Glavni regulator metabolizma ugljikohidrata je hormon. Hormon pankreasa koji reguliše metabolizam ugljikohidrata

10852 0

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 prilikom biološke oksidacije produkata metabolizma ugljikohidrata i masti, kao i glikolize, u velikoj se mjeri pretvara u kemijsku energiju fosfatnih veza sintetiziranog ATP-a.

Hemijska energija makroergijskih veza akumuliranih u ATP-u se zauzvrat troši različite vrstećelijski rad - stvaranje i održavanje elektrohemijskih gradijenata, kontrakcija mišića, sekretorni i neki transportni procesi, biosinteza proteina, masne kiseline itd. Osim funkcije „goriva“, ugljikohidrati i masti, uz proteine, igraju ulogu važnih dobavljača građevinskih i plastičnih materijala uključenih u glavne strukture ćelije – nukleinskih kiselina, jednostavnih proteina, glikoproteina, niza lipida, itd.

ATP sintetiziran razgradnjom ugljikohidrata i masti ne samo da daje 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 direktno koriste stanice su monosaharidi (prvenstveno glukoza) i neesterificirane masne kiseline (NEFA), kao i ketonska tijela u nekim tkivima. Njihovi izvori su prehrambeni proizvodi apsorbirani iz crijeva, taloženi u organima u obliku ugljikohidratnog glikogena i lipida u obliku neutralnih masti, kao i neugljikohidratni prekursori, uglavnom aminokiseline i glicerol, koji formiraju ugljikohidrate (glukoneogeneza).

Organi za skladištenje kod kičmenjaka uključuju jetru i masno (masno) tkivo, a organi glukoneogeneze su jetra i bubrezi. Kod insekata organ za skladištenje je masno tijelo. Osim toga, neki rezervni ili drugi proizvodi pohranjeni ili proizvedeni u radnoj ćeliji također mogu biti izvori glukoze i NEFA. Različiti putevi i faze metabolizma ugljikohidrata i masti međusobno su povezani brojnim međusobnim utjecajima. Smjer i intenzitet ovih metaboličkih procesa zavise od niza vanjskih i unutrašnjih faktora. Tu spadaju, posebno, količina i kvalitet hrane koja se konzumira i ritmovi njenog unosa u organizam, nivo mišićne i nervne aktivnosti itd.

Životinjski organizam se prilagođava prirodi režima ishrane, nervnom ili mišićnom opterećenju uz pomoć složenog skupa mehanizama koordinacije. Dakle, kontrola tijeka različitih reakcija metabolizma ugljikohidrata i lipida vrši se na ćelijskom nivou koncentracijama odgovarajućih supstrata i enzima, kao i stepenom akumulacije produkata određene reakcije. Ovi kontrolni mehanizmi spadaju u mehanizme samoregulacije i implementirani su i u jednoćelijskim i u višećelijskim organizmima.

U potonjem se regulacija iskorištavanja ugljikohidrata i masti može dogoditi na nivou međućelijskih interakcija. Konkretno, oba tipa metabolizma su uzajamno kontrolisana: NEFA u mišićima inhibiraju razgradnju glukoze, dok produkti razgradnje glukoze u masnom tkivu inhibiraju stvaranje NEFA. Kod najorganizovanijih životinja pojavljuje se poseban međućelijski mehanizam za regulaciju intersticijalnog metabolizma, određen nastankom u procesu evolucije. endokrini sistem, što je od iznimne važnosti u kontroli metaboličkih procesa cijelog organizma.

Među hormonima koji učestvuju u regulaciji metabolizma masti i ugljikohidrata kod kičmenjaka, centralno mjesto zauzimaju: hormoni gastrointestinalnog trakta, koji kontrolišu probavu hrane i apsorpciju probavnih proizvoda u krv; inzulin i glukagon su specifični regulatori intersticijalnog metabolizma ugljikohidrata i lipida; STH i funkcionalno srodni “somatomedini” i SIF, glukokortikoidi, ACTH i adrenalin su faktori nespecifične adaptacije. Treba napomenuti da su mnogi od ovih hormona takođe direktno uključeni u regulaciju metabolizma proteina (vidi Poglavlje 9). Brzina lučenja ovih hormona i implementacija njihovog djelovanja na tkivo su međusobno povezani.

Ne možemo se posebno zadržavati na funkcionisanju hormonskih faktora gastrointestinalnog trakta koji se luče tokom neurohumoralne faze lučenja soka. Njihovi glavni efekti dobro su poznati iz kursa opće fiziologije ljudi i životinja, a osim toga, već su u potpunosti spomenuti u poglavlju. 3. Zaustavimo se detaljnije na endokrinoj regulaciji intersticijalnog metabolizma ugljikohidrata i masti.

Hormoni i regulacija intersticijalnog metabolizma ugljikohidrata. Sastavni pokazatelj ravnoteže metabolizma ugljikohidrata u tijelu kralježnjaka je koncentracija glukoze u krvi. Ovaj indikator je stabilan i iznosi približno 100 mg% (5 mmol/l) kod sisara. Njegova normalna odstupanja obično ne prelaze ±30%. Nivo glukoze u krvi zavisi, s jedne strane, od priliva monosaharida u krv uglavnom iz creva, jetre i bubrega, as druge strane od njegovog odliva u radna i skladištena tkiva (Sl. 95). .

Rice. 95. Načini održavanja dinamičke ravnoteže glukoze u krvi
Membrane mišićnih i adiloznih ćelija imaju „barijeru“ za transport glukoze; Gl-6-ph - glukoza-6-fosfat

Priliv glukoze iz jetre i bubrega određen je odnosom aktivnosti glikogen fosforilaze i glikogen sintetaze u jetri, odnosom intenziteta razgradnje glukoze i intenzitetom glukoneogeneze u jetri i dijelom u bubrezima. Ulazak glukoze u krv u direktnoj je korelaciji sa nivoom reakcije fosforilaze i procesima glukoneogeneze.

Odliv glukoze iz krvi u tkiva direktno zavisi od brzine njenog transporta u mišićne, masne i limfoidne ćelije, čije membrane stvaraju barijeru prodiranju glukoze u njih (podsjetimo da su membrane jetre, mozga i ćelije bubrega su lako propusne za monosaharide); metaboličko iskorištavanje glukoze, zauzvrat ovisi o propusnosti membrane za nju i o aktivnosti ključnih enzima njenog razgradnje; pretvaranje glukoze u glikogen u ćelijama jetre (Levin et al., 1955; Newsholme i Randle, 1964; Foa, 1972).

Svi ovi procesi povezani s transportom i metabolizmom glukoze direktno su kontrolirani kompleksom hormonskih faktora.

Hormonski regulatori metabolizma ugljikohidrata mogu se uvjetno podijeliti u dvije vrste na osnovu njihovog djelovanja na opći smjer metabolizma i razinu glikemije. Prva vrsta hormona stimulira iskorištavanje glukoze u tkivima i njeno skladištenje u obliku glikogena, ali inhibira glukoneogenezu, te stoga uzrokuje smanjenje koncentracije glukoze u krvi.

Hormon ove vrste djelovanja je inzulin. Druga vrsta hormona stimulira razgradnju glikogena i glukoneogenezu, te stoga uzrokuje povećanje glukoze u krvi. Hormoni ovog tipa uključuju glukagon (kao i sekretin i VIP) i adrenalin. Hormoni trećeg tipa stimulišu glukoneogenezu u jetri, inhibiraju iskorištavanje glukoze u raznim stanicama i, iako pospješuju stvaranje glikogena u hepatocitima, kao rezultat prevladavanja prva dva efekta, u pravilu se i povećavaju. nivo glukoze u krvi. Hormoni ove vrste uključuju glukokortikoide i hormon rasta - "somatomedine". Istovremeno, imaju jednosmjerni učinak na procese glukoneogeneze, sinteze glikogena i glikolize, glukokortikoidi i hormon rasta - "somatomedini" imaju različite učinke na propusnost membrana ćelija mišića i masnog tkiva za glukozu.

Po smjeru djelovanja na koncentraciju glukoze u krvi, inzulin je hipoglikemijski hormon (hormon “mirovanja i zasićenja”), dok su hormoni druge i treće vrste hiperglikemični (hormoni “stresa i gladovanja”). (Sl. 96).

Slika 96. Hormonska regulacija homeostaze ugljenih hidrata:
pune strelice označavaju stimulaciju efekta, isprekidane strelice označavaju inhibiciju

Inzulin se može nazvati hormonom za apsorpciju i skladištenje ugljikohidrata. Jedan od razloga povećane iskorištenosti glukoze u tkivima je stimulacija glikolize. Obavlja se, moguće, na nivou aktivacije ključnih enzima glikolize, heksokinaze, posebno jedne od njene četiri poznate izoforme - heksokinaze II 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 stimulaciji preuzimanja glukoze u jetri za vrijeme dijetalne hiperglikemije pod utjecajem inzulina, najvažniju ulogu igra hormonska indukcija specifičnog jetrenog enzima glukokinaze, koji selektivno fosforilira glukozu u visokim koncentracijama.

Glavni razlog za stimulaciju iskorištavanja glukoze u mišićnim i masnim stanicama je prvenstveno selektivno povećanje permeabilnosti ćelijskih membrana za monosaharide (Lunsgaard, 1939; Levin, 1950). Na ovaj način se postiže povećanje koncentracije supstrata za heksokinaznu reakciju i pentozofosfatni put.

Pojačana glikoliza pod utjecajem inzulina u skeletnim mišićima i miokardu igra značajnu ulogu u akumulaciji ATP-a i osiguravanju performansi mišićnih stanica. U jetri je povećana glikoliza očito važna ne toliko za povećanje uključivanja piruvata u tkivni sistem disanja, već za akumulaciju acetil-CoA i malonil-CoA kao prekursora za stvaranje polihidričnih masnih kiselina, a time i triglicerida ( Newsholme, Start, 1973) .

Glicerofosfat koji nastaje tokom glikolize je također uključen u sintezu neutralne masti. Osim toga, u jetri, a posebno u masnom tkivu, da bi se povećao nivo lipogeneze iz glukoze, značajnu ulogu igra hormonska stimulacija reakcije glukoza-6-fosfat dehidrogenaze, što dovodi do stvaranja NADPH, redukcionog kofaktora neophodnog za biosinteza masnih kiselina i glicerofosfata. Štaviše, kod sisara se samo 3-5% apsorbirane glukoze pretvara u jetreni glikogen, a više od 30% se akumulira kao masnoća, taložena u organima za skladištenje.

Dakle, glavni pravac djelovanja inzulina na glikolizu i pentozofosfatni put u jetri, a posebno u masnom tkivu je osiguranje stvaranja triglicerida. Kod sisara i ptica u adipocitima, i kod nižih kralježnjaka u hepatocitima, glukoza je jedan od glavnih izvora uskladištenih triglicerida. U ovim slučajevima, fiziološki smisao hormonske stimulacije iskorištavanja ugljikohidrata u velikoj mjeri se svodi na stimulaciju taloženja lipida. Istovremeno, inzulin direktno utiče na sintezu glikogena - uskladištenog oblika ugljikohidrata - ne samo u jetri, već iu mišićima, bubrezima i, moguće, masnom tkivu.

Hormon ima stimulativni učinak na stvaranje glikogena, povećavajući aktivnost glikogen sintetaze (prelazak neaktivnog D-forma u aktivni I-oblik) i inhibirajući glikogen fosforilazu (tranziciju niskoaktivnog 6-forma u L-oblik ) i na taj način inhibiraju glikogenolizu u ćelijama (slika 97). Oba efekta insulina na ove enzime u jetri su, očigledno, posredovana aktivacijom membranske proteinaze, akumulacijom glikopeptida i aktivacijom cAMP fosfodiesteraze.

Slika 97. Glavne faze glikolize, glukoneogeneze i sinteze glikogena (prema Iljinu, 1965. sa modifikacijama)

Drugi važan pravac djelovanja inzulina na metabolizam ugljikohidrata je inhibicija procesa glukoneogeneze u jetri (Krebs, 1964; Ilyin, 1965; Ixton et al., 1971). Inhibicija glukoneogeneze hormonom se javlja na nivou smanjenja sinteze ključnih enzima fosfoenolpiruvat karboksikinaze i fruktoza-16-bifosfataze. Ovi efekti su takođe posredovani povećanjem brzine formiranja glikopeptida – hormonskih medijatora (Sl. 98).

Glukoza je u svim fiziološkim uslovima glavni izvor ishrane nervnih ćelija. Uz povećanje lučenja inzulina, dolazi do blagog povećanja potrošnje glukoze u nervnom tkivu, očigledno zbog stimulacije glikolize u njemu. Međutim, pri visokim koncentracijama hormona u krvi, uzrokujući hipoglikemiju, dolazi do ugljikohidratnog gladovanja mozga i inhibicije njegovih funkcija.

Nakon primjene vrlo velikih doza inzulina, duboka inhibicija moždanih centara može dovesti prvo do razvoja napadaja, zatim do gubitka svijesti i pada krvnog tlaka. Ovo stanje, koje se javlja kada je koncentracija glukoze u krvi ispod 45-50 mg%, naziva se inzulinski (hipoglikemijski) šok. Konvulzivni i šok odgovor na insulin koristi se za biološku standardizaciju inzulinskih preparata (Smith, 1950; Stewart, 1960).

Proteinsko-peptidna priroda. Sastoji se od 2 PPC-a povezana disulfidnim vezama.

Sintetizira se u β-ćelijama Langerhansovih otočića (pankreas). Sintetiziran kao neaktivan prekursor. Aktivira se parcijalnom proteolizom.

Djeluje preko specifičnih inzulinskih receptora: može promijeniti aktivnost enzima fosforilacijom ili defosforilacijom i/ili inducirati transkripciju i sintezu novih enzimskih proteina.

Utjecaj na metabolizam

ugljikohidrati:

ü Glavni uticaj- zajedno sa glukagonom, održava normalan nivo glukoze u krvi (arterijska krv - 3,5-5,5 mmol/l, venska krv - 6,5).

ü Aktivira regulatorne enzime sinteze glikogena (glikogen sintaza), glikolize (glukokinaza, FFK, piruvat kinaza), PFP (glukoza-6P dehidrogenaza).

Lipid:

ü Stimuliše taloženje masti (povećava sintezu LP-lipaze)

ü Stimuliše sintezu masti u jetri i masnom tkivu

ü Pospješuje sintezu masti iz ugljikohidrata u masnom tkivu (aktivira GLUT-4)

ü Aktivira sintezu masnih kiselina (acetil-CoA karboksilaze)

ü Aktivira sintezu holesterola (HMG reduktaza).

proteini:

ü Stimuliše sintezu proteina (anabolički efekat)

ü Povećava transport aminokiselina u ćelije

ü Jača sintezu DNK i RNK.

Stimuliše sintezu glukoze.

S godinama koncentracija Ca 2+ opada i lučenje inzulina je poremećeno.

U krvi, poluvrijeme eliminacije je 3-5 minuta.

Nakon djelovanja, uništava se u jetri pod djelovanjem insulinaze (razbija lance inzulina).

S nedostatkom inzulina javlja se dijabetes melitus.

dijabetes melitus - bolest povezana s djelomičnim ili potpunim nedostatkom inzulina.

Dijabetes melitus tip 1

Dijabetes melitus tip 2

IDDM (insulin-zavisni dijabetes melitus) Potpuno odsustvo sinteze i sekrecije inzulina u stanicama gušterače. Uzroci: · Autoimuno oštećenje ćelija (proizvodnja antitela na ćelije žlezda) · Smrt ćelija kao posledica virusnih infekcija (male boginje, rubeola, boginje).

Čini 10-30% svih pacijenata sa dijabetesom. Uglavnom se manifestira kod djece i adolescenata. Brzo se razvija. NIDDM (inzulinski nezavisan dijabetes melitus) Djelomični poremećaj sinteze i lučenje insulina(ponekad se hormon proizvodi u normalnim količinama) Uzroci: · Poremećena aktivacija · Oštećen prenos signala sa insulina na ćelije (oštećenje receptora) · Nedostatak sinteze GLUT-4 · Genetska predispozicija · Gojaznost · Loša ishrana (puno ugljenih hidrata) · Sedeći način života · Dugi periodi

stresne situacije

(adrenalin inhibira sintezu insulina).

Sporo se razvija.

Biohemijske manifestacije dijabetes melitusa

1) Hiperglikemija - poremećena je potrošnja glukoze u tkivima zavisnim od insulina (masti, mišići). Čak i sa visokim koncentracijama glukoze, ova tkiva su u stanju energetskog gladovanja.

2) Glukozurija - sa koncentracijom u krvi >8,9 mmol/l, glukoza se pojavljuje u urinu kao patološka komponenta.

3) Ketonemija - glukoza ne ulazi u tkiva zavisna od insulina, tada se u njima aktivira β-oksidacija (masne kiseline postaju glavni izvor energije). Posljedično, stvara se puno acetil-CoA, koji nema vremena da se iskoristi u TCA ciklusu i ide na sintezu ketonskih tijela (aceton, acetoacetat, β-hidroksibutirat).

4) Ketonurija - pojava ketonskih tijela u urinu.

5) Azotemija - uz nedostatak inzulina povećava se katabolizam proteina i aminokiselina (deaminacija), stvara se puno NH 3.

6) Azoturija - urea nastaje iz amonijaka, od čega se više izlučuje urinom.

7) Poliurija - izlučivanje glukoze u urinu dovodi do povećanja izlučivanja vode (za dijabetes melitus - 5-6 l/dan).

8) Polidepsija - pojačana žeđ.

Komplikacije dijabetesa: · Kasnije O: Akutne komplikacije se manifestuju u obliku kome (metabolički poremećaji, gubitak svijesti). Vrste kome na osnovu tkanine:

I - keto-acidotična koma - povećana sinteza ketonskih tijela i acidoza;

II - laktacidotična koma - poremećaji cirkulacije, smanjena funkcija hemoglobina, što uzrokuje hipoksiju. Posljedično, katabolizam glukoze se pomjera prema "anaerobnoj" glikolizi u laktat. Stvara se puno mliječne kiseline, javlja se acidoza;

III - hiperosmolarna koma - zbog hiperglikemije se povećava osmotski pritisak krvi, a voda se prenosi iz ćelija u vaskularni krevet, dolazi do dehidracije. Kao rezultat toga, metabolizam vode i elektrolita je poremećen. Posljedično, dolazi do smanjenja perifernog krvotoka (mozak i bubrezi) i hipoksije.

B: Kasne komplikacije:

glavni razlog je hiperglikemija.

Kao rezultat, dolazi do neenzimske (spontane) glikozilacije proteina, a njihova funkcija je narušena. Tako nastaju razne „patije“ (angio-, neuro-, neuro-, retino-).

Na primjer, kao rezultat glikozilacije hemoglobina, formira se glikozilirani („glikovani“) hemoglobin - HbA 1 c.

Normalna koncentracija HbA 1 c je 5%. Za dijabetes melitus - do 50%.

Smanjuje se njegov afinitet za kiseonik → hipoksija.

U sočivu se glukoza vezuje za kristalin, što povećava agregaciju molekula. Posljedično, dolazi do zamućenja sočiva, što dovodi do katarakte.

Kod dijabetes melitusa poremećena je sinteza kolagena: zbog glikozilacije, funkcija bazalnih membrana (na primjer, krvnih žila) je poremećena, pa je poremećena vaskularna permeabilnost i protok krvi (u donjim ekstremitetima). To dovodi do sindroma dijabetičkog stopala i gangrene.

Dodavanje glukoze apo-proteinima B100 LDL-a mijenja njihovu strukturu, makrofagi ih hvataju kao strani i prodiru u oštećeni vaskularni endotel, povećavajući rizik od ateroskleroze.

Liječenje dijabetesa:

· dijetoterapija,

inzulinska terapija (injekcije svinjskog inzulina, koji se od ljudskog inzulina razlikuje u jednoj aminokiselini),

· uzimanje lijekova za snižavanje glukoze:

o derivati sulfonilureje - stimulišu sintezu insulina u pankreasu (maninil),

o bigvanidi – usporavaju apsorpciju glukoze u crijevima, poboljšavaju unos glukoze u tkivo (aktiviraju GLUT-4).

Glukagon

Sastoji se od 39 aminokiselinskih ostataka.

Sintetizira se u α-ćelijama Langerhansovih otočića (pankreas). Djeluje preko cAMP receptora na površini membrane.

Hiperglikemijski faktor (povećava nivo glukoze u krvi).

Uticaj na metabolizam:

ugljikohidrati:

stimuliše razgradnju glikogena (glikogen fosforilaze),

· stimuliše glukoneogenezu (fruktoza-1,6-bisfosfataza);

Lipid: pojačava mobilizaciju masti iz masnog tkiva (aktivira TAG lipazu fosforilacijom),

· pojačava β-oksidaciju masnih kiselina (CAT-I),

· indukuje sintezu ketonskih tijela u mitohondrijima.

Adrenalin

Derivat tirozina. Kateholamin.

Sintetiše se u meduli nadbubrežne žlijezde, sintezom i sekrecijom pod uticajem centralnog nervnog sistema.

Djeluje preko cAMP, receptori se nalaze na površini membrane (α- i β-adrenergički).

Hormon stresa.

Povećava koncentraciju glukoze u krvi, jer aktivira glikogen fosforilazu u jetri.

U hitnim situacijama aktivira mobilizaciju glikogena u mišićnom tkivu uz stvaranje glukoze za mišiće.

Inhibira lučenje insulina.

Kortizol

Sintetizira se iz holesterola hidroksilacijom preko pregnenolona i progesterona. Sintetizira se u korteksu nadbubrežne žlijezde.

Receptori u citoplazmi.

Uticaj na metabolizam:

· Stimuliše glukoneogenezu (PVK-karboksilaza, PEP-karboksikinaza). U visokim koncentracijama povećava razgradnju glikogena, što dovodi do povećanja nivoa glukoze u krvi.

· Inhibira sintezu masti u ekstremitetima, stimuliše lipolizu, sintezu masti u drugim delovima tela.

· U perifernim tkivima (mišićima) inhibira biosintezu proteina, stimuliše njihov katabolizam do aminokiselina (za glukoneogenezu). U jetri stimuliše sintezu proteina enzima glukoneogeneze.

Izaziva involuciju limfoidnog tkiva, smrt limfocita.

Derivati kortizola imaju antiinflamatornu funkciju (inhibiraju fosfolipazu A2, što dovodi do smanjenja nivoa prostaglandina – medijatora upale).

Hiperkorticizam.

· pojačano lučenje ACTH (zbog tumora) - Itsenko-Cushingova bolest;

· tumor nadbubrežne žlijezde - Itsenko-Cushingov sindrom.

Kao rezultat aktivacije glukoneogeneze, razgradnje glikogena, povećava se koncentracija glukoze u krvi. Pojavljuje se steroidni dijabetes (tanki udovi, veliki stomak, lice u obliku mjeseca).

Tiroidni hormoni

T 3 i T 4 se proizvode u folikulima štitne žlijezde iz aminokiseline tirozin.

Receptori za njih se nalaze u jezgru, možda u citoplazmi.

Sinteza ovisi o opskrbi jodom hranom i vodom. Za održavanje normalne sinteze potrebno je oko 150 mcg joda dnevno (trudnice - 200 mcg).

Mehanizam sinteze

1. Tiroglobulin se sintetiše u ćelijama folikula (sadrži 115 ostataka tirozina).

2. Zatim ulazi u šupljinu folikula.

3. Tamo se jonizovani jod ugrađuje (I - → I +) pod dejstvom tiroidne peroksidaze u treću ili treću i petu poziciju tirozinskog prstena. Nastaju monodotirozin (MIT) i dijodotirozin (DIT).

4. Zatim se kondenzuju:

MIT + DIT = T 3 (trijodotirozin)

DIT + DIT = T 4 (tetrajodotirozin)

T 3 i T 4 u sastavu tireoglobulina nemaju aktivnost i mogu biti prisutni u folikulima sve dok se ne pojavi stimulus. Stimulus - TSH.

5. Pod uticajem TSH aktiviraju se enzimi (proteaze) koji cepaju T 3 i T 4 od tireoglobulina.

6. T 3 i T 4 ulaze u krv. Tamo se vezuju za proteine nosače:

globulin koji vezuje tiroksin (glavni)

· prealbumin koji vezuje tiroksin.

T 3 ima najveću aktivnost, jer njegov afinitet za receptore je 10 puta veći od T4.

Akcija T 3, T 4

1) Djeluje na ćelije:

§ povećava energetski metabolizam (osim spolnih žlijezda i moždanih stanica)

§ povećava potrošnju kiseonika u ćelijama

§ stimuliše sintezu CPE komponenti

§ povećava broj mitohondrija

§ u visokim koncentracijama - rastavljač oksidativne fosforilacije.

2) Povećava bazalni metabolizam.

Uz nedostatak hormona štitnjače kod novorođenčadi se javlja kretenizam, a kod odraslih hipotireoza i miksedem (mukoedem), jer Povećava se sinteza GAG-a i hijaluronske kiseline, koji zadržavaju vodu.

Također možete doživjeti: Autoimuni tiroiditis. Endemska struma. Gravesova bolest.

TEMA 10

JETRA

Najveća žlezda. Obavlja mnoge funkcije:

ü održavanje normalne koncentracije glukoze u krvi zbog sinteze i razgradnje glikogena i glukoneogeneze

ü zaštitna - sinteza faktora zgrušavanja krvi (I, II, V, VII, IX, X)

ü utiče na metabolizam lipida: sintezu žučnih kiselina, ketonskih tijela, HDL, fosfolipida, 85% holesterola

ü utiče na metabolizam proteina: ornitinski ciklus, neutralizacija biogenih amina

ü učestvuje u metabolizmu hormona

ü vrši funkciju detoksikacije (neutralizacije).

Neutralizaciji podliježu sljedeće:

ksenobiotici

· endogene toksične supstance.

Ksenobiotici - supstance koje ne vrše energetsku i plastičnu funkciju u organizmu:

· vitalni objekti (saobraćaj, industrija, poljoprivreda)

· otrovne materije parfema, boja i lakova

· lekovite supstance.

Neutralizacija može se odvijati u 2 faze:

1 - ako je tvar hidrofobna, tada u prvoj fazi postaje hidrofilna (topiva u vodi)

2 - konjugacija - kombinacija hidrofilnih toksičnih supstanci sa nekom drugom → neutralizacijom.

Neutralizacija se može ograničiti na prvu fazu, ako je tokom prve faze toksična tvar postala hidrofilna i neutralizirana (druga faza se ne javlja).

Neutralizacija se javlja tek u drugoj fazi ako je toksična supstanca hidrofilna (dolazi samo do konjugacije).

1. faza neutralizacije: hidrofobna → hidrofilna

Može nastaviti sa:

· oksidacija

· oporavak

hidroliza (cijepanje)

· hidroksilacija - najčešće (formiranje OH grupa u toksičnoj supstanci).

Uključen je mikrosomalni CPE. (Mitohondrijska CPE je energetska funkcija, mikrosomalna je plastična funkcija).

Mikrozomi su fragmenti glatke ER.

Sljedeći enzimi mogu funkcionirati u mikrosomalnom CPE:

Monooksigenaze - koriste samo jedan atom kiseonika

· diooksigenaze - koriste dva atoma kiseonika = molekul kiseonika.

Mikrosomalna monooksigenaza CPE

Glavna komponenta je citokrom P450. Ima dva centra za vezivanje: jedan za atom kiseonika, drugi za hidrofobnu supstancu.

Cytochrome P450 ima sljedeća svojstva:

· široka specifičnost supstrata (neutralizira mnoge toksične tvari - barbiturate, lijekove, alkohol, itd.);

· inducibilnost = povećana sinteza pri konzumiranju toksičnih supstanci („efekat kralja Mitridata“, koji je uzimao male doze otrova tokom svog života da se ne bi otrovao).

Da bi P450 spojio jedan atom kisika i ubacio ga u hidrofobnu tvar, mora se aktivirati.

P450 se aktivira elektronima, tako da je CPE kratak.

Komponente:

NADPH+H + - koenzim iz PPP

· enzim NADPH zavisna P450 reduktaza - srednji transporter; ima 2 koenzima FAD i FMN - dijele protok H + i e -.

Mehanizam odlaganja

(na primjeru indola, koji nastaje pri raspadanju triptofana u crijevima).

1. Dva atoma vodonika (u obliku 2e - i 2H+) prelaze u NADPH zavisnu P450 reduktazu: prvo u FAD, zatim u FMN.

2. Od njega 2H + ide na redukciju jednog atoma kiseonika.

3. 2e - pridružuju se P450, aktiviraju ga (P450*) i zajedno sa protonima idu na redukciju H 2 O.

4. Aktivirani P450 veže drugi atom kisika na jedno aktivno mjesto, a hidrofobnu supstancu na drugo.

5. P450* uvodi kiseonik u hidrofobnu supstancu da bi se formirala OH grupa.

Nastaje hidrofilna, ali još uvijek toksična tvar.

Neke supstance nakon stadijuma 1 mogu postati još toksičnije (paracetamol se može pretvoriti u toksičnu supstancu, oštećuju ćelije jetra).

Faza 2: konjugacija

Hidrofilno otrovno + Druga supstanca = Upareno, netoksično, izlučuje se žučom

Uključeni su enzimi transferaze (klasa II).

Supstanca koja se kombinuje sa otrovom	Donator supstance koja se spaja	Enzim
Glukuronska kiselina (derivat glukoze)	UDP-glukuronat	UDP-glukuronil transferaza
Sumporna kiselina	FAFS 3"-fosfoadenozin-5"-fosfosulfat	Sulfo-transferaza
Glutation	Glu-Cis-Gly (neutralizacija toksičnih oblika kiseonika)	Glutation transferase
Acetil grupe	Acetil-CoA	Acetil transferaza
Metilne grupe	SAM (biogeni amin)	Metil transferaza
Glycine	Glycine	Glycine transferase

Kao rezultat dodavanja ovih tvari neutraliziraju se otrovne tvari.

Na primjer, faza 2 neutralizacije indola.

Neutralizacija bilirubina

Normalna koncentracija bilirubina u krvi je 8-20 µmol/l.

Ovo je crveno-smeđi pigment koji nastaje tokom razgradnje hemoglobina.

Postoje direktni i indirektni bilirubin.

Hiperbilirubinemija - povećanje koncentracije bilirubina može uzrokovati:

povećana hemoliza crvenih krvnih zrnaca

disfunkcija jetre

· kršenje odliva žuči.

Hem je protetska grupa hemoglobina. Crvena krvna zrnca umiru i uništavaju se nakon 20 dana. Oslobođeni hemoglobin se uništava (u slezeni, jetri, crvenoj koštanoj srži).

1. Pod dejstvom hem oksigenaze dolazi do razaranja veze između 1. i 2. prstena hema. Formira se zeleni pigment verdoglobin.

2. Gvožđe se spontano odvaja od njega (sa transferinom ide u jetru, gde se deponuje i ponovo koristi) i proteinski deo (razdeljuje se na aminokiseline, koje se ponovo koriste). Nastaje žuti pigment biliverdin.

3. Biliverdin se smanjuje biliverdin reduktazom (koenzim NADPH + H + iz PPP).

4. Formira se crveno-smeđi bilirubin. Toksičan je, nerastvorljiv, indirektan (NPBil). Ulazi u krv, kombinuje se sa albuminom (protein nosačem) i odlazi u jetru.

5. Jetra ga hvata uz pomoć proteina ligandina (L) i proteina Z (Z). Njihov nedostatak uzrokuje nasljednu žuticu - Gilbertov sindrom (Ϯ).

6. U jetri se indirektni bilirubin konjuguje sa 2 molekula glukuronske kiseline pod dejstvom UDP-glukuroniltransferaze. Formira se direktni, neutralizirani, rastvorljivi bilirubin (PrBil).

Defekt u UDP-glukuronil transferazi uzrokuje Crigler-Najjar sindrom (nasljedna žutica Ϯ).

7. Neutralizirani bilirubin ulazi u crijeva.

8. Pod uticajem enzima mikroflore, on se tu pretvara u bezbojni sterkobilinogen.

9. 95% se izlučuje fecesom, gdje oksidira na zraku, nabavljajući braon, i naziva se stercobilin.

10.5% ulazi u bubrege kroz hemoroidnu venu i izlučuje se urinom. Oksidira u vazduhu, stiče žuta i naziva se urobilinogen.

Neutralizacija bilirubina

Žutica

Kada je koncentracija bilirubina u krvi iznad 30 mmol/l, može se taložiti u sluznicama i dati im žutu boju.

Žutica se dijagnosticira na osnovu krvi, urina i stolice.

U zavisnosti od uzroka, žutica se javlja:

1. Suprahepatičan = hemolitički.

Razlog je povećana hemoliza crvenih krvnih zrnaca (zbog transfuzije nekompatibilne krvne grupe ili defekta enzima PFP glukoza-6P dehidrogenaze).

Posljedično, jetra funkcionira normalno, ali nema vremena da neutralizira puno indirektnog bilirubina. Dakle, dijagnostička slika je sljedeća:

2. Hepatična

Razlog je oštećenje jetre, disfunkcija, uništavanje ćelija (ciroza, hepatitis, hronični alkoholizam).

Posljedično, funkcija jetre je oštećena i ona slabije neutralizira indirektni bilirubin. I zato ćelije jetre se uništavaju, a zatim neutralisani (direktni) bilirubin ulazi u krv.

3. Subhepatična

Razlog je kršenje odljeva žuči (kolelitijaza).

Dakle, sve je u krvi.

4. Fiziološka žutica novorođenčadi

Može se pojaviti u prve 2 sedmice.

· povećana razgradnja hemoglobina (pošto je HbF zamijenjen HbA);

· nedostatak aktivnosti enzima UDP-glukuroniltransferaze.

šta učiniti:

· uvesti fenobarbital - induktor sinteze enzima UDP-glukuroniltransferaze;

· ozračiti plavo-zelenom svetlošću (talasna dužina 620 nm). U takvim uslovima, bilirubin se pretvara u netoksični fotoizomer i izlučuje.

TEMA 11

HEMOSTAZA

Hemostaza - sistem koji uključuje procese:

zaustavljanje krvarenja nakon traumatskog oštećenja krvnih žila;

održavanje krvi u tečno stanje;

· uključuje komponente koje pomažu u rastvaranju krvnih ugrušaka.

Hemostaza se odvija u 3 faze:

1) trombocit = primarna hemostaza (3-5 min) - sužavanje krvnih sudova, koje se završava stvaranjem belog krvnog ugruška;

2) hemokoagulacija = sekundarna hemostaza (10-30 min). Uključuje 3 faze:

a) prokoagulant - aktivacija protrombokinaze i konverzija protrombina u trombin;

b) koagulacija - stvaranje labavog fibrinskog ugruška;

c) retrakcija - formiranje gustog crvenog fibrinskog tromba.

3) fibrinoliza - otapanje crvenog fibrinskog tromba kako bi se obnovila mikrocirkulacija u sudu.

Postoji antikoagulantni krvni sistem, koji ima za cilj ograničavanje širenja krvnog ugruška na mjesto oštećenja krvnih žila.

1. Primarna hemostaza

Samo trombociti su sposobni za adheziju i agregaciju.

Adhezija- lijepljenje za rubove rane. Agregacija- gužva oko rane.

Trombociti moraju biti aktivirani.

Aktivacija trombocita je:

· promjena njihovog oblika iz lamelarnog u zvjezdasti;

· pojava na membranama trombogenih područja (negativno nabijenih membranskih fosfolipida), na kojima će doći do zgrušavanja krvi.

Normalno, krv se ne zgrušava, jer... trombociti su pločastog oblika, a ne zvjezdaste i nisu sposobne za agregaciju.

Krvni sudovi proizvode prostacikline (derivati arahidonske kiseline), koji inhibiraju agregaciju trombocita i suženje krvnih sudova.

Za aktivaciju postoje primarni i sekundarni induktori aktivacije:

1) Primarni -

von Willebrand faktor

kolagen

· trombin;

2) Sekundarni - proizvodi se pod uticajem trombina (primarni induktor aktivacije).

Mehanizam aktivacije trombocita

1. Kada krvni sudovi oštete trombociti i endotel, von Willebrand faktor(vWF), koji stupa u interakciju s receptorima trombocita i kolagenom oštećenih krvnih žila, stvara mostove između njih i potiče adheziju (ljepljenje za rubove rane).

Pod uticajem von Willebrand faktora, u trombocitima se aktivira fosfolipaza C (PLC), koja stimuliše stvaranje IP 3, koji stimuliše izlučivanje Ca 2+ iz intracelularnih zaliha. Ca 2+ se vezuje za kalmodulin, a ovaj kompleks aktivira miokinazu, koja fosforilacijom aktivira kontraktilni protein trombostenin. On se skuplja i mijenja oblik trombocita iz lamelarnog u zvjezdasti, što olakšava njihovo međusobno prianjanje, tj. agregacija.

Kolagen(pojavljuje se kada su krvni sudovi oštećeni) stupa u interakciju sa receptorima trombocita, aktivira fosfolipazu A2, koja cijepa arahidonsku kiselinu (20:4) od membranskih fosfolipida. Pod uticajem ciklooksigenaze (COX) se pretvara u tromboksane koji izazivaju vazokonstrikciju i agregaciju trombocita (agregacija je još uvek reverzibilna, jer se pritiskom na ivice rane obnavlja krvarenje).

2. Do nepovratne agregacije dolazi pod uticajem trombina, koji oslobađa kalcijum iz depoa preko IP3. Kalcijum aktivira protein kinazu C (PkC), koja fosforilacijom aktivira kontraktilni protein plekstrin. Sposoban je da skuplja sekretorne granule i oslobađa iz njih sekundarne induktore aktivacije trombocita. Pod njihovim utjecajem dolazi do vazokonstrikcije i nepovratne agregacije sa stvaranjem bijelog trombocita. Krvarenje prestaje.

Sekundarni induktori aktivacije trombocita:

· ADP, Ca2+ - poboljšavaju agregaciju,

tromboglobulin - smanjuje sintezu heparina i prostaciklina,

Serotonin - sužava krvne sudove,

Fibronektin - veže trombocite za kolagen krvnih žila,

trombospondin - agregacija,

· von Willebrand faktor - agregacija i adhezija.

Osim toga, kada se trombociti aktiviraju, na njihovoj površini se pojavljuju negativno nabijeni membranski fosfolipidi – faktor br. 3. Ova područja su trombogena, jer na njima će doći do zgrušavanja krvi.

Ako je promjer krvnog suda manji od 100 mikrona, tada se zgrušavanje krvi završava trombocitnom hemostazom.

Djelovanje lijekova koji „razrjeđuju“ krv zasniva se na inhibiciji primarne hemostaze (tromboaza, aspirin - inhibira COX → inhibira se agregacija → smanjuje se stvaranje tromba).

Suprotan efekat su kolagene hemostatske obloge, koje povećavaju agregaciju, sužavanje krvnih sudova i samim tim brže zaustavljaju krvarenje.

Ako je oštećena veća žila, dolazi do 2. faze - hemokoagulacije.

Aktivira se trombokinaza, pretvarajući protrombin u trombin. Ovo je kaskadni mehanizam, zbog čega se signal pojačava.

Oni učestvuju u tome 13 faktora zgrušavanja krvi. Oni su u neaktivnom obliku, ali kada su krvni sudovi oštećeni aktiviraju se parcijalnom proteolizom, a njihovom broju se dodaje "a" - aktivirana.

I - fibrinogen; 6 ppts; sintetizira se u jetri;

II - protrombin - enzim; sintetizira se u jetri uz sudjelovanje vitamina K;

III - tkivni tromboplastin - proteinski kompleks sa fosfatidilserinom; sintetizira se u endotelu; IV - Ca 2+ ;.

V - proakcelerin; aktivator proteina; VI - (uklonjeno iz klasifikacije);

VII - prokonvertin - enzim; sintetizira se u jetri uz sudjelovanje vitamina K;

VIII - antihemofilni globulin A - protein aktivator; u krvi je povezan sa von Willebrand faktorom;

IX - antihemofilni globulin B = Božić faktor; enzim; sintetizira se u jetri uz sudjelovanje vitamina K;

X - Stewart-Brauer faktor; enzim; sintetizira se u jetri uz sudjelovanje vitamina K; XI - antihemofilni globulin C = Rosenthal faktor = plazma prekursor tromboplastina; sintetizira se u jetri; XII - kontakt faktor = Hagemanov faktor;

XIII - faktor stabilizacije fibrina = Lucky-Lorand faktor; enzim transamidaza;

Dodatni faktori: Prekalikrein = Fletcherov faktor;

HMK = kininogen visoke molekularne mase = Fitzgerald faktor.

Enzimi su faktori II, VII, IX, X, XI, XII.

Sve dalje reakcije koje uključuju faktore zgrušavanja krvi se nastavljaju

na membranama trombocita ili endotelnim ćelijama oštećenih krvnih sudova

Membranski kompleksi

uključuju 4 komponente (na njima dolazi do zgrušavanja krvi):

1. sami negativno nabijeni membranski fosfolipidi;

2. Ca 2+ - preko njega će se enzimi vezati za membranske fosfolipide;

3. enzim (VII, IX, X, XI, XII faktori) - aktivira se parcijalnom proteolizom, vezuje se za membrane preko jona kalcijuma sa svojim negativno nabijenim karboksilnim grupama;

2 - kontakt (interni) - 10-12 min; aktivira se kada faktor XII dođe u kontakt sa kolagenom oštećene žile. Manje uobičajeno. Javlja se u blizini upale na abnormalnim zidovima (sa aterosklerozom).

1- Vanjski put - kaskada (povećava se proizvodnja trombina).

Prvi membranski inicijacijski kompleks pojavljuje se na membranama oštećenih vaskularnih endotelnih stanica:

1. negativno nabijeni membranski fosfolipidi;

3. enzim (VII faktor);

4. aktivatorski protein (faktor III).

Faktor III vrlo brzo aktivira faktor VII.

VIIa inicira formiranje kompleksa tenazne membrane.

Tenazni membranski kompleks:

1. negativno nabijeni membranski fosfolipidi;

3. enzim (IX faktor);

4. aktivator proteina (VIII faktor).

U ovom kompleksu faktor IXa aktivira trombokazu (faktor X).

X faktor katalizira transformaciju mala količina protrombina u trombin.

Trombin, prema principu negativne povratne sprege, izaziva aktivaciju faktora V, VII, VIII u navedenim kompleksima, što doprinosi kaskadnom povećanju aktivacije trombokinaze.

Kao rezultat toga, pod utjecajem faktora X, formira se puno trombina.

2 - Unutrašnja putanja.

Faktor XII se u kontaktu sa kolagenom aktivira i formira membranski kompleks koji je, zajedno sa ICH, sposoban da pretvori prekalikrein u kalikrein. Kalikrein aktivira faktor XII po principu negativne povratne sprege.

Opća shema prokoagulantne faze:

Kao rezultat, protrombin se aktivira djelomičnom proteolizom i pretvara u trombin:

2b - Koagulacija

Pretvaranje fibrinogena u fibrin trombinom.

Fibrinogen se sastoji od 6 ppts (2A, 2B i 2γ).

Cijepanje negativno nabijenih A i B pospješuje stvaranje fibrinskog monomera, promjenu njegove konformacije i otvaranje mjesta interakcije s drugim monomerima.

Kao rezultat njihove agregacije nastaje fibrinski polimer.

Fibrinski ugrušak je labav, njegova struktura sadrži serum i trombocite.

Pod uticajem faktora XIII dolazi do stvaranja kovalentnih veza između pojedinačnih monomera.

2c - Povlačenje

Pod djelovanjem kontraktilnog proteina trombostenina, fibrinski polimer se skuplja i iz njega se istiskuje serum. Formira se crveni fibrinski tromb. koji zateže ivice rane, olakšavajući njeno zarastanje vezivnim tkivom.

3. Fibrinoliza

Uništavanje crvenog fibrinskog tromba.

Kada se stvori krvni ugrušak, u jetri se sintetizira plazminogen, koji se vezuje za krvni ugrušak zajedno sa svojim aktivatorima.

Aktivatori plazminogena:

· TPA (glavni) - tkivni aktivator plazminogena - sintetizira se endotelom;

· urokinaza - sintetizirana u urinu, kao iu tkivima fibroblastima i makrofagima;

· streptokinaza je enzim streptokoka.

Pod uticajem plazmina (aktiviranog plazminogena), fibrinske niti se razgrađuju na male komadiće (PPC), koji ulaze u krv. Kao rezultat toga, ugrušak se otapa.

Povezane informacije.

Regulacija metabolizma ugljikohidrata provodi se u svim njegovim fazama nervni sistem i hormoni. Osim toga, aktivnost enzimi Neki putevi metabolizma ugljikohidrata regulirani su po principu „povratne informacije“, koji se zasniva na alosteričnom mehanizmu interakcije između enzima i efektora. Regulaciju metabolizma ugljikohidrata u svim fazama provode nervni sistem i hormoni. Osim toga, aktivnost enzimi Neki putevi metabolizma ugljikohidrata regulirani su po principu „povratne informacije“, koji se zasniva na alosteričnom mehanizmu interakcije između enzima i efektora. Alosterični efektori uključuju finalne produkte reakcije, supstrate, neke metabolite i adenil mononukleotide. Najvažnija uloga u fokus metabolizam ugljikohidrata (sinteza ili razgradnja ugljikohidrata) igra se omjerom koenzima NAD + / NADH∙H + i energetskim potencijalom ćelije.

Konzistentnost nivoa glukoze u krvi - najvažniji uslov održavanje normalnog funkcionisanja organizma. Normoglikemija je rezultat usklađenog rada nervnog sistema, hormona i jetre.

Jetra- jedini organ koji skladišti glukozu (u obliku glikogena) za potrebe cijelog tijela. Zahvaljujući aktivnoj glukoza-6-fosfat fosfatazi, hepatociti su u stanju da formiraju besplatno glukoze, koja, za razliku od svoje fosforiliran oblika, mogu prodrijeti kroz ćelijsku membranu u opću cirkulaciju.

Od hormona, najistaknutiju ulogu imaju insulin. Inzulin djeluje samo na inzulinsko zavisna tkiva, prvenstveno na mišiće i masno tkivo. Mozak, limfno tkivo i crvena krvna zrnca su neovisni o inzulinu. Za razliku od drugih organa, djelovanje inzulina nije povezano s receptorskim mehanizmima njegovog utjecaja na metabolizam hepatocita. Iako glukoza slobodno prodire u ćelije jetre, to je moguće samo ako se poveća njena koncentracija u krvi. U hipoglikemiji, s druge strane, jetra oslobađa glukozu u krv (čak i uprkos visokim nivoima insulina u serumu).

Najznačajniji učinak inzulina na organizam je smanjenje normalnog odn viši nivo glukoze u krvi - do razvoja hipoglikemijskog šoka uz uvođenje visokih doza inzulina. Nivo glukoze u krvi se smanjuje kao rezultat: 1. Ubrzanje ulaska glukoze u ćelije. 2. Povećanje upotrebe glukoze od strane ćelija.

1. Inzulin ubrzava ulazak monosaharida u tkiva zavisna od insulina, posebno glukoze (kao i šećera slične konfiguracije na poziciji C 1 -C 3), ali ne i fruktoze. Vezivanje inzulina za njegov receptor na plazma membrani dovodi do kretanja skladišnih transportnih proteina glukoze ( gluten 4) iz intracelularnih depoa i njihovo uključivanje u membranu.

2. Inzulin aktivira upotrebu glukoze u stanicama:

· aktivacija i indukcija sinteze ključnih enzima glikolize (glukokinaza, fosfofruktokinaza, piruvat kinaza).

· Povećana inkorporacija glukoze u pentozofosfatni put (aktivacija glukoza-6-fosfat i 6-fosfoglukonat dehidrogenaza).

· Povećanje sinteze glikogena stimulacijom stvaranja glukoza-6-fosfata i aktiviranjem glikogen sintaze (istovremeno insulin inhibira glikogen fosforilazu).

· 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 nivoa glukoze u krvi.

Glukagon i a adrenalin dovode do povećanja glikemije aktiviranjem glikogenolize u jetri (aktivacija glikogen fosforilaze), međutim, za razliku od adrenalina, glukagon ne utiče na glikogen fosforilazu mišiće. 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, ovi hormoni povećavaju sadržaj aminokiselina u krvi, koje, ulaskom u jetru, postaju supstrati za glukoneogenezu). Osim toga, glukokortikoidi sprječavaju ćelije tijela da koriste glukozu.

Hormon rasta posredno uzrokuje povećanje glikemije: stimulirajući razgradnju lipida, dovodi do povećanja razine masnih kiselina u krvi i stanicama, čime se smanjuje njihova potreba za glukozom ( masne kiseline su inhibitori upotrebe glukoze u stanicama).

tiroksin, posebno proizveden u prevelikim količinama tokom hipertireoze, takođe doprinosi povećanju nivoa glukoze u krvi (zbog povećane glikogenolize).

At normalan nivo glukoze U krvi ga bubrezi potpuno reapsorbuju, a šećer u urinu se ne otkriva. Međutim, ako glikemija prelazi 9-10 mmol/l ( bubrežni prag ), zatim se pojavljuje glukozurija . Kod nekih lezija bubrega, glukoza se može naći u urinu čak i kod normoglikemije.

Testira sposobnost tijela da reguliše nivo glukoze u krvi ( tolerancija na glukozu ) koristi se za dijagnozu dijabetes melitusa kada se daje oralno test tolerancije na glukozu:

Prvi uzorak krvi uzima se na prazan želudac nakon gladovanja preko noći. Zatim pacijent 5 minuta. dati da popije rastvor glukoze (75 g glukoze rastvorenog u 300 ml vode). Nakon toga svakih 30 minuta. Nivo glukoze u krvi se određuje u periodu od 2 sata

U biološkoj hemiji

za studente_____2._____ godina ___medicinskog_fakulteta

Tema:___Ugljeni hidrati 4. Patologija metabolizma ugljenih hidrata

Vrijeme__90 min__________________________

Cilj učenja:

1. Formirati ideje o molekularnim mehanizmima glavnih poremećaja metabolizma ugljikohidrata.

LITERATURA

1. Ljudska biohemija: R. Murray, D. Grenner, P. Mayes, V. Rodwell - M. book, 2004. - 1. str.

2. Osnove biohemije: A. White, F. Hendler, E. Smith, R. Hill, I. Lehman.-M. knjiga,

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

3. Vizuelna biohemija: Kolman., Rem K.-G-M.book 2004.

4.Biohemijske osnove...pod. ed. dopisni član RAS E.S. Severina. M. Medicina, 2000.-str.179-205.

MATERIJALNA PODRŠKA

1.Multimedijalna prezentacija

PRORAČUN VREMENA STUDIJA

24691 0

Ako je integralni pokazatelj razine metabolizma ugljikohidrata u životinjskom tijelu koncentracija glukoze u krvi, onda je sličan pokazatelj intenziteta metabolizma masti koncentracija NEFA. U mirovanju je u prosjeku 500-600 µmol/100 ml plazme. Ovaj parametar zavisi od odnosa brzina lipolize i liposinteze u masnom tkivu i jetri, s jedne strane, i potrošnje slobodnih masnih kiselina kao izvora energije u mišićima i drugim tkivima, s druge strane.

Ugljikohidrati se koriste i mobiliziraju u tijelu lakše i ravnomjernije nego trigliceridi. Stoga su razine glukoze u krvi stabilnije od koncentracija NEFA. Ako koncentracija glukoze u krvi varira ± 30%, tada se koncentracija slobodnih masnih kiselina u nekim situacijama (post, intenzivna vježba mišića, jak stres) može povećati i do 500% (Newsholme, Start, 1973).

Tako značajno povećanje nivoa NEFA u krvi objašnjava se činjenicom da stope reakcija lipolize naglo premašuju stope reakcija upotrebe NEFA. I iako se NEFA-e u nekim tkivima koriste sporije od glukoze ili drugih monosaharida, one su prilično dostupne za oksidaciju u funkcionalnim tkivima i stoga su, u brojnim fiziološkim situacijama, najvažniji, pa čak i primarni izvori energije za mnoge tipove stanica, posebno skeletnih mišića, kada postoji nedostatak glukoze.

U miokardu, NEFA su glavni proizvodi goriva u svim uslovima. Za razliku od monosaharida, brzina potrošnje masnih kiselina u svim tkivima ovisi o njihovoj koncentraciji u krvi i ne ovisi o propusnosti ćelijskih membrana za njih (Eaton i Steinberg, 1961).

Regulatori lipolize i liposinteze su uglavnom isti hormoni koji učestvuju u regulaciji metabolizma ugljikohidrata. Istovremeno, hormoni koji stimulišu hiperglikemiju su takođe hiperlipicidemični, dok insulin, koji ima hipoglikemijski efekat, sprečava razvoj hiperlipacidemije. Pored toga, ACTH, lipotropin i MSH, koji imaju hiperlipicidemijski efekat, učestvuju u regulaciji metabolizma masti kod kičmenjaka (Sl. 99).

Rice. 99. Multihormonska regulacija lipolize i liposinteze:

Inzulin je jedini hormonski stimulator lipogeneze i inhibitor lipolize. Stimulacija liposinteze hormonom u masnom tkivu, kao iu jetri, nastaje zbog povećane apsorpcije i korištenja glukoze (vidi gore). Inhibicija lipolize se očito javlja kao rezultat aktivacije cAMP fosfodiesteraze inzulinom, smanjenja koncentracije cikličkog nukleotida, smanjenja brzine fosforilacije niskoaktivne lipaze i smanjenja koncentracije aktivnog oblika enzima - lipaza a (Corbin et al., 1970). Osim toga, inhibicija lipolize u masnom tkivu pod utjecajem inzulina je posljedica inhibicije hidrolize triglicerida produktima glikolize pojačane hormonima.

Glukagon, adrenalin, hormon rasta (kod fetusa i CSM), glukokortikoidi, ACTH i srodni hormoni su stimulatori lipolize u masnom tkivu i jetri. Glukagon i epinefrin ispoljavaju svoje hiperlipacidemičke efekte aktivacijom adenilat ciklaze i pojačavanjem stvaranja cAMP, koji povećava, preko cAMP-zavisnog PC-a, konverziju lipaze u aktiviranu lipazu a (Rouison et al., 1971). Očigledno, ACTH, lipotropin i MSH, GH (ili njegov lipolitički fragment) i glukokortikoidi djeluju na sličan način na lipolizu, a CSM također pojačava lipolizu, vjerovatno stimulirajući sintezu proteinskih enzima na nivou transkripcije i translacije (Fane, Sinerstein, 1970).

Latentni period povećanja nivoa NEFA u krvi pod uticajem glukagona i adrenalina je 10-20 minuta, dok je pod uticajem hormona rasta i kortikosteroida 1 sat ili više. Treba podsjetiti da ACTH ima složene efekte na metabolizam lipida. Djeluje na masno tkivo direktno i kroz stimulaciju proizvodnje glukokortikoida u korteksu nadbubrežne žlijezde, uz to je prohormon α-MSH i sractor, koji stimulira lučenje inzulina (Beloff-Chain et al., 1976). T3 i T4 takođe imaju lipolitički efekat.

Hormonska stimulacija lipolize u masnom tkivu i jetri u uslovima gladovanja ili stresa i naknadne hiperlipacidemije dovode ne samo do pojačane oksidacije NEFA, već i do inhibicije iskorišćavanja ugljikohidrata u mišićima i, eventualno, drugim tkivima. Dakle, glukoza je "skladištena" za mozak, koji prvenstveno koristi ugljikohidrate, a ne masne kiseline. Osim toga, značajna stimulacija lipolize u masnom tkivu hormonima povećava stvaranje ketonskih tijela iz masnih kiselina u jetri. Potonje, a prvenstveno acetosirćetna i hidroksimaslačna kiselina, mogu poslužiti kao supstrati za disanje u mozgu (Hawkins et al., 1971).

Drugi integralni pokazatelj metabolizma lipida su lipoproteini (LP) razne gustine, transportujući holesterol i druge lipide iz jetre u druga tkiva i obrnuto (Brown, Goldstein, 1977-1985). Lijekovi niske gustine - aterogeni (izazivaju aterosklerozu), lijekovi visoke gustine- antiaterogen. Biosintezu holesterola u jetri i metabolizam različitih lekova regulišu T3, glukokortikoidi i polni hormoni. Istovremeno, T3 i estrogeni sprečavaju razvoj vaskularne ateroskleroze.

Prilagodljiva uloga hormona koji regulišu intersticijski metabolizam i kratke informacije o njegovoj endokrinoj patologiji.

Nivo lučenja kompleksa hormona koji regulišu metabolizam ugljenih hidrata i masti zavisi od potreba organizma za energetskim resursima. Za vrijeme posta, mišićnog i nervnog stresa, kao i drugih oblika stresa, kada se povećava potreba za korištenjem ugljikohidrata i masti, u zdravom tijelu dolazi do povećanja brzine lučenja onih hormona koji povećavaju mobilizaciju i preraspodjelu. rezervnih oblika nutrijenata i izazivaju hiperglikemiju i hiperlipicidemiju (Sl. 100).

Istovremeno se inhibira lučenje insulina (Hussey, 1963; Foa, 1964, 1972). I obrnuto, jedenje hrane stimulira prvenstveno lučenje inzulina, koji potiče sintezu glikogena u jetri i mišićima, triglicerida u masnom tkivu i jetri, kao i proteina u različitim tkivima.

100. Učešće hormona u regulaciji i samoregulaciji intersticijalnog metabolizma ugljenih hidrata i lipida:
pune strelice označavaju stimulaciju, isprekidane strelice označavaju inhibiciju

Signali koji stimulišu lučenje insulina su povećanje koncentracije glukoze, masnih kiselina i aminokiselina koje se apsorbuju u krv, kao i povećanje lučenja gastrointestinalnih hormona - sekretina i pankreozimina. Istovremeno se inhibira lučenje hormona "mobilizacije". Međutim, GH, prisutan čak iu malim koncentracijama u krvi u fazama uzimanja hrane, potiče ulazak glukoze i aminokiselina u mišićno i masno tkivo, a adrenalina u mišićno tkivo. Istovremeno, niske koncentracije inzulina tokom posta i stresa stimulišu ulazak glukoze u mišiće, čime se olakšavaju efekti hiperglikemijskih hormona na mišićno tkivo.

Jedan od glavnih signala koji moduliraju lučenje inzulina, glukagona, adrenalina i drugih hormona uključenih u adaptivnu samoregulaciju intersticijalnog metabolizma ugljikohidrata je, kao što je već navedeno, razina glukoze u krvi.

Povećanje koncentracije glukoze u krvi stimulira lučenje inzulina putem povratnog mehanizma i inhibira lučenje glukagona i drugih hiperglikemijskih hormona (Foa, 1964, 1972; Randle i Hayles, 1972). Pokazalo se da su efekti glukoze na sekretornu aktivnost α- i β-ćelija pankreasa, kao i hromafinskih ćelija, najvećim delom rezultat direktne interakcije heksoze sa specifičnim receptorima u membranama ćelija žlezde.

Istovremeno, efekti glukoze na lučenje drugih hormona ostvaruju se na nivou hipotalamusa i/ili prekrivenih dijelova mozga. Slično glukozi, masne kiseline mogu djelovati i na pankreas i medulu nadbubrežne žlijezde, ali ne i na mozak, osiguravajući samoregulaciju metabolizma masti. Uz faktore samoregulacije lučenja navedenih hormona, na potonje mogu utjecati i brojni unutrašnji i vanjski stresni agensi.

Teška endokrina bolest, dijabetes melitus, povezana je s dubokim poremećajima u metabolizmu ugljikohidrata i masti kod ljudi. Jedna od prirodnih komplikacija dijabetesa je oštećenje malih i velikih krvnih žila, što stvara preduvjete za razvoj ateroskleroze i drugih vaskularnih poremećaja kod pacijenata. Dakle, dijabetes doprinosi povećanju broja oboljelih od kardiovaskularnih bolesti.

Pretpostavljalo se da je razvoj dijabetes melitusa prvenstveno povezan s apsolutnim nedostatkom inzulina. Trenutno se vjeruje da se patogeneza dijabetesa temelji na kombiniranom kršenju regulatornog djelovanja inzulina i, moguće, niza drugih hormona na tkivo, što rezultira apsolutnim ili relativnim nedostatkom inzulina u tijelu, u kombinaciji sa apsolutnim ili relativni višak glukagona ili drugih “dijabetogenih” hormona (Unter, 1975).

Neravnoteža u djelovanju hormona dovodi, shodno tome, do razvoja trajne hiperglikemije (koncentracija šećera u krvi iznad 130 mg%), glukozurije i poliurije. Posljednja dva simptoma daju naziv bolesti - dijabetes melitus ili dijabetes melitus. U uslovima opterećenja ugljikohidratima (test tolerancije na glukozu), glikemijska kriva kod pacijenata se mijenja: nakon uzimanja 50 g glukoze oralno, hiperglikemija se kod pacijenata, u odnosu na normu, produžava tokom vremena i dostiže veće vrijednosti.

Uz poremećeno iskorištavanje i skladištenje ugljikohidrata kod dijabetesa nastaju i odgovarajući poremećaji metabolizma masti: pojačana lipoliza, inhibicija lipogeneze, povećan sadržaj NEFA u krvi, pojačana oksidacija u jetri, nakupljanje ketonskih tijela. Povećano stvaranje ketonskih tijela (ketoza) dovodi do smanjenja pH krvi – acidoze, koja igra značajnu ulogu u nastanku bolesti (Renold i sar., 1961).

Ketoacidoza vjerovatno igra značajnu ulogu u nastanku vaskularnih lezija (mikro- i makroangiopatija). Osim toga, ketoacidoza je u osnovi jedne od najtežih komplikacija dijabetesa - dijabetičke kome. Kod vrlo visokog šećera u krvi (800-1200 mg%) može se razviti druga vrsta kome. Nastaje zbog značajnog gubitka vode u urinu i povećanja osmotskog pritiska krvi uz održavanje normalnog pH (hiperosmolarna koma).

Kao posljedica dugotrajnih i različitih poremećaja metabolizma ugljikohidrata, masti i proteina, praćenih poremećajem ravnoteže vode i soli, kod pacijenata se razvijaju različite mikro- i makroangiopatije koje uzrokuju bolesti mrežnice (retinopatija), bubrega (nefropatija) , nervni sistem (neuropatija), trofični ulkusi na koži, opšta ateroskleroza, mentalni poremećaji.

Utvrđeno je da je dijabetes melitus polipatogenetska bolest. U početku može biti uzrokovan: primarnim nedostatkom lučenja inzulina i hipersekrecijom dijabetogenih hormona (inzulinski osjetljivi, ili juvenilni, oblici dijabetesa); naglo smanjena osjetljivost ciljnih tkiva na inzulin (inzulinski rezistentni oblici ili „dijabetes starijih osoba, gojazni”). U patogenezi prvog oblika bolesti, koji čini 15-20% pacijenata sa dijabetesom, određenu ulogu može igrati nasljedni faktor i stvaranje autoantitijela na proteine otočnog aparata. U nastanku drugog oblika bolesti (više od 80% osoba oboljelih od dijabetesa) bitni su pretjerani unos hrane s ugljikohidratima, gojaznost i sjedilački način života.

Za kompenzaciju dijabetes melitusa, koristi se kao nadomjesna terapija. razne droge insulin; dijeta s niskim udjelom ugljikohidrata (ponekad s malo masti) i sintetički hipoglikemijski lijekovi - sulfoniluree i bigvanidi. Shodno tome, insulin je efikasan samo kod inzulinsko osetljivih oblika bolesti. Osim toga, u tijeku su pokušaji stvaranja "umjetne gušterače" - kompaktnog elektronsko-mehaničkog uređaja napunjenog inzulinom i glukagonom, koji, kada je povezan s krvotokom, može ubrizgati hormone ovisno o koncentraciji glukoze u krvi.

Simptomi dijabetes melitusa mogu se javiti i kod niza drugih bolesti koje nisu primarno povezane s endokrinim funkcijama gušterače ili djelovanjem inzulina i glukagona ( različitih oblika hiperkortizolizam, akromegalija).

V.B. Rosen

Regulaciju metabolizma ugljikohidrata u svim fazama provode nervni sistem i hormoni. Osim toga, aktivnost enzimi Neki putevi metabolizma ugljikohidrata regulirani su po principu „povratne informacije“, koji se zasniva na alosteričnom mehanizmu interakcije između enzima i efektora. Regulaciju metabolizma ugljikohidrata u svim fazama provode nervni sistem i hormoni. Osim toga, aktivnost enzimi Neki putevi metabolizma ugljikohidrata regulirani su po principu „povratne informacije“, koji se zasniva na alosteričnom mehanizmu interakcije između enzima i efektora. Alosterični efektori uključuju finalne produkte reakcije, supstrate, neke metabolite i adenil mononukleotide. Najvažnija uloga u fokus metabolizam ugljikohidrata (sinteza ili razgradnja ugljikohidrata) igra se omjerom koenzima NAD + / NADH∙H + i energetskim potencijalom ćelije.

Konstantnost nivoa glukoze u krvi je najvažniji uslov za održavanje normalnog funkcionisanja organizma. Normoglikemija je rezultat usklađenog rada nervnog sistema, hormona i jetre.

Najznačajniji učinak inzulina na organizam je smanjenje normalne ili povišene razine glukoze u krvi – sve do razvoja hipoglikemijskog šoka kada se primjenjuju visoke doze inzulina. Nivo glukoze u krvi se smanjuje kao rezultat: 1. Ubrzanje ulaska glukoze u ćelije. 2. Povećanje upotrebe glukoze od strane ćelija.

Inzulin ubrzava ulazak monosaharida u tkiva zavisna od insulina, posebno glukoze (kao i šećera slične konfiguracije na poziciji C 1 -C 3), ali ne i fruktoze. Vezivanje inzulina za njegov receptor na plazma membrani dovodi do kretanja skladišnih transportnih proteina glukoze ( gluten 4) iz intracelularnih depoa i njihovo uključivanje u membranu.

Inzulin aktivira upotrebu glukoze u ćelijama:

aktivacija i indukcija sinteze ključnih enzima glikolize (glukokinaza, fosfofruktokinaza, piruvat kinaza).

Povećana inkorporacija glukoze u pentozofosfatni put (aktivacija glukoza-6-fosfat i 6-fosfoglukonat dehidrogenaza).

Povećanje sinteze glikogena stimulacijom stvaranja glukoza-6-fosfata i aktiviranjem glikogen sintaze (istovremeno, insulin inhibira glikogen fosforilazu).

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 nivoa glukoze u krvi.

Hormon rasta posredno uzrokuje povećanje glikemije: stimulirajući razgradnju lipida, dovodi do povećanja razine masnih kiselina u krvi i stanicama, čime se smanjuje njihova potreba za glukozom ( masne kiseline su inhibitori upotrebe glukoze u stanicama).

tiroksin, posebno proizveden u prevelikim količinama tokom hipertireoze, takođe doprinosi povećanju nivoa glukoze u krvi (zbog povećane glikogenolize).

Sa normalnim nivoom glukoze U krvi ga bubrezi potpuno reapsorbuju, a šećer u urinu se ne otkriva. Međutim, ako glikemija prelazi 9-10 mmol/l ( bubrežni prag ), zatim se pojavljuje glukozurija . Kod nekih lezija bubrega, glukoza se može naći u urinu čak i kod normoglikemije.

Testira sposobnost tijela da reguliše nivo glukoze u krvi ( tolerancija na glukozu ) koristi se za dijagnozu dijabetes melitusa kada se daje oralno test tolerancije na glukozu:

Rice. 10 “Šećerna kriva” u normalnim i patološkim stanjima

Ministarstvo zdravlja Republike Bjelorusije

Obrazovna ustanova

"Gomel State Medical University"

Zavod za biološku hemiju

Razgovarano na sastanku odjeljenja (MK ili TsUNMS)____________________

Protokol br. _______

U biološkoj hemiji

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.

LITERATURA

1. Ljudska biohemija: R. Murray, D. Grenner, P. Mayes, V. Rodwell - M. book, 2004. - 1. str. 205-211., 212-224.

2. Osnove biohemije: A. White, F. Hendler, E. Smith, R. Hill, I. Lehman.-M. knjiga,

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

3. Vizuelna biohemija: Kolman., Rem K.-G-M.book 2004.

4.Biohemijske osnove...pod. ed. dopisni član RAS E.S. Severina. M. Medicina, 2000.-str.179-205.

MATERIJALNA PODRŠKA

1.Multimedijalna prezentacija

PRORAČUN VREMENA STUDIJA

Ukupno: 90 min

Uvod. Zadatak regulacije i ograničavanja konzumacije ugljikohidrata javlja se posebno hitno u vezi sa prevencijom i liječenjem dijabetesa, kao i utvrđivanjem korelacije između prekomjerne konzumacije ugljikohidrata sa pojavom određenih bolesti – „pratilaca gojaznosti“, kao i sa razvoj ateroskleroze.

Da li vam se dopao članak? Podijelite to

Odštampajte ovaj članak