomocą enzymatycznych przemian katabolicznych. Energia uwalniana podczas biologicznego utleniania produktów metabolizmu węglowodanów i tłuszczów, a także glikolizy, w dużym stopniu przekształcana jest w energię chemiczną wiązań fosforanowych syntetyzowanego ATP. Z kolei energia chemiczna wiązań makroergicznych zgromadzona w ATP jest wydawana na różnego rodzaju prace komórkowe - tworzenie i utrzymywanie gradientów elektrochemicznych, skurcze mięśni, procesy wydzielnicze i niektóre procesy transportowe, biosyntezę białek, kwasów tłuszczowych itp. Oprócz funkcji „paliwowej” węglowodany i tłuszcze wraz z białkami pełnią rolę ważnych dostawców materiałów budowlanych i plastycznych wchodzących w skład głównych struktur komórki - kwasów nukleinowych, prostych białek, glikoprotein, szeregu lipidów, itp. ATP syntetyzowany w wyniku rozkładu węglowodanów i tłuszczów nie tylko dostarcza komórkom energii niezbędnej do pracy, ale jest także źródłem powstawania cAMP, a także bierze udział w regulacji aktywności wielu enzymów i stanu białek strukturalnych, zapewniając ich fosforylację.

Substratami węglowodanowymi i lipidowymi bezpośrednio wykorzystywanymi przez komórki są monosacharydy (głównie glukoza) i nieestryfikowane kwasy tłuszczowe (NEFA), a także ciała ketonowe w niektórych tkankach. Ich źródłem są produkty spożywcze wchłaniane z jelita, odkładane w narządach w postaci glikogenu węglowodanowego i lipidów w postaci tłuszczów obojętnych, a także prekursory niewęglowodanowe, głównie aminokwasy i glicerol, które tworzą węglowodany (glukoneogeneza). Narządami spichrzowymi u kręgowców są wątroba i tkanka tłuszczowa (tłuszczowa), a narządy glukoneogenezy obejmują wątrobę i nerki. U owadów organem spichrzowym jest ciało tłuszczowe. Ponadto niektóre rezerwy lub inne produkty przechowywane lub wytwarzane w pracującej komórce mogą być źródłami glukozy i NEFA. Różne ścieżki i etapy metabolizmu węglowodanów i tłuszczów są ze sobą powiązane licznymi wzajemnymi wpływami. Kierunek i intensywność tych procesów metabolicznych zależy od szeregu czynników zewnętrznych i wewnętrznych. Należą do nich w szczególności ilość i jakość spożywanego pokarmu oraz rytm jego wprowadzania do organizmu, poziom aktywności mięśniowej i nerwowej itp.

Organizm zwierzęcy dostosowuje się do charakteru reżimu żywieniowego, do obciążenia nerwowego lub mięśniowego za pomocą złożonego zestawu mechanizmów koordynujących. Zatem kontrola przebiegu różnych reakcji metabolizmu węglowodanów i lipidów odbywa się na poziomie komórkowym poprzez stężenia odpowiednich substratów i enzymów, a także stopień akumulacji produktów danej reakcji. Te mechanizmy kontrolne należą do mechanizmów samoregulacji i są realizowane zarówno w organizmach jednokomórkowych, jak i wielokomórkowych. W tym ostatnim regulacja wykorzystania węglowodanów i tłuszczów może zachodzić na poziomie oddziaływań międzykomórkowych. W szczególności oba rodzaje metabolizmu są wzajemnie kontrolowane: NEFA w mięśniach hamuje rozkład glukozy, natomiast produkty rozkładu glukozy w tkance tłuszczowej hamują powstawanie NEFA. U najwyżej zorganizowanych zwierząt pojawia się specjalny międzykomórkowy mechanizm regulacji metabolizmu śródmiąższowego, zdeterminowany pojawieniem się w procesie ewolucji układu hormonalnego, który ma ogromne znaczenie w kontroli procesów metabolicznych całego organizmu.

Wśród hormonów biorących udział w regulacji gospodarki tłuszczowej i węglowodanowej u kręgowców centralne miejsce zajmują: hormony przewodu pokarmowego, które kontrolują trawienie pokarmu i wchłanianie produktów trawiennych do krwi; insulina i glukagon są specyficznymi regulatorami śródmiąższowego metabolizmu węglowodanów i lipidów; STH i funkcjonalnie spokrewnione „somatomedyny” i SIF, glukokortykoidy, ACTH i adrenalina są czynnikami nieswoistej adaptacji. Należy zauważyć, że wiele z tych hormonów jest również bezpośrednio zaangażowanych w regulację metabolizmu białek (patrz rozdział 9). Szybkość wydzielania tych hormonów i realizacja ich wpływu na tkanki są ze sobą powiązane.

Nie możemy rozwodzić się konkretnie nad funkcjonowaniem czynników hormonalnych przewodu pokarmowego wydzielanych w fazie neurohumoralnej wydzielania soku. Ich główne skutki są dobrze znane z przebiegu ogólnej fizjologii człowieka i zwierząt, a ponadto zostały już dość obszernie omówione w rozdziale. 3. Zatrzymajmy się bardziej szczegółowo na temat hormonalnej regulacji śródmiąższowego metabolizmu węglowodanów i tłuszczów.

Hormony i regulacja śródmiąższowego metabolizmu węglowodanów. Integralnym wskaźnikiem równowagi metabolizmu węglowodanów w organizmie kręgowców jest stężenie glukozy we krwi. Wskaźnik ten jest stabilny i u ssaków wynosi około 100 mg% (5 mmol/l). Jego normalne odchylenia zwykle nie przekraczają ±30%. Poziom glukozy we krwi zależy z jednej strony od napływu monosacharydu do krwi głównie z jelit, wątroby i nerek, a z drugiej strony od jego odpływu do tkanek roboczych i magazynujących (ryc. 2). .

Napływ glukozy z wątroby i nerek zależy od stosunku aktywności reakcji fosforylazy glikogenu i syntetazy glikogenu w wątrobie, stosunku intensywności rozkładu glukozy do intensywności glukoneogenezy w wątrobie i częściowo w nerkach. Wejście glukozy do krwi bezpośrednio koreluje z poziomem reakcji fosforylazy i procesów glukoneogenezy. Odpływ glukozy z krwi do tkanek jest bezpośrednio zależny od szybkości jej transportu do komórek mięśniowych, tłuszczowych i limfoidalnych, których błony tworzą barierę uniemożliwiającą wnikanie glukozy do ich wnętrza (pamiętajmy, że błony wątroby, mózgu i komórki nerek są łatwo przepuszczalne dla monosacharydów); metaboliczne wykorzystanie glukozy, zależne z kolei od przepuszczalności błon dla niej i aktywności kluczowych enzymów jej rozkładu; przemiana glukozy w glikogen w komórkach wątroby (Levin i in., 1955; Newsholme i Randle, 1964; Foa, 1972). Wszystkie te procesy związane z transportem i metabolizmem glukozy są bezpośrednio kontrolowane przez zespół czynników hormonalnych.

Ryc.2. Sposoby utrzymania dynamicznej równowagi glukozy we krwi Błony komórek mięśniowych i tłuszczowych stanowią „barierę” dla transportu glukozy; Gl-b-f - glukozo-b-fosforan.

Hormonalne regulatory metabolizmu węglowodanów można warunkowo podzielić na dwa typy ze względu na ich wpływ na ogólny kierunek metabolizmu i poziom glikemii. Hormony pierwszego typu stymulują wykorzystanie glukozy przez tkanki i jej magazynowanie w postaci glikogenu, ale hamują glukoneogenezę, a co za tym idzie, powodują zmniejszenie stężenia glukozy we krwi. Hormonem tego typu działania jest insulina. Hormony drugiego rodzaju stymulują rozkład glikogenu i glukoneogenezę, a co za tym idzie, powodują wzrost poziomu glukozy we krwi. Do hormonów tego typu zalicza się glukagon (a także sekretynę i VIP) oraz adrenalinę. Hormony trzeciego typu stymulują glukoneogenezę w wątrobie, hamują wykorzystanie glukozy przez różne komórki i chociaż wzmagają tworzenie glikogenu przez hepatocyty, to w wyniku przewagi dwóch pierwszych efektów z reguły zwiększają również poziom glukozy we krwi. Do hormonów tego typu zaliczają się glukokortykoidy i hormon wzrostu – „somatomedyny”. Jednocześnie, działając jednokierunkowo na procesy glukoneogenezy, syntezy i glikolizy glikogenu, glukokortykoidy i hormon wzrostu – „somatomedyny”, wywierają różny wpływ na przepuszczalność błon komórek mięśniowych i tłuszczowych dla glukozy.

Pod względem kierunku działania na stężenie glukozy we krwi insulina jest hormonem hipoglikemicznym (hormonem „odpoczynku i nasycenia”), natomiast hormony drugiego i trzeciego typu są hormonami hiperglikemicznymi (hormonami „stresu i głodu”) (ryc. 3).

Rycina 3. Hormonalna regulacja homeostazy węglowodanów: ciągłe strzałki wskazują stymulację efektu, przerywane strzałki wskazują hamowanie.

Insulinę można nazwać hormonem odpowiedzialnym za wchłanianie i magazynowanie węglowodanów. Jedną z przyczyn zwiększonego wykorzystania glukozy w tkankach jest stymulacja glikolizy. Odbywa się to prawdopodobnie na poziomie aktywacji kluczowych enzymów glikolizy, heksokinazy, zwłaszcza jednej z jej czterech znanych izoform – heksokinazy P i glukokinazy (Weber, 1966; Ilyin, 1966, 1968). Wydaje się, że przyspieszenie szlaku pentozofosforanowego na etapie reakcji dehydrogenazy glukozo-6-fosforanowej również odgrywa pewną rolę w stymulacji katabolizmu glukozy przez insulinę (Leites i Lapteva, 1967). Uważa się, że w stymulacji wychwytu glukozy przez wątrobę w czasie hiperglikemii dietetycznej pod wpływem insuliny najważniejszą rolę odgrywa hormonalna indukcja specyficznego enzymu wątrobowego glukokinazy, który selektywnie fosforyluje glukozę w wysokich stężeniach.

Główną przyczyną stymulacji wykorzystania glukozy przez komórki mięśniowe i tłuszczowe jest przede wszystkim selektywne zwiększanie przepuszczalności błon komórkowych dla monosacharydu (Lunsgaard, 1939; Levin, 1950). W ten sposób osiąga się wzrost stężenia substratów dla reakcji heksokinazy i szlaku pentozofosforanowego.

Zwiększona glikoliza pod wpływem insuliny w mięśniach szkieletowych i mięśniu sercowym odgrywa znaczącą rolę w gromadzeniu ATP i zapewnianiu wydajności komórek mięśniowych. W wątrobie wzmożona glikoliza jest najwyraźniej istotna nie tyle ze względu na zwiększenie wchłaniania pirogronianu do układu oddychania tkankowego, ale ze względu na akumulację acetylo-CoA i malonylo-CoA jako prekursorów tworzenia wielowodorotlenowych kwasów tłuszczowych, a tym samym trójglicerydów ( Newsholme, Start, 1973). Glicerofosforan powstający podczas glikolizy bierze także udział w syntezie tłuszczu obojętnego. Ponadto w wątrobie, a zwłaszcza tkance tłuszczowej, w celu zwiększenia poziomu lipogenezy z glukozy, znaczącą rolę odgrywa hormonalna stymulacja reakcji dehydrogenazy glukozo-β-fosforanowej, prowadząca do powstania NADPH, kofaktora redukującego niezbędnego do biosynteza kwasów tłuszczowych i glicerofosforanu. Ponadto u ssaków tylko 3-5% wchłoniętej glukozy przekształca się w glikogen wątrobowy, a ponad 30% gromadzi się w postaci tłuszczu odkładanego w narządach spichrzowych.

Zatem głównym kierunkiem działania insuliny na glikolizę i szlak pentozofosforanowy w wątrobie, a zwłaszcza w tkance tłuszczowej, jest zapewnienie tworzenia trójglicerydów. U ssaków i ptaków w adipocytach oraz u niższych kręgowców w hepatocytach glukoza jest jednym z głównych źródeł zmagazynowanych trójglicerydów. W tych przypadkach fizjologiczne znaczenie hormonalnej stymulacji wykorzystania węglowodanów sprowadza się w dużej mierze do stymulacji odkładania lipidów. Jednocześnie insulina bezpośrednio wpływa na syntezę glikogenu – zmagazynowanej formy węglowodanów – nie tylko w wątrobie, ale także w mięśniach, nerkach i ewentualnie tkance tłuszczowej.

Adrenalina w działaniu na metabolizm węglowodanów jest zbliżona do glukagonu, gdyż mechanizmem pośrednictwa w ich działaniu jest kompleks cyklazy adenylanowej (Robison i in., 1971). Adrenalina, podobnie jak glukagon, wzmaga rozkład glikogenu i procesy glukoneogenezy. W stężeniach fizjologicznych glukagon jest wchłaniany głównie przez wątrobę i tkankę tłuszczową, natomiast adrenalina przez mięśnie (głównie mięsień sercowy) i tkankę tłuszczową. Zatem glukagon w większym stopniu, a w mniejszym adrenalina charakteryzuje się opóźnioną stymulacją procesów glukoneogenetycznych. Jednak w przypadku adrenaliny w znacznie większym stopniu niż w przypadku glukagonu charakterystyczny jest wzrost glikogenolizy i najwyraźniej w efekcie tego glikolizy i oddychania w mięśniach. Jeśli chodzi nie o mechanizmy, ale o ogólny wpływ na procesy glikolityczne w komórkach mięśniowych, adrenalina jest częściowo synergetykiem insuliny, a nie glukagonu. Najwyraźniej insulina i glukagon to w dużej mierze hormony odżywcze, a adrenalina to hormon stresu.

Obecnie poznano szereg mechanizmów biochemicznych leżących u podstaw działania hormonów na metabolizm lipidów.

Wiadomo, że długotrwały negatywny stres emocjonalny, któremu towarzyszy zwiększone uwalnianie katecholamin do krwioobiegu, może powodować zauważalną utratę wagi. Należy przypomnieć, że tkanka tłuszczowa jest obficie unerwiona przez włókna współczulnego układu nerwowego; pobudzeniu tych włókien towarzyszy uwalnianie noradrenaliny bezpośrednio do tkanki tłuszczowej. Adrenalina i noradrenalina zwiększają tempo lipolizy w tkance tłuszczowej; w rezultacie zwiększa się mobilizacja kwasów tłuszczowych z zapasów tłuszczu i wzrasta zawartość nieestryfikowanych kwasów tłuszczowych w osoczu krwi. Jak zauważono, lipazy tkankowe (lipaza triglicerydowa) występują w dwóch wzajemnie przekształcalnych formach, z których jedna jest fosforylowana i aktywna katalitycznie, a druga jest niefosforylowana i nieaktywna. Adrenalina stymuluje syntezę cAMP poprzez cyklazę adenylanową. Z kolei cAMP aktywuje odpowiednią kinazę białkową, która sprzyja fosforylacji lipazy, tj. powstanie jego aktywnej formy. Należy zaznaczyć, że działanie glukagonu na układ lipolityczny jest podobne do działania katecholamin.

Nie ulega wątpliwości, że wydzielanie przedniego płata przysadki mózgowej, w szczególności hormonu somatotropowego, wpływa na metabolizm lipidów. Niedoczynność gruczołu prowadzi do odkładania się tłuszczu w organizmie i pojawia się otyłość przysadkowa. Wręcz przeciwnie, zwiększona produkcja GH stymuluje lipolizę, a zawartość kwasów tłuszczowych w osoczu krwi wzrasta. Udowodniono, że stymulacja lipolizy GH jest blokowana przez inhibitory syntezy mRNA. Ponadto wiadomo, że wpływ hormonu wzrostu na lipolizę charakteryzuje się obecnością fazy opóźnienia trwającej około 1 godziny, natomiast adrenalina niemal natychmiast stymuluje lipolizę. Innymi słowy, możemy założyć, że pierwotny wpływ tych dwóch rodzajów hormonów na lipolizę objawia się na różne sposoby. Adrenalina pobudza aktywność cyklazy adenylanowej, a hormon wzrostu indukuje syntezę tego enzymu. Specyficzny mechanizm, dzięki któremu GH selektywnie zwiększa syntezę cyklazy adenylanowej, jest nadal nieznany.

Insulina działa odwrotnie niż adrenalina i glukagon na lipolizę i mobilizację kwasów tłuszczowych. Ostatnio wykazano, że insulina stymuluje aktywność fosfodiesterazy w tkance tłuszczowej. Fosfodiesteraza odgrywa ważną rolę w utrzymaniu stałego poziomu cAMP w tkankach, dlatego wzrost poziomu insuliny powinien zwiększać aktywność fosfodiesterazy, co z kolei prowadzi do zmniejszenia stężenia cAMP w komórce i w konsekwencji do powstania aktywnej formy lipazy.

Niewątpliwie na metabolizm lipidów wpływają także inne hormony, w szczególności tyroksyna i hormony płciowe. Wiadomo na przykład, że usunięcie gonad (kastracja) powoduje u zwierząt nadmierne odkładanie się tłuszczu. Jednakże posiadane informacje nie dają jeszcze podstaw, aby z całą pewnością mówić o specyficznym mechanizmie ich działania na metabolizm lipidów.

Hormony tarczycy, tyroksyna (T3), wzmagają syntezę białek; Przeciwnie, wysokie stężenia T3 hamują syntezę białek; hormon wzrostu, insulina, testosteron, estrogeny nasilają rozkład białek, zwłaszcza w tkankach mięśniowych i limfatycznych, natomiast stymulują syntezę białek w wątrobie.

Regulacja metabolizmu wody i soli odbywa się poprzez szlak neurohormonalny. Kiedy zmienia się stężenie osmotyczne krwi, wzbudzane są specjalne wrażliwe formacje (osmoreceptory), z których informacja jest przekazywana do centrum, układu nerwowego, a stamtąd do tylnego płata przysadki mózgowej. Wraz ze wzrostem stężenia osmotycznego krwi wzrasta uwalnianie hormonu antydiuretycznego, co zmniejsza wydalanie wody z moczem; przy nadmiarze wody w organizmie zmniejsza się wydzielanie tego hormonu, a zwiększa się jego wydzielanie przez nerki. Stałość objętości płynów ustrojowych zapewnia specjalny układ regulacji, którego receptory reagują na zmiany w ukrwieniu dużych naczyń, jam serca itp.; w efekcie następuje odruchowe pobudzenie wydzielania hormonów, pod wpływem których nerki zmieniają wydalanie wody i soli sodowych z organizmu. Najważniejszymi hormonami regulującymi gospodarkę wodną są wazopresyna i glukokortykoidy, sód – aldosteron i angiotensyna, wapń – parathormon i kalcytonina.

Regulacja metabolizmu węglowodanów odbywa się na wszystkich etapach przez układ nerwowy i hormony. Poza tym aktywność enzymy Niektóre szlaki metabolizmu węglowodanów regulowane są zgodnie z zasadą „sprzężenia zwrotnego”, która opiera się na allosterycznym mechanizmie interakcji enzymu z efektorem. Regulacja metabolizmu węglowodanów odbywa się na wszystkich etapach przez układ nerwowy i hormony. Poza tym aktywność enzymy Niektóre szlaki metabolizmu węglowodanów regulowane są zgodnie z zasadą „sprzężenia zwrotnego”, która opiera się na allosterycznym mechanizmie interakcji enzymu z efektorem. Efektory allosteryczne obejmują końcowe produkty reakcji, substraty, niektóre metabolity i mononukleotydy adenylowe. Najważniejsza rola w centrum metabolizm węglowodanów (synteza lub rozkład węglowodanów) zależy od stosunku koenzymów NAD + / NADH∙H + i potencjału energetycznego komórki.

Stały poziom glukozy we krwi jest najważniejszym warunkiem utrzymania prawidłowego funkcjonowania organizmu. Normogglikemia jest wynikiem skoordynowanej pracy układu nerwowego, hormonów i wątroby.

Wątroba- jedyny narząd magazynujący glukozę (w postaci glikogenu) na potrzeby całego organizmu. Dzięki aktywnej fosfatazie glukozo-6-fosforanowej mogą tworzyć się hepatocyty bezpłatny glukoza, która w przeciwieństwie do swojej fosforylowane formy, mogą przenikać przez błonę komórkową do krążenia ogólnego.

Spośród hormonów najważniejszą rolę odgrywają insulina. Insulina działa wyłącznie na tkanki insulinozależne, przede wszystkim na mięśnie i tłuszcz. Mózg, tkanka limfatyczna i czerwone krwinki są niezależne od insuliny. W przeciwieństwie do innych narządów, działanie insuliny nie jest związane z mechanizmami receptorowymi jej wpływu na metabolizm hepatocytów. Choć glukoza swobodnie przenika do komórek wątroby, jest to możliwe tylko pod warunkiem zwiększenia jej stężenia we krwi. Z kolei w przypadku hipoglikemii wątroba uwalnia glukozę do krwi (nawet pomimo wysokiego poziomu insuliny w surowicy).

Najistotniejszym działaniem insuliny na organizm jest obniżenie prawidłowego lub podwyższonego poziomu glukozy we krwi – aż do wystąpienia wstrząsu hipoglikemicznego w przypadku podania dużych dawek insuliny. Spadek poziomu glukozy we krwi jest skutkiem: 1. Przyspieszenie wnikania glukozy do komórek. 2. Zwiększenie wykorzystania glukozy przez komórki.

1. Insulina przyspiesza wnikanie monosacharydów do tkanek insulinozależnych, zwłaszcza glukozy (a także cukrów o podobnej konfiguracji w pozycji C1-C3), ale nie fruktozy. Wiązanie insuliny z jej receptorem na błonie komórkowej powoduje ruch białek magazynujących glukozę ( gluten 4) z magazynów wewnątrzkomórkowych i ich włączenie do błony.

2. Insulina aktywuje wykorzystanie glukozy przez komórki poprzez:

· aktywacja i indukcja syntezy kluczowych enzymów glikolizy (glukokinaza, fosfofruktokinaza, kinaza pirogronianowa).

· Zwiększone włączanie glukozy do szlaku pentozofosforanowego (aktywacja dehydrogenaz glukozo-6-fosforanowych i 6-fosfoglukonianowych).

· Zwiększenie syntezy glikogenu poprzez stymulację powstawania glukozo-6-fosforanu i aktywację syntazy glikogenu (jednocześnie insulina hamuje fosforylazę glikogenu).

· Hamowanie aktywności kluczowych enzymów glukoneogenezy (karboksylaza pirogronianowa, karboksykinaza fosfoenolowa PVK, bifosfataza, glukozo-6-fosfataza) i hamowanie ich syntezy (stwierdzono fakt represji genu karboksykinazy fosfoenolowej PVK).

Inne hormony mają tendencję do zwiększania poziomu glukozy we krwi.

Glukagon i a adrenalina prowadzą do wzrostu glikemii poprzez aktywację glikogenolizy w wątrobie (aktywacja fosforylazy glikogenu), jednakże w odróżnieniu od adrenaliny glukagon nie wpływa na fosforylazę glikogenu mięśnie. Dodatkowo glukagon aktywuje glukoneogenezę w wątrobie, co również skutkuje wzrostem stężenia glukozy we krwi.

Glukokortykoidy pomagają podnieść poziom glukozy we krwi poprzez stymulację glukoneogenezy (hormony te przyspieszając katabolizm białek w tkance mięśniowej i limfatycznej zwiększają zawartość aminokwasów we krwi, które przedostając się do wątroby stają się substratami glukoneogenezy). Ponadto glukokortykoidy uniemożliwiają komórkom organizmu wykorzystanie glukozy.

Hormon wzrostu powoduje wzrost glikemii pośrednio: stymulując rozkład lipidów, prowadzi do wzrostu poziomu kwasów tłuszczowych we krwi i komórkach, zmniejszając w ten sposób ich zapotrzebowanie na glukozę ( kwasy tłuszczowe są inhibitorami wykorzystania glukozy przez komórki).

tyroksyna, szczególnie wytwarzany w nadmiernych ilościach podczas nadczynności tarczycy, przyczynia się również do wzrostu poziomu glukozy we krwi (w wyniku wzmożonej glikogenolizy).

Przy normalnym poziomie glukozy We krwi nerki całkowicie go wchłaniają, a cukier w moczu nie jest wykrywany. Jeżeli jednak glikemia przekracza 9-10 mmol/l ( próg nerkowy ), następnie pojawia się cukromocz . W przypadku niektórych zmian w nerkach glukozę można wykryć w moczu nawet przy normoglikemii.

Testuje zdolność organizmu do regulowania poziomu glukozy we krwi ( tolerancja glukozy ) służy do diagnozowania cukrzycy po podaniu doustnym test tolerancji glukozy:

Pierwszą próbkę krwi pobiera się na czczo, po całonocnym poście. Następnie pacjent przez 5 minut. podać do wypicia roztwór glukozy (75 g glukozy rozpuścić w 300 ml wody). Potem co 30 minut. poziom glukozy we krwi oznacza się w ciągu 2 godzin

W chemii biologicznej

dla studentów_____2._____ roku ___medycznego_____wydziału

Temat:___Węglowodany 4. Patologia metabolizmu węglowodanów

Czas__90 min____________________________

Cel uczenia się:

1. Twórz pomysły na temat mechanizmów molekularnych głównych zaburzeń metabolizmu węglowodanów.

LITERATURA

1. Biochemia człowieka: R. Murray, D. Grenner, P. Mayes, V. Rodwell – M. book, 2004. – tom 1. s.

2. Podstawy biochemii: A. White, F. Hendler, E. Smith, R. Hill, I. Lehman.-M. książka,

1981, tom. -.2,.s. 639-641,

3. Biochemia wizualna: Kolman., Rem K.-G-M.book 2004.

4.Podstawy biochemiczne...pod. wyd. odpowiedni członek RAS E.S. Seweryna. M. Medycyna, 2000.-str.179-205.

WSPARCIE MATERIAŁOWE

1.Prezentacja multimedialna

OBLICZANIE CZASU STUDIÓW