Инсулин Влияние на углеводный, жировой и белковый обмен
Инсулин— гормон пептидной природы, образуется в бета-клетках островков Лангерганса поджелудочной железы. Оказывает многогранное влияние на обмен практически во всех тканях. Инсулин оказывает влияние практически на все органы и ткани. Однако его главными мишенями служат печень, мышечная и жировая ткань.
Действие инсулина Увеличивает проницаемость плазматических мембран для глюкозы Активирует ключевые ферменты гликолиза, стимулирует образование в печени и мышцах из глюкозы гликогена Усиливает синтез жиров и белков Подавляет активность ферментов, расщепляющих гликоген и жиры (анаболическое действие) Обладает антикатаболическим эффектом.
Метаболизм инсулина Инсулин и C-пептид в крови циркулируют в свободной форме 3 -5 мин. Более половины инсулина расщепляется в печени сразу же при поступлении в этот орган по портальным венам. C-пептид не разрушается в печени, а выделяется через почки. По этим причинам достоверным лабораторным показателем секреции инсулина является не сам гормон (инсулин), а именно C-пептид. Эффект инсулина в захвате и метаболизме глюкозы. Связывание рецептора с инсулином(1) запускает активацию большого количества белков (2). Например перенос Glut-4 -переносчика на плазматическую мембрану и поступление глюкозы внутрь клетки(3), синтез гликогена(4), гликолиз (5), синтез жирных кислот (6).
Секреция инсулина регулируется нейрогуморальными факторами: парасимпатическая нервная система (через М 3 -холинорецепторы) усиливает, а симпатическая нервная система (через α 2 -адренорецепторы) угнетает выделение инсулина β-клетками. Соматостатин, продуцируемый D-клетками, препятствует выделению инсулина, а некоторые аминокислоты (фенилаланин), жирные кислоты, глюкагон, амилин, инкретины (глюка- гоноподобный полипептид-1, гастроингибирующий полипептид) и глюкоза - усиливают.
Определяющий фактор регуляции выделения инсулина - уровень глюкозы в плазме крови. Глюкоза проникает в β-клетку с помощью специфического транспортера GLUT-2 и запускает каскад метаболических реакций. В результате в β -клетках возрастает концентрация АТФ. Это приводит к инактивации АТФ-зависимых калиевых каналов, и мембрана β-клетки деполяризуется, при этом увеличивается частота открытия потенциалозависимых кальциевых каналов. Концентрация ионов кальция в βклетках увеличивается, приводя к усилению экзоцитоза инсулина.
Инсулин регулирует основной обмен, а также рост тканей. Механизм влияния инсулина на рост тканей аналогичен механизму действия инсулиноподобных факторов роста. Влияние инсулина на обмен веществ в целом можно охарактеризовать как анаболическое (гормон усиливает синтез белка, жиров, гликогена). Первостепенное значение имеет влияние инсулина на углеводный обмен. При недостаточной продукции эндогенного инсулина развивается сахарный диабет. Его основные симптомы: гипергликемия, глюкозурия, полидипсия, кетоацидоз, ангиопатии и др. Одна из причин гипогликемии - увеличение захвата глюкозы тканями. Секреция инсулина в зависимости от уровня глюкозы в крови
Через гистогематические барьеры глюкоза проникает путем облегченной диффузии (энергонезависимого транспорта по элек- трохимическому градиенту) при помощи специальных транспортных систем GLUT βклетки поджелудочной железы содержат GLUT-2. «Инсулинозависимые» ткани (жировая и поперечнополосатая мышечная ткани) содержат GLUT-4. Количество белков - переносчиков глюкозы увеличивается при стимуляции инсулиновых рецепторов. Эндотелиоциты капилляров головного мозга содержат GLUT-1; этот транспортер обеспечивает инсулинонезависимый (базальный) транспорт глюкозы в нейроны.
Влияние на виды обмена Инсулин влияет на обмен веществ при помощи специфических мембранных инсулиновых рецепторов, состоящих из двух α- и двух β-субъединиц. αСубъединицы расположены с наружной стороны мембран клеток и имеют центры связывания молекул инсулина. β-субъединицы - трансмембранные домены с тирозинкиназной активностью и тенденцией к взаимному фосфорилированию. Связывание молекулы инсулина с α-субъединицами рецептора стимулирует эндоцитоз, и комплекс «инсулин-рецептор» погружается в цитоплазму клетки. Пока молекула инсулина связана с рецептором, он пребывает в активированном состоянии и стимулирует процессы фосфорилирования. После разъединения комплекса рецептор «возвращается» в мембрану, а молекула инсулина разрушается лизосомами. Активированные инсулиновые рецепторы запускают процессы фосфорилирования, активируют некоторые ферменты углеводного обмена и усиливают синтез GLUT-4.
Углеводный обмен Эндогенный инсулин — важнейший регулятор углеводного обмена, экзогенный — специфическое сахаропонижающее средство. Влияние инсулина на углеводный обмен связано с тем, что он усиливает транспорт глюкозы через клеточную мембрану и ее утилизацию тканями, способствует превращению глюкозы в гликоген в печени. Инсулин, кроме того, угнетает эндогенную продукцию глюкозы за счет подавления гликогенолиза (расщепление гликогена до глюкозы) и глюконеогенеза (синтез глюкозы из неуглеводных источников — например из аминокислот, жирных кислот ). Помимо гипогликемического, инсулин оказывает ряд других эффектов.
В печени инсулин оказывает на гепатоциты следующие эффекты: глюкоза постоянно поступает в клетки печени через трансмембранный переносчик GLUT 2 инсулин мобилизует дополнительный трансмембранный переносчик GLUT 4, способствуя его встраиванию в плазматическую мембрану гепатоцитов; способствует синтезу гликогена из поступающей в гепатоциты глюкозы, увеличивая транскрипцию гена глюкокиназы и активируя гликогенсинтазу предупреждает распад гликогена, ингибируя активность гликогенфосфорилазы и глюкозо-6 -фосфатазы стимулирует гликолиз и окисление углеводов, активируя глюкокиназу, фосфофруктокиназу и пируваткиназу активирует метаболизм глюкозы через гексозомонофосфатный шунт; ускоряет окисление пирувата, активируя пируватдегидрогеназу; подавляет глюконеогенез, ингибируя активность фосфоенолпируваткарбоксикиназу, фруктозо-1, 6 -бифосфатазу и глюкозо-6 фосфатазу стимулирует гликогенез и синтез триглицеридов, холестерина, белков и ЛПОНП подавляет гликогенолиз, глюконеогенез и кетогенез оказывает анаболитическое и антикатаболическое действие
Анаболические эффекты усиливает поглощение клетками аминокислот (особенно лейцина и валина); усиливает транспорт в клетку ионов калия, а также магния и фосфата; усиливает репликацию ДНК и биосинтез белка; усиливает синтез жирных кислот и последующую их этерификацию — в жировой ткани и в печени инсулин способствует превращению глюкозы в триглицериды; при недостатке инсулина происходит обратное — мобилизация жиров. Антикатаболические эффекты подавляет гидролиз белков — уменьшает деградацию белков; уменьшает липолиз — снижает поступление жирных кислот в кровь.
В скелетных мышцах инсулин: стимулирует синтез белка в рибосомах способствует транспорту аминокислот и глюкозы стимулирует синтез гликогена из поступающей в гепатоциты глюкозы, увеличивая транскрипцию гена гексокиназы и активируя гликогенсинтазу снижает активность гликогенфосфорилазы активирует поступление глюкозы в саркоплазму посредством трансмембранного переносчика GLUT 4, способствуя его встраиванию в плазматическую мембрану стимулирует гликолиз и окисление углеводов, активируя гексокиназу, фосфофруктокиназу и пируваткиназы;
Жировой обмен Влияние инсулина на жировой обмен проявляется в угнетении липолиза, что приводит к снижению поступления свободных жирных кислот в кровоток. Инсулин препятствует образованию кетоновых тел в организме. Инсулин усиливает синтез жирных кислот и их последующую эстерификацию.
Действия инсулина: стимулирует накопления триглицеридов активация гипопротеилипазы, в результате чего жирные кислоты могут поступать в жировые клетки стимулирует поступление глюкозы в жировые клетки, что делаешь альфаглицерофосфат более доступным для синтеза триглицеридов подавляет внутриклеточный липолиз
Белковый обмен Инсулин участвует в метаболизме белков: увеличивает транспорт аминокислот через клеточную мембрану, стимулирует синтез пептидов, уменьшает расход тканями белка, тормозит превращение аминокислот в кетокислоты. Действие инсулина сопровождается активацией или ингибированием ряда ферментов: стимулируются гликогенсинтетаза, пируват-дегидрогеназа, гексокиназа, ингибируются липазы (и гидролизующая липиды жировой ткани, и липопротеин-липаза, уменьшающая «помутнение» сыворотки крови после приема богатой жирами пищи).
Действие инсулина и глюкагона на метаболизм глюкозы в печени. Глюкоза проникает в гепатоциты путем облегченной диффузии при участии ГЛЮТ 2, не зависимого от инсулина и имеющего высокую Км. В гепатоцитах глюкоза быстро превращается в глюкозо-6 -фосфат глюкокиназой (гексокиназой IV), которая тоже имеет высокую Км (12 м. М) и не ингибируется продуктом реакции (в отличие от гексокиназ I, II и III). Далее глюкозо-6 фосфат может использоваться по трем направлениям: синтез гликогена, гликолиз, пентозофосфатный путь. Следует отметить, что ацетил-Со. А, образующийся из глюкозы, используется для синтеза жирных кислот и жиров. Все эти пути стимулируются инсулином на пре- или посттрансляционном уровне.
Влияние инсулина на виды обмена
Влияние инсулина на обмен электролитов не менее сильно, чем на обмен углеводов, белков и жиров. Под действием инсулина повышается проницаемость клеточных мембран для кальция, магния, фосфора, калия и других электролитов. При инфарктах, тяжелых отравлениях, заболеваниях печени и других тяжелых состояниях внутривенно капельно вводят так называемые поляризующие смеси, которые состоят из раствора глюкозы, небольшого количества инсулина, солей магния и калия. Под действием инсулина глюкоза, калий и магний быстро проникают внутрь клетки, улучшая энергетический обмен и стабилизируя заряд клеточных мембран. Инсулин также повышает проницаемость клеток для витаминов, которые легче всасываются клетками организма.
Заместительная терапия Для больных сахарным диабетом введение инсулина - это заместительная терапия, направленная на нормализацию состояния. Заместительная терапия — используется при дефиците естественных биогенных веществ. К средствам заместительной терапии относятся ферментные препараты (панкреатин, панзинорм и т. д. ), гормональные лекарственные средства (инсулин при сахарном диабете, тиреоидин при микседеме), препараты витаминов (витамин D, например, при рахите). Препараты заместительной терапии, не устраняя причины заболевания, могут обеспечивать нормальное существование организма в течение многих лет.
Заместительная гормональная терапия в климактерии Наступление менопаузы является естественным процессом, сущность которого заключается в возрастном снижении и "выключении" функции яичников вследствие истощения их фолликулярного аппарата, приводящее к развитию гормонодефицитного состояния. Использование заместительной гормональной терапии ЗГТ обеспечивает реальную возможность корректировать проявления эстроген-дефицитного состояния и, следовательно, проводить лечение и профилактику ранних и поздних осложнений климактерического синдрома у женщин старшей возрастной группы. Цель ЗГТ – фармакологически заменить гормональную функцию яичников у женщин, испытывающих дефицит половых гормонов. При ЗГТ используют эстрогены и прогестагены.
Гормонозаместительная терапия предотвращает изменение структуры и функций внутренней выстилки матки. Курс прогестерона обычно принимают в течение 10 -14 дней, в зависимости от типа гормона. После завершения курса приема прогестерона наблюдается кровотечение, похожее на обычную менструацию. Существует три способа приема эстрогена Оральный (таблетки); Подкожный (имплантанты) Наружный (в форме геля или гормонального пластыря). Все эти способы восполнения дефицита эстрогена в организме помогают эффективно уменьшить неприятные проявления климакса и предотвратить развитие остеопороза и сердечно-сосудистых заболеваний.
Биологические эффекты прогестагенов Они способны вызывать секреторную трансформацию пролиферирующего под влиянием эстрогенов эндометрия. Кроме того, прогестагены могут обладать другими эффектами: эстрогенным, антиэстрогенным, андрогенным, антигонадотропным, глюкокортикоидоподобным и АКТГ– подобным
Препараты инсулина по длительности действия подразделяют на: препараты короткого и ультракороткого действия — имитируют нормальную физиологическую секрецию инсулина поджелудочной железой в ответ на стимуляцию препараты средней продолжительности препараты длительного действия — имитируют базальную (фоновую) секрецию инсулина, а также комбинированные препараты (сочетают оба действия).
Литература 1) Фармакология / Под ред. проф. Р. Н. Аляутдина / Глава 31 2) Статья Смирновой О. М. «Нарушение секреции инсулина - главный эндокринный дефект при сахарном диабете 2 типа» 3) Статья «Инсулины» / http: //www. rlsnet. ru/articles_406. htm 4) Нормальная физиология: учебник / Орлов Р. С. , Ноздрачев А. Д. - 2 -е изд. / Глава 18 5) Статья «Особенности сахарного диабета» 6) Статья «Сахарный диабет» / http: //www. childcareinfo. ru/study-78 -8. html
Скачать презентацию Инсулин Влияние на углеводный, жировой и белковый обмен
Инсулин.ppt