Зачем врачу нужна биологическая химия

• Название: Зачем врачу нужна биологическая химия
• Анкор: Lektsii_po_Biokhimii_Timin_Oleg_Alexeevich.docx
• Дата: 21.12.2017
• Размер: 6.47 Mb.
• Имя файла: Lektsii_po_Biokhimii_Timin_Oleg_Alexeevich.docx
• Тип: Документы; #12377
• страница: 69 из 139

Гликолиз и глюконеогенез дополняют друг друга

Так как синтез и окисление глюкозы являются крайне важными для существования клетки (гликолиз) и всего организма (глюконеогенез), то регуляция этих процессов отвечает запросам органов и тканей при различных условиях существования.

Поскольку гликолитическое окисление глюкозы является:

• 
  способом получения энергии и в аэробных и в анаэробных условиях, то оно непрерывнопроисходит во всех клетках и, конечно, должно и будет активировано при усилении работы клетки, например, сокращение миоцита, движение нейтрофилов;
  
• 
  источником глицеролаи ацетил-SКоА, используемых для синтеза жиров в гепатоцитах и адипоцитах, то такое окисление активируется при избыткеглюкозы в клетке.
  

Глюконеогенез, как образование глюкозы из неуглеводных компонентов, необходим:

• 
  при гипогликемииво время мышечной нагрузки – синтез из молочной кислоты, поступающей из мышц, из глицерола, образующегося при мобилизации жиров;
  
• 
  при гипогликемиипри голодании – синтез из аминокислот, образующихся при катаболизме белков.
  

Таким образом, при голодании или физической нагрузке глюконеогенез, идущий в печени, обеспечивает глюкозой все остальные органы (эритроциты, нервная ткань, мышцы и др.), в которых активен гликолиз и другие процессы, производящие энергию. Наличие глюкозы в указанных клетках необходимо, чтобы поддержать концентрацию оксалоацетата и обеспечить сгорание ацетил-SКоА (получаемого также из жирных кислот или кетоновых тел) в цикле трикарбоновых кислот.

В целом можно выделить два способа регуляции гликолиза и глюконеогенеза: гормональнаяпри участии гормонов и метаболическая, т.е. при помощи промежуточных или конечных продуктов обмена глюкозы.

Существуют три основных участка, на которых происходит регуляция этих процессов:

• 
  первая реакция гликолиза,
  
• 
  третья реакция гликолиза и обратимая ей,
  
• 
  десятая реакция гликолиза и обратимые ей.
  

Регуляция глюконеогенеза

Гормональная активация глюконеогенеза осуществляется глюкокортикоидами, которые увеличивают синтезпируваткарбоксилазы, фосфоенолпируват-карбоксикиназы, фруктозо-1,6-дифосфатазы. Глюкагонстимулирует те же самые ферменты через аденилатциклазный механизм путем фосфорилирования.

Также имеется метаболическая регуляция, при которой аллостерически активируетсяпируваткарбоксилаза при помощи ацетил-SКоА, фруктозо-1,6-дифосфатаза при участии АТФ.

Гормональные и метаболические факторы, регулирующие гликолиз и глюконеогенез

Регуляция гликолиза

Гликолиз стимулируется инсулином, повышающим количество молекул гексокиназы, фосфофруктокиназы,пируваткиназы.

В печени активность глюкокиназы регулируется гормонами: активацию вызывает инсулини андрогены, подавляют ее активность глюкокортикоидыи эстрогены. 

Для метаболической регуляции чувствительной является фосфофруктокиназа. Она активируется АМФ и собственным субстратом, ингибируется – АТФ, лимонной кислотой, жирными кислотами. Пируваткиназаактивируется фруктозо-1,6-дифосфатом. Гексокиназа непеченочных клеток ингибируется продуктом собственной реакции – глюкозо-6-фосфатом.

Глюкоза в крови строго контролируется

Нервная регуляцияконцентрации глюкозы в крови выражается в положительном влиянии n.vagus на секрецию инсулина и тормозящем влиянии на этот процесс симпатической иннервации. Кроме этого, выделение адреналина в кровь подвержено симпатическим влияниям.

Основными факторами гормональной регуляции являются глюкагон, адреналин, глюкокортикоиды, соматотропный гормон с одной стороны, и инсулинс другой. Все гормоны, кроме инсулина, влияя на печень, увеличивают гликемию.

Инсулин является единственным гормоном организма, действие которого нацелено на снижение уровня глюкозы крови. При его влиянии глюкозу усиленно поглощают мышцыи жировая ткань.

Уменьшение концентрации глюкозы в крови инсулиномдостигается следующими путями:

• 
  переход глюкозы в клетки– активация белков-транспортеровГлюТ 4 на цитоплазматической мембране,
  
• 
  вовлечение глюкозы в гликолиз– повышение синтеза глюкокиназы– фермента, получившего название "ловушка для глюкозы", стимуляция синтеза других ключевых ферментов гликолиза –фосфофруктокиназы, пируваткиназы,
  
• 
  увеличение синтеза гликогена – активация гликогенсинтазыи стимуляция ее синтеза, что облегчает превращение излишков глюкозы в гликоген,
  
• 
  активация пентозофосфатного пути – индукция синтеза глюкозо-6-фосфат-дегидрогеназы и 6-фосфоглюконатдегидрогеназы,
  
• 
  усиление липогенеза– вовлечение глюкозы в синтез триацилглицеролов или фосфолипидов (схема cинтеза).
  

Многие ткани совершенно нечувствительны к действию инсулина, их называют инсулиннезависимыми. К ним относятся нервная ткань, стекловидное тело, хрусталик, сетчатка, клубочковые клетки почек, эндотелиоциты, семенники и эритроциты.

Глюкагонповышает содержание глюкозы крови:

• 
  увеличивая мобилизациюгликогена через активацию гликогенфосфорилазы,
  
• 
  стимулируя глюконеогенез– повышение работы ферментов пируваткарбоксилазы,фосфоенолпируват-карбоксикиназы, фруктозо-1,6-дифосфатазы.
  

Адреналинвызывает гипергликемию:

• 
  активируя мобилизациюгликогена – стимуляция гликогенфосфорилазы,
  

Глюкокортикоидыповышают глюкозу крови

• 
  за счет подавленияперехода глюкозы в клетку,
  
• 
  стимулируя глюконеогенез– увеличивают синтез ферментов пируваткарбоксилазы,фосфоенолпируват-карбоксикиназы, фруктозо-1,6-дифосфатазы.
  

В таблице кратко сформулированы основные аспекты гормональных влияний:

Снижение глюкозы крови	Повышение глюкозы крови
Инсулин Повышение ГлюТ 4-зависимого транспорта глюкозы в клетки Усиление синтеза гликогена Активация ПФП Активация гликолиза и ЦТК	Адреналин Активация гликогенолиза в печени Глюкагон Активация гликогенолиза в печени Стимуляция глюконеогенеза Глюкокортикоиды Усиление глюконеогенеза Уменьшение проницаемости мембран для глюкозы

Гипергликемические состояния

Гипергликемическим является состояние, при котором концентрация глюкозы в крови более 6 ммоль/л. По происхождению выделяют две группы таких состояний:

Физиологические

• 
  алиментарные– связаны с приемом пищи и продолжаются в норме не более 2 часов после еды.
  
• 
  нейрогенные– нервное напряжение, стимулирующее секрецию адреналина и мобилизацию гликогена в печени,
  
• 
  гипергликемия беременных– связана с относительной недостаточностью инсулина при увеличении массы тела и потребностью плода в глюкозе.
  

Патологические

• 
  при заболеваниях гипофиза, коры и мозгового слоя надпочечников, щитовидной железы, связанных сизбытком гликемических гормонов, 
  
• 
  при органических поражениях ЦНС,
  
• 
  поражении β-клеток поджелудочной железы.
  

Гипогликемические состояния

Гипогликемическим является состояние, при котором концентрация глюкозы в крови ниже 3,5 ммоль/л. Причиной гипогликемий может явиться:

Физиологические

• 
  краткое или долгосрочное голодание.
  

Патологические

• 
  гиперинсулинизм в результате передозировкиили инсулиномы(инсулинпродуцирующая опухоль) или избыточной активности инсулиназы(синдром Мак-Куорри),
  
• 
  гликогенозы, 
  
• 
  недостаток гликемических гормонов при гипопитуитаризме, аддисоновойболезни,
  
• 
  у недоношенных и новорожденных – охлаждение, малые запасы гликогена в печени и ее общая незрелость,
  
• 
  нарушения кишечника, гельминтозы, дисбактериозы.