Opredelite pojem stres, naštejte faze stresa.
Pojasnite, zakaj se stres imenuje "splošni prilagoditveni sindrom"
Poimenujte hormonske sisteme, ki sproščajo stres.
Naštejte najpomembnejše hormone, ki sodelujejo pri razvoju splošnega adaptacijskega sindroma.
Naštejte glavne učinke hormonov, ki zagotavljajo kratkotrajno prilagajanje, pojasnite mehanizem.
Pojasnite pojem "sistemska strukturna sled prilagoditve", kakšna je njena fiziološka vloga?
Učinki katerega hormona zagotavljajo dolgotrajno prilagajanje, kakšni so mehanizmi delovanja tega hormona?
Naštejte hormone skorje nadledvične žleze.
Navedite učinek glukokortikoidov
za presnovo beljakovin
za presnovo maščob
za presnovo ogljikovih hidratov
Hormoni v regulaciji glavnih parametrov homeostaze Hormonska regulacija metabolizma
Ko govorimo o uravnavanju vseh vrst metabolizma, smo malo neiskreni. Dejstvo je, da bo presežek maščob povzročil motnje njihovega metabolizma in nastanek, na primer, aterosklerotičnih plakov, pomanjkanje pa bo povzročilo motnje v sintezi hormonov šele po dolgem času. Enako velja za motnje presnove beljakovin. Samo raven glukoze v krvi je homeostatski parameter, katerega znižanje bo v nekaj minutah povzročilo hipoglikemično komo. To se bo zgodilo predvsem zato, ker nevroni ne bodo prejeli glukoze. Zato bomo, ko govorimo o metabolizmu, najprej posvetili pozornost hormonski regulaciji ravni glukoze v krvi, hkrati pa se bomo posvetili vlogi teh istih hormonov pri regulaciji presnove maščob in beljakovin.
Regulacija presnove ogljikovih hidratov
Glukoza je skupaj z maščobami in beljakovinami vir energije v telesu. Telesne zaloge energije v obliki glikogena (ogljikovih hidratov) so majhne v primerjavi z zalogami energije v obliki maščob. Tako je količina glikogena v telesu osebe, ki tehta 70 kg, 480 g (400 g - mišični glikogen in 80 g - jetrni glikogen), kar je enako 1920 kcal (320 kcal - jetrni glikogen in 1600 - mišični glikogen). . Količina cirkulirajoče glukoze v krvi je le 20 g (80 kcal). Glukoza v teh dveh depojih je glavni in skoraj edini vir prehrane za inzulinsko neodvisna tkiva. Tako 1400 g težki možgani z intenzivnostjo prekrvavitve 60 ml/100 g na minuto porabijo 80 mg/min glukoze, tj. približno 115 g v 24 urah. Jetra lahko proizvajajo glukozo s hitrostjo 130 mg/min. Tako je več kot 60% glukoze, proizvedene v jetrih, namenjeno zagotavljanju normalne aktivnosti centralnega živčnega sistema in ta količina ostane nespremenjena ne samo med hiperglikemijo, ampak tudi med diabetično komo. Poraba glukoze v CNS se zmanjša šele, ko njena raven v krvi pade pod 1,65 mmol/L (30 mg%). Pri sintezi ene molekule glikogena sodeluje od 2.000 do 20.000 molekul glukoze. Tvorba glikogena iz glukoze se začne s procesom fosforilacije s pomočjo encimov glukokinaze (v jetrih) in heksokinaze (v drugih tkivih) s tvorbo glukoza-6-fosfata (G-6-P). Količina glukoze v krvi, ki teče iz jeter, je odvisna predvsem od dveh medsebojno povezanih procesov: glikolize in glukoneogeneze, ki ju regulirata ključna encima fosfofruktokinaza oziroma fruktoza-1,6-bisfosfataza. Delovanje teh encimov uravnavajo hormoni.
Regulacija koncentracije glukoze v krvi poteka na dva načina: 1) regulacija po principu odstopanja parametra od normalnih vrednosti. Normalna koncentracija glukoze v krvi je 3,6 – 6,9 mmol/l. Regulacijo koncentracije glukoze v krvi, odvisno od njene koncentracije, izvajata dva hormona z nasprotnimi učinki - insulin in glukagon; 2) regulacija po principu motnje - ta regulacija ni odvisna od koncentracije glukoze v krvi, ampak se izvaja v skladu s potrebo po zvišanju ravni glukoze v krvi v različnih, običajno stresnih situacijah. Hormoni, ki zvišujejo raven glukoze v krvi, se zato imenujejo kontrainzularni. Sem spadajo: glukagon, adrenalin, norepinefrin, kortizol, ščitnični hormoni, somatotropin, saj je edini hormon, ki znižuje raven glukoze v krvi, inzulin (slika 18).
Glavno mesto v hormonski regulaciji homeostaze glukoze v telesu ima insulin. Pod vplivom insulina se aktivirajo encimi fosforilacije glukoze, ki katalizirajo nastanek G-6-P. Inzulin poveča tudi prepustnost celične membrane za glukozo, kar poveča njeno izrabo. S povečanjem koncentracije G-6-P v celicah se poveča aktivnost procesov, za katere je izhodni produkt (heksoza monofosfatni cikel in anaerobna glikoliza). Insulin povečuje delež glukoze v procesih tvorbe energije, hkrati pa ohranja konstantno skupno raven proizvodnje energije. Aktivacija glikogen sintetaze in encima za razvejanje glikogena z insulinom spodbuja povečano sintezo glikogena. Poleg tega ima inzulin zaviralni učinek na jetrno glukozo-6-fosfatazo in tako zavira sproščanje proste glukoze v kri. Poleg tega inzulin zavira delovanje encimov, ki zagotavljajo glukoneogenezo, s čimer zavira nastajanje glukoze iz aminokislin.Končni rezultat delovanja inzulina (če ga je v presežku) je hipoglikemija, ki spodbuja izločanje kontrainzularnih hormonov, ki so insulinski antagonisti.
INZULIN- hormon sintetizirajo celice Langerhansovih otočkov trebušne slinavke. Glavni dražljaj za izločanje je povečanje ravni glukoze v krvi. Hiperglikemija poveča nastajanje insulina, hipoglikemija zmanjša nastajanje in pretok hormona v kri, poleg tega se pod vplivom poveča izločanje insulina. acetilholin (parasimpatična stimulacija), norepinefrin preko -adrenergičnih receptorjev, preko -adrenergičnih receptorjev pa norepinefrin zavira izločanje insulina. Nekateri gastrointestinalni hormoni, kot so želodčni inhibitorni peptid, holecistokinin, sekretin, povečajo izločanje insulina. Glavni učinek hormona je znižanje ravni glukoze v krvi.
Pod vplivom insulina pride do zmanjšanja koncentracije glukoze v krvni plazmi (hipoglikemija). To je zato, ker insulin spodbuja pretvorbo glukoze v glikogen v jetrih in mišicah (glikogeneza). Aktivira encime, ki sodelujejo pri pretvorbi glukoze v jetrni glikogen, in zavira encime, ki razgrajujejo glikogen.
Hormonska regulacija in patologija presnove ogljikovih hidratov
Presežek glukoze v krvi, ki se običajno pojavi po obroku, spodbuja sintezo hormona trebušne slinavke. insulin a, ki vključuje tvorbo osmotsko inertnega glikogena v jetrih in mišicah. Glikogen je polimerna glukoza, analog škroba v rastlinah. Glikogen pa se pod vplivom hormona glukagona razgradi v glukozo, katere izločanje se začne v celicah trebušne slinavke zelo hitro, ko se raven glukoze v krvi zniža. Če se zaloge glikogena izčrpajo, se stimulirajo kompleksni biokemični sistemi za tvorbo glukoze iz aminokislin, vsaka aminokislina pa zahteva svoj cikel reakcij. Običajno se ta proces odvija nenehno zaradi samoobnavljanja beljakovin. Ob uravnoteženi prehrani zagotavljajo aminokisline iz prehranskih beljakovin približno 10 % energijskih potreb telesa. Sindromi, ki povzročajo neravnovesje glukoze v krvi, sladkorna bolezen tipa 1 in sladkorna bolezen tipa 2, so najpogostejše kronične bolezni v gospodarsko razvitih državah. Po podatkih Svetovne zdravstvene organizacije (WHO) je leta 2000 imelo sladkorno bolezen 171 milijonov ljudi, med vsemi državami na svetu pa je bila največja pojavnost sladkorne bolezni opažena v ZDA - 17,7 milijona primerov. V Ruski federaciji je bilo 4,5 milijona ljudi diagnosticiranih s sladkorno boleznijo. Med azijskimi državami je bila Indija (31,7 milijona ljudi s sladkorno boleznijo) precej pred Kitajsko (20,7 milijona). Na vsej afriški celini je bila po podatkih WHO sladkorna bolezen ugotovljena pri 7 milijonih ljudi.
Diabetes-1, ki trenutno predstavlja približno 8 % bolezni presnove ogljikovih hidratov, je genetska nepravilnost, ki se kaže že v otroštvu. V tem primeru so celice trebušne slinavke, ki proizvajajo insulin, uničene, telo pa izgubi sposobnost uravnavanja ravni glukoze v krvi in pretvarjanja odvečne glukoze v glikogen. Zaradi pomanjkanja rezerve glikogena glukoze v jetrih je koncentracija glukoze v krvi zelo nestabilna in večina bolnikov s sladkorno boleznijo je v preteklosti umrla brez
To besedilo je uvodni del. Iz knjige Propedevtika otroških bolezni avtorja O. V. Osipova Iz knjige Propedevtika otroških bolezni: zapiski s predavanj avtorja O. V. Osipova avtor Mihail Borisovič Ingerleib Iz knjige Analize. Celoten vodnik avtor Mihail Borisovič Ingerleib Iz knjige Analize. Celoten vodnik avtor Mihail Borisovič Ingerleib Iz knjige Analize. Celoten vodnik avtor Mihail Borisovič Ingerleib Iz knjige Kaj pravijo testi. Skrivnosti medicinskih indikatorjev - za bolnike avtor Evgenij Aleksandrovič Grin avtor Julija Sergejevna Popova Iz knjige Kako prenehati smrčati in pustiti drugim spati avtor Julija Sergejevna Popova avtor Mihail Borisovič Ingerleib Iz knjige Celoten priročnik analiz in raziskav v medicini avtor Mihail Borisovič Ingerleib Iz knjige Celoten priročnik analiz in raziskav v medicini avtor Mihail Borisovič Ingerleib Iz knjige Celoten priročnik analiz in raziskav v medicini avtor Mihail Borisovič Ingerleib Iz knjige Diabetes mellitus. Novo razumevanje avtor Mark Yakovlevich Zholondz Iz knjige Diabetes. Preprečevanje, diagnosticiranje in zdravljenje s tradicionalnimi in netradicionalnimi metodami avtor Violetta Romanovna Khamidova Iz knjige Naučiti se razumeti svoje analize avtor Elena V. PoghosyanOpredelite pojem stres, naštejte faze stresa.
Pojasnite, zakaj se stres imenuje "splošni prilagoditveni sindrom"
Poimenujte hormonske sisteme, ki sproščajo stres.
Naštejte najpomembnejše hormone, ki sodelujejo pri razvoju splošnega adaptacijskega sindroma.
Naštejte glavne učinke hormonov, ki zagotavljajo kratkotrajno prilagajanje, pojasnite mehanizem.
Pojasnite pojem "sistemska strukturna sled prilagoditve", kakšna je njena fiziološka vloga?
Učinki katerega hormona zagotavljajo dolgotrajno prilagajanje, kakšni so mehanizmi delovanja tega hormona?
Naštejte hormone skorje nadledvične žleze.
Navedite učinek glukokortikoidov
za presnovo beljakovin
za presnovo maščob
za presnovo ogljikovih hidratov
Hormoni v regulaciji glavnih parametrov homeostaze Hormonska regulacija metabolizma
Ko govorimo o uravnavanju vseh vrst metabolizma, smo malo neiskreni. Dejstvo je, da bo presežek maščob povzročil motnje njihovega metabolizma in nastanek, na primer, aterosklerotičnih plakov, pomanjkanje pa bo povzročilo motnje v sintezi hormonov šele po dolgem času. Enako velja za motnje presnove beljakovin. Samo raven glukoze v krvi je homeostatski parameter, katerega znižanje bo v nekaj minutah povzročilo hipoglikemično komo. To se bo zgodilo predvsem zato, ker nevroni ne bodo prejeli glukoze. Zato bomo, ko govorimo o metabolizmu, najprej posvetili pozornost hormonski regulaciji ravni glukoze v krvi, hkrati pa se bomo posvetili vlogi teh istih hormonov pri regulaciji presnove maščob in beljakovin.
Regulacija presnove ogljikovih hidratov
Glukoza je skupaj z maščobami in beljakovinami vir energije v telesu. Telesne zaloge energije v obliki glikogena (ogljikovih hidratov) so majhne v primerjavi z zalogami energije v obliki maščob. Tako je količina glikogena v telesu osebe, ki tehta 70 kg, 480 g (400 g - mišični glikogen in 80 g - jetrni glikogen), kar je enako 1920 kcal (320 kcal - jetrni glikogen in 1600 - mišični glikogen). . Količina cirkulirajoče glukoze v krvi je le 20 g (80 kcal). Glukoza v teh dveh depojih je glavni in skoraj edini vir prehrane za inzulinsko neodvisna tkiva. Tako 1400 g težki možgani z intenzivnostjo prekrvavitve 60 ml/100 g na minuto porabijo 80 mg/min glukoze, tj. približno 115 g v 24 urah. Jetra lahko proizvajajo glukozo s hitrostjo 130 mg/min. Tako je več kot 60% glukoze, proizvedene v jetrih, namenjeno zagotavljanju normalne aktivnosti centralnega živčnega sistema in ta količina ostane nespremenjena ne samo med hiperglikemijo, ampak tudi med diabetično komo. Poraba glukoze v CNS se zmanjša šele, ko njena raven v krvi pade pod 1,65 mmol/L (30 mg%). Pri sintezi ene molekule glikogena sodeluje od 2.000 do 20.000 molekul glukoze. Tvorba glikogena iz glukoze se začne s procesom fosforilacije s pomočjo encimov glukokinaze (v jetrih) in heksokinaze (v drugih tkivih) s tvorbo glukoza-6-fosfata (G-6-P). Količina glukoze v krvi, ki teče iz jeter, je odvisna predvsem od dveh medsebojno povezanih procesov: glikolize in glukoneogeneze, ki ju regulirata ključna encima fosfofruktokinaza oziroma fruktoza-1,6-bisfosfataza. Delovanje teh encimov uravnavajo hormoni.
Regulacija koncentracije glukoze v krvi poteka na dva načina: 1) regulacija po principu odstopanja parametra od normalnih vrednosti. Normalna koncentracija glukoze v krvi je 3,6 – 6,9 mmol/l. Regulacijo koncentracije glukoze v krvi, odvisno od njene koncentracije, izvajata dva hormona z nasprotnimi učinki - insulin in glukagon; 2) regulacija po principu motnje - ta regulacija ni odvisna od koncentracije glukoze v krvi, ampak se izvaja v skladu s potrebo po zvišanju ravni glukoze v krvi v različnih, običajno stresnih situacijah. Hormoni, ki zvišujejo raven glukoze v krvi, se zato imenujejo kontrainzularni. Sem spadajo: glukagon, adrenalin, norepinefrin, kortizol, ščitnični hormoni, somatotropin, saj je edini hormon, ki znižuje raven glukoze v krvi, inzulin (slika 18).
Glavno mesto v hormonski regulaciji homeostaze glukoze v telesu ima insulin. Pod vplivom insulina se aktivirajo encimi fosforilacije glukoze, ki katalizirajo nastanek G-6-P. Inzulin poveča tudi prepustnost celične membrane za glukozo, kar poveča njeno izrabo. S povečanjem koncentracije G-6-P v celicah se poveča aktivnost procesov, za katere je izhodni produkt (heksoza monofosfatni cikel in anaerobna glikoliza). Insulin povečuje delež glukoze v procesih tvorbe energije, hkrati pa ohranja konstantno skupno raven proizvodnje energije. Aktivacija glikogen sintetaze in encima za razvejanje glikogena z insulinom spodbuja povečano sintezo glikogena. Poleg tega ima inzulin zaviralni učinek na jetrno glukozo-6-fosfatazo in tako zavira sproščanje proste glukoze v kri. Poleg tega inzulin zavira delovanje encimov, ki zagotavljajo glukoneogenezo, s čimer zavira nastajanje glukoze iz aminokislin.Končni rezultat delovanja inzulina (če ga je v presežku) je hipoglikemija, ki spodbuja izločanje kontrainzularnih hormonov, ki so insulinski antagonisti.
INZULIN- hormon sintetizirajo celice Langerhansovih otočkov trebušne slinavke. Glavni dražljaj za izločanje je povečanje ravni glukoze v krvi. Hiperglikemija poveča nastajanje insulina, hipoglikemija zmanjša nastajanje in pretok hormona v kri, poleg tega se pod vplivom poveča izločanje insulina. acetilholin (parasimpatična stimulacija), norepinefrin preko -adrenergičnih receptorjev, preko -adrenergičnih receptorjev pa norepinefrin zavira izločanje insulina. Nekateri gastrointestinalni hormoni, kot so želodčni inhibitorni peptid, holecistokinin, sekretin, povečajo izločanje insulina. Glavni učinek hormona je znižanje ravni glukoze v krvi.
Pod vplivom insulina pride do zmanjšanja koncentracije glukoze v krvni plazmi (hipoglikemija). To je zato, ker insulin spodbuja pretvorbo glukoze v glikogen v jetrih in mišicah (glikogeneza). Aktivira encime, ki sodelujejo pri pretvorbi glukoze v jetrni glikogen, in zavira encime, ki razgrajujejo glikogen.
Glavni energijski viri živega organizma - ogljikovi hidrati in maščobe - imajo visoko zalogo potencialne energije, ki se iz njih v celicah zlahka črpa s pomočjo encimskih katabolnih transformacij. Energija, ki se sprosti med biološko oksidacijo produktov presnove ogljikovih hidratov in maščob ter glikolize, se v veliki meri pretvori v kemično energijo fosfatnih vezi sintetiziranega ATP. Kemična energija makroergičnih vezi, nakopičena v ATP, se porabi za različne vrste celičnega dela - ustvarjanje in vzdrževanje elektrokemičnih gradientov, krčenje mišic, sekretorne in nekatere transportne procese, biosintezo beljakovin, maščobnih kislin itd. Poleg funkcije "goriva" imajo ogljikovi hidrati in maščobe skupaj z beljakovinami vlogo pomembnih dobaviteljev gradbenih in plastičnih materialov, ki so vključeni v glavne strukture celice - nukleinske kisline, preproste beljakovine, glikoproteini, številni lipidi, itd. ATP, sintetiziran zaradi razgradnje ogljikovih hidratov in maščob, ne le zagotavlja celicam energijo, potrebno za delo, ampak je tudi vir tvorbe cAMP, sodeluje pa tudi pri uravnavanju aktivnosti številnih encimov in stanja strukturnih beljakovin, zagotavljanje njihove fosforilacije.
Ogljikovi hidrati in lipidni substrati, ki jih celice neposredno uporabljajo, so monosaharidi (predvsem glukoza) in neesterificirane maščobne kisline (NEFA), pa tudi ketonska telesa v nekaterih tkivih. Njihov vir so živila, absorbirana iz črevesja, odložena v organih v obliki ogljikovih hidratov glikogena in lipidov v obliki nevtralnih maščob, pa tudi predhodniki brez ogljikovih hidratov, predvsem aminokisline in glicerol, ki tvorijo ogljikove hidrate (glukoneogeneza). Skladiščni organi pri vretenčarjih so jetra in maščobno (adipotično) tkivo, glukoneogenezni organi pa jetra in ledvice. Pri žuželkah je skladiščni organ maščobno telo. Poleg tega so nekateri rezervni ali drugi produkti, shranjeni ali proizvedeni v delujoči celici, lahko viri glukoze in NEFA. Različne poti in stopnje presnove ogljikovih hidratov in maščob so med seboj povezane s številnimi medsebojnimi vplivi. Smer in intenzivnost teh metabolnih procesov sta odvisni od številnih zunanjih in notranjih dejavnikov. Sem spadajo zlasti količina in kakovost zaužite hrane ter ritmi njenega vnosa v telo, stopnja mišične in živčne aktivnosti itd.
Živalski organizem se prilagaja naravi prehranjevalnega režima, živčni ali mišični obremenitvi s pomočjo zapletenega sklopa koordinacijskih mehanizmov. Tako se nadzor poteka različnih reakcij presnove ogljikovih hidratov in lipidov izvaja na celični ravni s koncentracijami ustreznih substratov in encimov, pa tudi s stopnjo kopičenja produktov določene reakcije. Ti nadzorni mehanizmi spadajo med mehanizme samoregulacije in se izvajajo tako v enoceličnih kot v večceličnih organizmih. Pri slednjih lahko pride do uravnavanja izrabe ogljikovih hidratov in maščob na ravni medceličnih interakcij. Predvsem sta obe vrsti presnove vzajemno nadzorovani: NEFA v mišicah zavirajo razgradnjo glukoze, medtem ko produkti razgradnje glukoze v maščobnem tkivu zavirajo nastajanje NEFA. Pri najbolj organiziranih živalih se pojavi poseben medcelični mehanizem za uravnavanje intersticijskega metabolizma, ki ga določa nastanek v procesu evolucije endokrinega sistema, ki je bistvenega pomena pri nadzoru presnovnih procesov celotnega organizma.
Med hormoni, ki sodelujejo pri uravnavanju presnove maščob in ogljikovih hidratov pri vretenčarjih, zavzemajo osrednje mesto: hormoni prebavnega trakta, ki nadzorujejo prebavo hrane in absorpcijo prebavnih produktov v kri; inzulin in glukagon sta specifična regulatorja intersticijskega metabolizma ogljikovih hidratov in lipidov; STH in funkcionalno sorodni »somatomedini« in SIF, glukortikoidi, ACTH in adrenalin so dejavniki nespecifične prilagoditve. Opozoriti je treba, da so številni od teh hormonov neposredno vključeni tudi v uravnavanje presnove beljakovin (glejte 9. poglavje). Hitrost izločanja teh hormonov in izvajanje njihovih učinkov na tkivo sta medsebojno povezana.
Ne moremo se posebej zadrževati na delovanju hormonskih dejavnikov gastrointestinalnega trakta, ki se izločajo med nevrohumoralno fazo izločanja soka. Njihovi glavni učinki so dobro znani iz tečaja splošne fiziologije ljudi in živali, poleg tega pa so bili v celoti že omenjeni v poglavju. 3. Podrobneje se posvetimo endokrini regulaciji intersticijske presnove ogljikovih hidratov in maščob.
Hormoni in regulacija intersticijske presnove ogljikovih hidratov. Sestavni pokazatelj ravnovesja presnove ogljikovih hidratov v telesu vretenčarjev je koncentracija glukoze v krvi. Ta indikator je stabilen in znaša pri sesalcih približno 100 mg% (5 mmol/l). Njegova normalna odstopanja običajno ne presegajo ±30%. Raven glukoze v krvi je po eni strani odvisna od dotoka monosaharida v kri predvsem iz črevesja, jeter in ledvic, po drugi strani pa od njegovega odtoka v delovna in skladiščna tkiva (slika 2). .
Dotok glukoze iz jeter in ledvic je odvisen od razmerja aktivnosti reakcij glikogen fosforilaze in glikogen sintetaze v jetrih, razmerja med intenzivnostjo razgradnje glukoze in intenzivnostjo glukoneogeneze v jetrih in deloma v ledvicah. Vnos glukoze v kri je neposredno povezan z nivoji reakcije fosforilaze in procesov glukoneogeneze. Odtok glukoze iz krvi v tkiva je neposredno odvisen od hitrosti njenega transporta v mišične, maščobne in limfoidne celice, katerih membrane ustvarjajo oviro za prodiranje glukoze vanje (ne pozabite, da membrane jeter, možganov in ledvične celice so zlahka prepustne za monosaharid); presnovna uporaba glukoze, ki je odvisna od prepustnosti membran zanjo in od aktivnosti ključnih encimov njene razgradnje; pretvorbo glukoze v glikogen v jetrnih celicah (Levin et al., 1955; Newsholme in Randle, 1964; Foa, 1972). Vsi ti procesi, povezani s transportom in presnovo glukoze, so neposredno nadzorovani s kompleksom hormonskih dejavnikov.
Slika 2. Načini vzdrževanja dinamičnega ravnovesja glukoze v krvi Membrane mišičnih in maščobnih celic imajo »oviro« za transport glukoze; Gl-b-f - glukoza-b-fosfat.
Hormonske regulatorje presnove ogljikovih hidratov lahko pogojno razdelimo na dve vrsti glede na njihov vpliv na splošno smer metabolizma in raven glikemije. Prva vrsta hormonov spodbuja uporabo glukoze v tkivih in njeno shranjevanje v obliki glikogena, vendar zavira glukoneogenezo in s tem povzroči zmanjšanje koncentracije glukoze v krvi. Hormon te vrste delovanja je insulin. Druga vrsta hormonov spodbuja razgradnjo glikogena in glukoneogenezo ter tako povzroči zvišanje glukoze v krvi. Hormoni te vrste vključujejo glukagon (kot tudi sekretin in VIP) in adrenalin. Hormoni tretje vrste spodbujajo glukoneogenezo v jetrih, zavirajo uporabo glukoze v različnih celicah in, čeprav povečajo tvorbo glikogena v hepatocitih, zaradi prevlade prvih dveh učinkov praviloma tudi povečajo raven glukoze v krvi. Hormoni te vrste vključujejo glukokortikoide in rastni hormon - "somatomedine". Hkrati z enosmernim učinkom na procese glukoneogeneze, sinteze glikogena in glikolize imajo glukokortikoidi in rastni hormon - "somatomedini" različne učinke na prepustnost membran celic mišičnega in maščobnega tkiva za glukozo.
Po smeri delovanja na koncentracijo glukoze v krvi je inzulin hipoglikemični hormon (hormon »počitka in nasičenosti«), hormoni druge in tretje vrste pa hiperglikemični (hormoni »stresa in stradanja«). (slika 3).
Slika 3. Hormonska regulacija homeostaze ogljikovih hidratov: polne puščice označujejo stimulacijo učinka, pikčaste puščice označujejo inhibicijo.
Insulin lahko imenujemo hormon za absorpcijo in shranjevanje ogljikovih hidratov. Eden od razlogov za povečano porabo glukoze v tkivih je stimulacija glikolize. Izvaja se verjetno na ravni aktivacije ključnih encimov glikolize, heksokinaze, zlasti ene od njegovih štirih znanih izooblik - heksokinaze P in glukokinaze (Weber, 1966; Ilyin, 1966, 1968). Očitno ima pospešek pentozofosfatne poti na stopnji reakcije glukoza-6-fosfat dehidrogenaze tudi določeno vlogo pri stimulaciji katabolizma glukoze z insulinom (Leites in Lapteva, 1967). Menijo, da ima pri spodbujanju privzema glukoze v jetrih med dietno hiperglikemijo pod vplivom insulina najpomembnejšo vlogo hormonska indukcija specifičnega jetrnega encima glukokinaze, ki selektivno fosforilira glukozo v visokih koncentracijah.
Glavni razlog za spodbujanje izrabe glukoze v mišičnih in maščobnih celicah je predvsem selektivno povečanje prepustnosti celičnih membran za monosaharid (Lunsgaard, 1939; Levin, 1950). Na ta način dosežemo povečanje koncentracije substratov za heksokinazno reakcijo in pentozofosfatno pot.
Povečana glikoliza pod vplivom insulina v skeletnih mišicah in miokardu ima pomembno vlogo pri kopičenju ATP in zagotavljanju delovanja mišičnih celic. V jetrih je povečana glikoliza očitno pomembna ne toliko za povečanje vključitve piruvata v tkivni dihalni sistem, temveč za kopičenje acetil-CoA in malonil-CoA kot predhodnikov za tvorbo polihidričnih maščobnih kislin in s tem trigliceridov ( Newsholme, Start, 1973). V sintezo nevtralne maščobe je vključen tudi glicerofosfat, ki nastane med glikolizo. Poleg tega ima v jetrih, zlasti v maščobnem tkivu, pomembno vlogo pri povečanju ravni lipogeneze iz glukoze hormonska stimulacija reakcije glukoza-β-fosfat dehidrogenaze, ki vodi do tvorbe NADPH, redukcijskega kofaktorja, potrebnega za biosinteza maščobnih kislin in glicerofosfata. Poleg tega se pri sesalcih le 3-5 % absorbirane glukoze pretvori v jetrni glikogen, več kot 30 % pa se nakopiči kot maščoba, ki se odloži v organih za shranjevanje.
Tako je glavna smer delovanja insulina na glikolizo in pentozofosfatno pot v jetrih in zlasti v maščobnem tkivu zagotavljanje tvorbe trigliceridov. Pri sesalcih in pticah v adipocitih in pri nižjih vretenčarjih v hepatocitih je glukoza eden glavnih virov shranjenih trigliceridov. V teh primerih je fiziološki pomen hormonske stimulacije izrabe ogljikovih hidratov v veliki meri reduciran na stimulacijo odlaganja lipidov. Hkrati insulin neposredno vpliva na sintezo glikogena - shranjene oblike ogljikovih hidratov - ne le v jetrih, ampak tudi v mišicah, ledvicah in morda tudi v maščobnem tkivu.
Adrenalin je po svojem učinku na presnovo ogljikovih hidratov blizu glukagona, saj je mehanizem posredovanja njihovih učinkov kompleks adenilat ciklaze (Robison et al., 1971). Adrenalin, podobno kot glukagon, pospešuje razgradnjo glikogena in procese glukoneogeneze. V fizioloških koncentracijah glukagon sprejemajo predvsem jetra in maščobno tkivo, adrenalin pa mišice (predvsem miokard) in maščobno tkivo. Zato je za glukagon v večji meri in adrenalin v manjši meri značilna zapoznela stimulacija glukoneogenetskih procesov. Vendar pa je za adrenalin v veliko večji meri kot za glukagon značilno povečanje glikogenolize in očitno kot posledica tega glikoliza in dihanje v mišicah. Kar zadeva ne mehanizme, ampak splošni učinek na glikolitične procese v mišičnih celicah, je adrenalin delno sinergist insulina, ne glukagona. Očitno sta inzulin in glukagon v veliki meri prehranska hormona, adrenalin pa stresni hormon.
Trenutno so bili ugotovljeni številni biokemični mehanizmi, na katerih temelji delovanje hormonov na presnovo lipidov.
Znano je, da lahko dolgotrajen negativni čustveni stres, ki ga spremlja povečano sproščanje kateholaminov v krvni obtok, povzroči opazno izgubo teže. Treba je opozoriti, da je maščobno tkivo obilno inervirano z vlakni simpatičnega živčnega sistema; vzbujanje teh vlaken spremlja sproščanje norepinefrina neposredno v maščobno tkivo. Adrenalin in norepinefrin povečata stopnjo lipolize v maščobnem tkivu; posledično se poveča mobilizacija maščobnih kislin iz maščobnih depojev in poveča vsebnost neesterificiranih maščobnih kislin v krvni plazmi. Kot smo že omenili, tkivne lipaze (trigliceridna lipaza) obstajajo v dveh medsebojno konvertibilnih oblikah, od katerih je ena fosforilirana in katalitično aktivna, druga pa je nefosforilirana in neaktivna. Adrenalin stimulira sintezo cAMP preko adenilat ciklaze. Po drugi strani cAMP aktivira ustrezno protein kinazo, ki spodbuja fosforilacijo lipaze, tj. nastanek njegove aktivne oblike. Treba je opozoriti, da je učinek glukagona na lipolitični sistem podoben učinku kateholaminov.
Ni dvoma, da izločanje sprednje hipofize, zlasti somatotropnega hormona, vpliva na presnovo lipidov. Hipofunkcija žleze povzroči odlaganje maščobe v telesu in pojavi se debelost hipofize. Nasprotno, povečana proizvodnja GH spodbuja lipolizo, vsebnost maščobnih kislin v krvni plazmi pa se poveča. Dokazano je, da stimulacijo lipolize GH blokirajo zaviralci sinteze mRNA. Poleg tega je znano, da je za učinek GH na lipolizo značilna prisotnost faze zamika, ki traja približno 1 uro, medtem ko adrenalin skoraj v trenutku stimulira lipolizo. Z drugimi besedami, domnevamo lahko, da se primarni učinek teh dveh vrst hormonov na lipolizo kaže na različne načine. Adrenalin spodbuja aktivnost adenilat ciklaze, rastni hormon pa sintezo tega encima. Poseben mehanizem, s katerim GH selektivno poveča sintezo adenilat ciklaze, še ni znan.
Insulin ima nasprotni učinek kot adrenalin in glukagon na lipolizo in mobilizacijo maščobnih kislin. Nedavno je bilo dokazano, da insulin stimulira aktivnost fosfodiesteraze v maščobnem tkivu. Fosfodiesteraza ima pomembno vlogo pri vzdrževanju stalne ravni cAMP v tkivih, zato naj bi zvišanje ravni inzulina povečalo aktivnost fosfodiesteraze, kar posledično vodi do zmanjšanja koncentracije cAMP v celici in posledično do nastanka aktivne oblike lipaze.
Nedvomno na presnovo lipidov vplivajo tudi drugi hormoni, zlasti tiroksin in spolni hormoni. Na primer, znano je, da odstranitev spolnih žlez (kastracija) povzroči prekomerno odlaganje maščobe pri živalih. Vendar nam podatki, ki jih imamo, še ne dajejo razloga, da bi z zaupanjem govorili o specifičnem mehanizmu njihovega delovanja na presnovo lipidov.
Ščitnični hormoni tiroksin (T3) povečajo sintezo beljakovin; Visoke koncentracije T3, nasprotno, zavirajo sintezo beljakovin; rastni hormon, insulin, testosteron, estrogen povečajo razgradnjo beljakovin, zlasti v mišičnem in limfnem tkivu, vendar spodbujajo sintezo beljakovin v jetrih.
Regulacija metabolizma vode in soli poteka po nevrohormonski poti. Ko se osmotska koncentracija krvi spremeni, se vzbujajo posebne občutljive tvorbe (osmoreceptorji), iz katerih se informacije prenašajo v center, živčni sistem, in od njega do zadnjega režnja hipofize. S povečanjem osmotske koncentracije krvi se poveča sproščanje antidiuretičnega hormona, kar zmanjša izločanje vode z urinom; s presežkom vode v telesu se zmanjša izločanje tega hormona in poveča njegovo izločanje skozi ledvice. Konstantnost prostornine telesnih tekočin zagotavlja poseben regulacijski sistem, katerega receptorji se odzivajo na spremembe v oskrbi s krvjo velikih žil, srčnih votlin itd .; posledično se refleksno spodbudi izločanje hormonov, pod vplivom katerih ledvice spremenijo izločanje vode in natrijevih soli iz telesa. Najpomembnejša hormona pri uravnavanju presnove vode sta vazopresin in glukokortikoidi, natriju - aldosteron in angiotenzin, kalciju - obščitnični hormon in kalcitonin.
Regulacijo presnove ogljikovih hidratov izvajajo na vseh stopnjah živčni sistem in hormoni. Poleg tega aktivnost encimi Nekatere poti presnove ogljikovih hidratov so urejene po principu "povratne informacije", ki temelji na alosteričnem mehanizmu interakcije med encimom in efektorjem. Regulacijo presnove ogljikovih hidratov izvajajo na vseh stopnjah živčni sistem in hormoni. Poleg tega aktivnost encimi Nekatere poti presnove ogljikovih hidratov so urejene po principu "povratne informacije", ki temelji na alosteričnem mehanizmu interakcije med encimom in efektorjem. Alosterični efektorji vključujejo končne produkte reakcije, substrate, nekatere metabolite in adenil mononukleotide. Najpomembnejšo vlogo v fokus presnovo ogljikovih hidratov (sintezo ali razgradnjo ogljikovih hidratov) igra razmerje koencimov NAD + / NADH∙H + in energijski potencial celice.
Stalna raven glukoze v krvi je najpomembnejši pogoj za vzdrževanje normalnega delovanja telesa. Normoglikemija je posledica usklajenega delovanja živčnega sistema, hormonov in jeter.
Jetra- edini organ, ki skladišči glukozo (v obliki glikogena) za potrebe celega telesa. Zahvaljujoč aktivni glukoza-6-fosfat fosfatazi se lahko tvorijo hepatociti prost glukoze, ki v nasprotju s svojim fosforiliran oblike, lahko prodre skozi celično membrano v splošni krvni obtok.
Od hormonov ima najvidnejšo vlogo insulin. Inzulin deluje le na od inzulina odvisna tkiva, predvsem na mišice in maščobo. Možgani, limfno tkivo in rdeče krvničke so neodvisni od insulina. Za razliko od drugih organov delovanje insulina ni povezano z receptorskimi mehanizmi njegovega vpliva na presnovo hepatocitov. Čeprav glukoza prosto prodre v jetrne celice, je to mogoče le, če se poveča njena koncentracija v krvi. Po drugi strani pa pri hipoglikemiji jetra sproščajo glukozo v kri (tudi kljub visoki ravni insulina v serumu).
Najpomembnejši učinek insulina na telo je znižanje normalne ali povišane ravni glukoze v krvi - do razvoja hipoglikemičnega šoka pri dajanju visokih odmerkov insulina. Raven glukoze v krvi se zniža zaradi: 1. Pospeševanje vstopa glukoze v celice. 2. Povečanje porabe glukoze v celicah.
1. Inzulin pospešuje vstop monosaharidov v od inzulina odvisna tkiva, predvsem glukoze (pa tudi sladkorjev podobne konfiguracije na položaju C 1 -C 3), ne pa tudi fruktoze. Vezava insulina na njegov receptor na plazemski membrani povzroči premikanje transportnih beljakovin za shranjevanje glukoze ( gluten 4) iz intracelularnih depojev in njihova vključitev v membrano.
2. Insulin aktivira uporabo glukoze v celicah tako, da:
· aktivacija in indukcija sinteze ključnih encimov glikolize (glukokinaza, fosfofruktokinaza, piruvat kinaza).
· Povečana vključitev glukoze v pentozofosfatno pot (aktivacija glukoza-6-fosfat in 6-fosfoglukonat dehidrogenaze).
· Povečanje sinteze glikogena s spodbujanjem tvorbe glukoza-6-fosfata in aktivacijo glikogen sintaze (hkrati inzulin zavira glikogen fosforilaze).
· Zaviranje aktivnosti ključnih encimov glukoneogeneze (piruvat karboksilaza, fosfoenol PVK karboksikinaza, bifosfataza, glukoza-6-fosfataza) in zatiranje njihove sinteze (ugotovljeno je bilo dejstvo zatiranja gena fosfoenol PVK karboksikinaze).
Drugi hormoni ponavadi povečajo raven glukoze v krvi.
Glukagon in a adrenalin povzroči zvišanje glikemije z aktiviranjem glikogenolize v jetrih (aktivacija glikogen fosforilaze), vendar za razliko od adrenalina glukagon ne vpliva na glikogen fosforilaze mišice. Poleg tega glukagon aktivira glukoneogenezo v jetrih, kar prav tako povzroči povečanje koncentracije glukoze v krvi.
Glukokortikoidi pomagajo zvišati raven glukoze v krvi s spodbujanjem glukoneogeneze (s pospeševanjem katabolizma beljakovin v mišičnih in limfoidnih tkivih ti hormoni povečajo vsebnost aminokislin v krvi, ki ob vstopu v jetra postanejo substrati za glukoneogenezo). Poleg tega glukokortikoidi preprečujejo telesnim celicam uporabo glukoze.
Rastni hormon posredno povzroči zvišanje glikemije: s spodbujanjem razgradnje lipidov vodi do zvišanja ravni maščobnih kislin v krvi in celicah ter s tem zmanjša potrebo slednjih po glukozi ( maščobne kisline zavirajo uporabo glukoze v celicah).
tiroksin, zlasti v prevelikih količinah med hipertiroidizmom, prav tako prispeva k zvišanju ravni glukoze v krvi (zaradi povečane glikogenolize).
Z normalno koncentracijo glukoze V krvi ga ledvice popolnoma reabsorbirajo in sladkorja v urinu ni zaznati. Če pa glikemija preseže 9-10 mmol/l ( ledvični prag ), nato se prikaže glukozurija . Pri nekaterih poškodbah ledvic lahko glukozo najdemo v urinu tudi pri normoglikemiji.
Preizkuša sposobnost telesa za uravnavanje ravni glukoze v krvi ( toleranca za glukozo ) se uporablja za diagnosticiranje sladkorne bolezni, če se daje peroralno test tolerance na glukozo:
Prvi vzorec krvi se odvzame na prazen želodec po nočnem postu. Nato pacient 5 minut. dajte piti raztopino glukoze (75 g glukoze raztopite v 300 ml vode). Nato vsakih 30 minut. raven glukoze v krvi se določa v obdobju 2 ur
V biološki kemiji
za študente_____2._____ letnika ___medicinske_____fakultete
Tema:___Ogljikovi hidrati 4. Patologija presnove ogljikovih hidratov
Čas__90 min__________________________
Učni cilj:
1. Oblikujte ideje o molekularnih mehanizmih glavnih motenj presnove ogljikovih hidratov.
LITERATURA
1. Človeška biokemija: R. Murray, D. Grenner, P. Mayes, V. Rodwell - M. knjiga, 2004. - zvezek 1. str.
2. Osnove biokemije: A. White, F. Hendler, E. Smith, R. Hill, I. Lehman.-M. knjiga,
1981, letn. -.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.-p.179-205.
MATERIALNA PODPORA
1.Multimedijska predstavitev
IZRAČUN ŠTUDIJSKEGA ČASA
