Pagrindinis > Uogos

A. Glikogeno suskirstymo hormoninė kontrolė

Pradžia / - Kiti skyriai / A. Glikogeno suskirstymo hormonų kontrolė

Glikogenas organizme tarnauja kaip angliavandenių rezervas, iš kurio kepenyse ir raumenyse greitai susikaupia gliukozės fosfatas (žr. Sutarčių sistemą). Glikogeno sintezės greitis nustatomas glikogeno sintezės aktyvumu (žemiau esančioje diagramoje dešinėje), o skilimą katalizuoja glikogeno fosforilazė (žemiau esančioje diagramoje). Abu fermentai veikia netirpių glikogeno dalelių paviršių, kur jie gali būti aktyvios arba neaktyvios formos, priklausomai nuo metabolizmo būklės. Kai nevalgius arba stresinėse situacijose (imtynės, bėgimas) padidėja organizmo gliukozės poreikis. Tokiais atvejais išskiriami adrenalino ir gliukagono hormonai. Jie aktyvina skilimą ir slopina glikogeno sintezę. Adrenalinas veikia raumenyse ir kepenyse, o gliukagonas veikia tik kepenyse.

Abu hormonai jungiasi prie receptorių plazmos membranoje (1) ir aktyvuoja per G-baltymų (žr. Hidrofilinio hormono veikimo mechanizmo) adenilato ciklazę (2), kuris katalizuoja 3 ', 5′-ciklo-AMP (cAMP) sintezę iš ATP (ATP) ). Pampodiesterazės cAMP (3), kuris hidrolizuoja cAMP į AMP (AMP), poveikis šiam „antriniam pasiuntiniui“ yra priešingas. Kepenyse diasterazę sukelia insulinas, todėl tai netrukdo kitų dviejų hormonų (neparodytų) poveikiui. cAMP jungiasi ir taip aktyvuoja baltymų kinazę A (4), kuri veikia dviem kryptimis: viena vertus, ji transformuoja glikogeno sintezę į neaktyvią D-formą, naudodama ATP fosforilinimą (kaip koenzimą) 5); kita vertus, jis aktyvuojasi, taip pat ir fosforilinimo, kito baltymų kinazės, fosforilazės kinazės (8). Aktyvi fosforilazės kinazė fosforilina glikogeno fosforilazės neaktyvią b-formą, paverčia ją aktyvia forma (7). Tai sukelia glikogeno-1-fosfato išsiskyrimą iš glikogeno (8), kuris, konvertuojant į gliukozės-6-fosfatą, dalyvaujant fosfoglukomatazei, dalyvauja glikolizėje (9). Be to, kepenyse susidaro laisva gliukozė, kuri patenka į kraujotaką (10).

Mažėjant cAMP lygiui, aktyvuojamos fosfoproteinų fosfatazės (11), kurios defosforiliuoja įvairius aprašyto kaskados fosfoproteinus ir taip sustabdo glikogeno skaidymą ir inicijuoja jo sintezę. Šie procesai vyksta per kelias sekundes, todėl glikogeno metabolizmas greitai prisitaiko prie pasikeitusių sąlygų.

Didelis naftos ir dujų enciklopedija

Skilimas - glikogenas

Dideli jūrų gyvūnai, pvz., Ruoniai ir vėžiai, taip pat ropliai, kurie vadovauja varliagyviams, pavyzdžiui, aligatoriai ir vėžliai, ilgą laiką gali likti po vandeniu ne tik dėl to, kad jų kūnai turi didelį deguonies kiekį hidroksi mioglobino pavidalu, bet ir ir dėl savo gebėjimo generuoti ATP skiliant glikogeną glikolizės metu. [46]

Kepenyse glikogeno fosforilazė taip pat yra a ir fc formoje; iš esmės kepenų fermentai veikia kaip raumenys, iš kurių jie, beje, šiek tiek skiriasi savo struktūra ir reguliavimo savybėmis. Glikogeno skilimas kepenyse yra kitoks nei raumenyse; Šis procesas yra laisvo gliukozės kiekio šaltinis. Kepenų fosforilazės metu susidaro gliukozės-1-fosfatas, kuris po to paverčiamas gliukozės-6-fosfatu, kuris jau yra tiesioginis laisvo gliukozės pirmtakas. [47]

Adrenalinas veikia daugelį kūno funkcijų, įskaitant intracelulinius metabolinius procesus. Jis pagerina glikogeno skaidymą ir mažina jo tiekimą raumenyse ir kepenyse, nes šiuo atžvilgiu jis yra insulino antagonistas, kuris sustiprina glikogeno sintezę. [48]

Žmonių ir gyvūnų audiniuose vidaus biochemikai Ye.L. Rosenfeld ir I.A. Popova taip pat aptiko fermentą a-amilazę, katalizuodama glikozės liekanų pašalinimą iš glikogeno molekulės a-1 4-ryšiu. Tačiau fosforilazės vaidina pagrindinį vaidmenį glikogeno skaidyme ląstelėse. [49]

Insulinas turi didelį poveikį angliavandenių apykaitai. Kalbant apie poveikį glikogeno skaidymo procesui kepenyse, insulinas tam tikru mastu yra adrenalinas ir simpatinis antagonistas. [51]

FGM taip pat veikia atitinkamus D-galaktozės ir D-manna-jus, bet jų transformacijos greitis yra daug mažesnis. 1938 m. Corey ir bendradarbiai atrado tyrinėdami glikogeno skaidymą raumenų ekstraktuose. Dabar jis randamas augaluose, gyvūnų audiniuose ir mikroorganizmuose. [52]

Dažnai yra d-ir 1-izomerų mišinys, iš dalies, racematas kaip pieno rūgšties fermentacija. Jis susidaro raumenyse (d - forma) glikogeno skaidymo metu: intensyvaus darbo metu (deguonies trūkumas) sukelia raumenų nuovargio jausmą. Kai raumenys atpalaiduoja m. grįžta į glikogeną ir iš dalies oksiduojamas. [53]

Dėl to visi turimi glikogenai, gliukozės-6-fosfatai ir kiti pirmtakai sudaro laisvo gliukozės susidarymą į kraują; tai pasiekia maksimalų raumenų pasiūlą su degalu ir tokiu būdu paruošia kūną kritinei situacijai. Kadangi raumenyse ir širdyje nėra gliukozės-6-fosfatazės, šių organų glikogeno skaidymo produktas nėra gliukozės kiekis kraujyje, bet pieno rūgštis, susidariusi gliukozės-6-fosfato glikolizės metu. Taigi, glikogeno suskirstymo raumenyse stimuliavimas padidina glikolizės greitį ir ATP susidarymą, kuris užtikrina spartų raumenų aktyvumo padidėjimą. [55]

Tuo pačiu metu kitų preparatų, kurių sudėtyje yra glikogeno metabolizmas, ty UDFG-glikogeno - gliukoziltransferazės (žr. Toliau), kiekis liko normalus. Remiantis tuo, padaryta išvada, kad fosforilazė yra susijusi su glikogeno skaidymu, bet ne jo sintezėje. Sutherlandas [163] pastebėjo, kad adrenalino ir gliukagono sukeltas kepenų fosforilazės aktyvumas, kuris, kaip žinoma, padidina šio fermento aktyvumą, taip pat susijęs su glikogeno skaidymu. [56]

Kasa, be insulino, gaminamas kitas hormonas, turintis įtakos angliavandenių - gliukagono - metabolizmui. Šis 29 narių peptidas sukelia gliukozės kiekio kraujyje padidėjimą, skatindamas glikogeno skaidymą kepenyse, padidina gliukozės-6-fosfatų kiekį raumenyse ir turi lipolitinį poveikį. [57]

Antrąjį kasos hormoną, gliukagoną, išskiria baltųjų procesų epidermocitų a-ląstelės. Gliukagonas stimuliuoja inaktyvios fosforilazės (fermento, dalyvaujančio glikogeno skaidyme su gliukozės susidarymu) perėjimą į aktyviąją ląstelės viduje ir tokiu būdu padidina glikogeno skaidymą (kepenyse, bet ne raumenyse), didindamas cukraus kiekį kraujyje. Tuo pačiu metu gliukagonas stimuliuoja glikogeno sintezę kepenyse iš amino rūgščių. Gliukagonas slopina riebalų rūgščių sintezę kepenyse, bet aktyvuoja kepenų lipazę, prisidedant prie riebalų suskirstymo. Jis taip pat skatina riebalinio audinio riebalų skaidymą. Gliukagonas padidina miokardo kontraktinę funkciją, nepaveikdamas jo sužadinimo. [58]

Sąveika su adrenoreceptoriais sukelia smulkių kraujagyslių susiaurėjimą, aukštą kraujospūdį, padidėjusią širdies funkciją ir bronchų bei žarnyno raumenų atsipalaidavimą. Pastarasis savo ruožtu suaktyvina fermentų pakopų kaskadą, o tai lemia ypač glikogeno skaidymą ir gliukozės kiekį kraujyje. [59]

Glikogeno kiekis raumenyse didėja gausiai maitinant ir sumažėja nevalgius. Kai raumenys veikia pagal fosforilazės fermentą, kuris aktyvuojasi raumenų susitraukimo pradžioje, padidėja glikogeno skilimas, kuris yra vienas iš raumenų susitraukimo energijos šaltinių. [60]

Glikogenas: švietimas, atkūrimas, skaidymas, funkcija

Glikogenas yra gyvūnų angliavandenių rezervatas, kurį sudaro daug gliukozės likučių. Glikogeno pasiūla leidžia greitai užpildyti gliukozės kiekį kraujyje, kai tik sumažėja jo lygis, glikogenas suskaidomas ir į kraują patenka gliukozė. Žmonėms gliukozė daugiausia laikoma glikogeno pavidalu. Ląstelėms nėra naudinga laikyti atskiras gliukozės molekules, nes tai žymiai padidintų osmotinį slėgį ląstelės viduje. Savo struktūroje glikogenas primena krakmolą, ty polisacharidą, kurį daugiausia saugo augalai. Krakmolas taip pat susideda iš gliukozės liekanų, sujungtų viena su kita, tačiau glikogeno molekulių yra daug daugiau. Kokybinė reakcija į glikogeną - reakciją su jodu - suteikia rudą spalvą, skirtingai nuo jodo ir krakmolo reakcijos, kuri leidžia jums gauti raudonos spalvos.

Glikogeno gamybos reguliavimas

Glikogeno susidarymas ir suskirstymas reguliuoja keletą hormonų, būtent:

1) insulinas
2) gliukagonas
3) adrenalinas

Glikogeno susidarymas atsiranda po to, kai gliukozės koncentracija kraujyje padidėja: jei yra gliukozės kiekis, jis turi būti kaupiamas. Gliukozės įsisavinimą ląstelėse daugiausia reguliuoja du hormonų antagonistai, ty hormonai, turintys priešingą poveikį: insulinas ir gliukagonas. Abu hormonai išsiskiria kasos ląstelėmis.

Atkreipkite dėmesį: žodžiai „gliukagonas“ ir „glikogenas“ yra labai panašūs, tačiau gliukagonas yra hormonas, o glikogenas yra atsarginis polisacharidas.

Insulinas sintezuojamas, jei kraujyje yra daug gliukozės. Tai paprastai atsitinka po to, kai asmuo valgė, ypač jei maistas yra angliavandenių turintis maistas (pavyzdžiui, jei valgote miltus ar saldų maistą). Visi maisto produktuose esantys angliavandeniai yra suskirstyti į monosacharidus, o jau šioje formoje jie absorbuojami per žarnyno sieną į kraują. Todėl gliukozės lygis pakyla.

Kai ląstelių receptoriai reaguoja į insuliną, ląstelės sugeria gliukozę iš kraujo, o jo lygis vėl sumažėja. Beje, dėl šios priežasties diabetas - insulino trūkumas - yra vaizduotai vadinamas „bado tarp gausos“, nes kraujyje po valgymo, kuriame yra daug angliavandenių, yra daug cukraus, tačiau be insulino ląstelės negali įsisavinti. Dalis gliukozės ląstelių naudojama energijai, o likusi dalis paverčiama riebalais. Kepenų ląstelės naudoja absorbuojamą gliukozę glikogeno sintezei. Jei kraujyje yra mažai gliukozės, vyksta atvirkštinis procesas: kasa išskiria gliukagono hormoną, o kepenų ląstelės pradeda suskaidyti glikogeną, išleidžia gliukozę į kraują arba vėl sintezuoja gliukozę iš paprastesnių molekulių, pavyzdžiui, pieno rūgšties.

Adrenalinas taip pat sukelia glikogeno suskaidymą, nes visas šio hormono veiksmas yra skirtas organizmui mobilizuoti, ruošiant jį „hit“ ar „paleisti“ tipo reakcijai. Ir dėl to būtina, kad gliukozės koncentracija taptų didesnė. Tada raumenys gali jį naudoti energijai.

Taigi, maisto absorbcija sukelia hormono insulino išsiskyrimą į kraują ir glikogeno sintezę, o badas sukelia hormono gliukagono išsiskyrimą ir glikogeno skaidymą. Adrenalino išsiskyrimas, kuris vyksta stresinėse situacijose, taip pat sukelia glikogeno skaidymą.

Kas yra glikogenas, susintetintas iš?

Gliukozės-6-fosfatas tarnauja kaip substratas glikogeno arba glikogenogenezės sintezei, kaip tai daroma kitaip. Tai yra molekulė, gaunama iš gliukozės po to, kai fosforo rūgšties liekana yra prijungta prie šeštojo anglies atomo. Gliukozė, kuri sudaro gliukozės-6-fosfatą, patenka į kepenis iš kraujo ir į žarnyno kraują.

Galima ir kita galimybė: gliukozę galima susintetinti iš paprastesnių pirmtakų (pieno rūgšties). Tokiu atveju gliukozė iš kraujo patenka į raumenis, kur jis suskaidomas į pieno rūgštį su energijos išsiskyrimu, o tada sukaupta pieno rūgštis yra pervežama į kepenis, o kepenų ląstelės iš jos sintetina gliukozę. Tuomet gliukozė gali būti konvertuojama į gliukozės-6-fosfotą ir toliau remiantis glikogenu.

Glikogeno susidarymo etapai

Taigi, kas vyksta glikogeno sintezės procese iš gliukozės?

1. Gliukozė po fosforo rūgšties liekanos tampa gliukozės-6-fosfatu. Taip yra dėl fermento heksokinazės. Šis fermentas turi keletą skirtingų formų. Heksokinazė raumenyse šiek tiek skiriasi nuo heksokinazės kepenyse. Šio fermento, esančio kepenyse, forma yra blogesnė, susijusi su gliukoze, o reakcijos metu susidaręs produktas neslopina reakcijos eigos. Dėl šios priežasties kepenų ląstelės sugeba absorbuoti gliukozę tik tada, kai yra daug jos, ir aš galiu iš karto paversti daug substrato į gliukozės-6-fosfatą, net jei neturiu laiko jį apdoroti.

2. Fermentas fosfoglukomutazė katalizuoja gliukozės-6-fosfato konversiją į jo izomerą, gliukozės-1-fosfatą.

3. Gautas gliukozės-1-fosfatas yra derinamas su uridino trifosfatu, formuojant UDP-gliukozę. Šį procesą katalizuoja UDP-gliukozės pirofosforilazės fermentas. Ši reakcija negali vykti priešinga kryptimi, tai yra, negrįžtama tose sąlygose, kurios yra ląstelėje.

4. Glikogeno sintezės fermentas perkelia gliukozės likučius į atsirandančią glikogeno molekulę.

5. Glikogeno jungiantis fermentas prideda šakų taškus, sukurdamas glikogeno molekulėje naujas šakas. Vėliau šio filialo pabaigoje į glikogeno sintazę pridedamos naujos gliukozės liekanos.

Kur yra glikogenas, kuris yra saugomas po susidarymo?

Glikogenas yra gyvybei reikalingas atsarginis polisacharidas, kuris yra laikomas mažų granulių, kurios yra tam tikrų ląstelių citoplazmoje, pavidalu.

Glikogenas saugo šiuos organus:

1. Kepenys. Glikogenas kepenyse yra gana gausus, ir tai yra vienintelis organas, kuris naudoja glikogeno atsargas cukraus koncentracijai kraujyje reguliuoti. Iki 5-6% gali būti glikogeno iš kepenų masės, kuri maždaug atitinka 100-120 gramų.

2. Raumenys. Raumenyse glikogeno atsargos yra mažesnės procentais (iki 1%), tačiau iš viso kepenyse saugomas bendras glikogenas gali viršyti svorį. Raumenys neišskiria gliukozės, susidariusios po glikogeno išsiskyrimo kraujyje, jie ją naudoja tik savo reikmėms.

3. Inkstai. Jie rado nedidelį kiekį glikogeno. Dar mažesni kiekiai buvo aptinkami gliuzinėse ląstelėse ir leukocituose, ty baltuose kraujo kūneliuose.

Kiek laiko glikogenas saugo?

Gyvybiškai svarbaus organizmo veikimo metu glikogenas sintezuojamas gana dažnai, beveik kiekvieną kartą po valgio. Kūnas neturi prasmės laikyti milžiniškus glikogeno kiekius, nes jo pagrindinė funkcija nėra tarnauti kaip maistinių medžiagų donoras kiek įmanoma ilgiau, bet reguliuoti cukraus kiekį kraujyje. Glikogeno atsargos trunka apie 12 valandų.

Palyginimui saugomi riebalai:

- pirma, jų masė yra daug didesnė už saugomo glikogeno masę,
- antra, jie gali būti pakankamai vieno mėnesio.

Be to, verta paminėti, kad žmogaus organizmas angliavandenius gali paversti riebalais, bet ne atvirkščiai, ty saugomi riebalai negali būti konvertuojami į glikogeną, jis gali būti naudojamas tik energijai. Tačiau glikogenui suskaidyti į gliukozę, tada sunaikinkite patį gliukozę ir naudokite gautą produktą riebalų sintezei, kurią žmogaus kūnas yra gana pajėgus.

Hormonas, kuris padidina glikogeno skaidymą kepenyse ir padidina kraujospūdį

Taupykite laiką ir nematykite skelbimų su „Knowledge Plus“

Taupykite laiką ir nematykite skelbimų su „Knowledge Plus“

Atsakymas

Patikrino ekspertas

Atsakymas pateikiamas

NastyaL

„Connect Knowledge Plus“, kad galėtumėte pasiekti visus atsakymus. Greitai, be skelbimų ir pertraukų!

Nepraleiskite svarbios - prijunkite „Knowledge Plus“, kad pamatytumėte atsakymą dabar.

Peržiūrėkite vaizdo įrašą, kad galėtumėte pasiekti atsakymą

O ne!
Atsakymų peržiūros baigtos

„Connect Knowledge Plus“, kad galėtumėte pasiekti visus atsakymus. Greitai, be skelbimų ir pertraukų!

Nepraleiskite svarbios - prijunkite „Knowledge Plus“, kad pamatytumėte atsakymą dabar.

Glikogeno sintezė ir skaidymas

Kai gliukozės koncentracija kraujyje padidėja, pavyzdžiui, dėl virškinimo žarnyne absorbcijos, gliukozės srautas į ląsteles didėja ir bent dalis šio gliukozės gali būti naudojama glikogeno sintezei. Angliavandenių rezervo kaupimasis ląstelėse glikogeno pavidalu turi tam tikrų pranašumų, palyginti su gliukozės kaupimu, nes jame nėra padidėjęs ląstelėje esantis osmosinis slėgis. Tačiau, gliukozės trūkumas, glikogenas lengvai suskaidomas į gliukozę arba jos fosfato esterius, o gautus monomerinius vienetus naudoja energijai ar plastikai.

4.1. Glikogeno sintezė

Į ląsteles patekęs gliukozės fosforilinimas vyksta dalyvaujant heksokinazės arba gliukokazės fermentams:

Be to, gautas gl-6-f yra izomerizuotas į gl-1-f, dalyvaujant fermentui fosfoglikomutazei [FGM]:

Tada chl-1-f sąveikauja su uridino trifosfatais ir sudaro UDP-gliukozę, dalyvaujant fermentui UDP-gliukozės pirofosforilazei [arba gliukozės-1-fosfaturiridilo transferazei]:

Pirofosfatas nedelsiant padalijamas į dvi fosforo rūgšties liekanas, dalyvaujant fermentui pirofosfatazei. Šiai reakcijai priskiriamas 7 kcal / mol dydžio energijos praradimas, dėl kurio UDP-gliukozės susidarymo reakcija tampa negrįžtama - proceso krypties termodinamika.

Kitame etape gliukozės liekana iš UDP-gliukozės perkeliama į sintezuotą glikogeno molekulę, dalyvaujant fermento glikogeno sintezei:

UDP-gliukozė + (C6H10O5) n> (C6H10O5) n + 1 + UDP

/ glikogenas / ir glikogeno molekulė pratęsiama vienu gliukozės likučiu. Fermento glikogeno sintezė gliukozės liekaną nuo UDP-gliukozės gali prijungti prie statomos glikogeno molekulės tik formuodama -1,4-glikozidinę jungtį. Todėl, dalyvaujant tik vienam iš šio fermento, galima sintezuoti tik linijinį polimerą. Glikogenas yra šakotasis polimeras, o molekulėje esančios šakos susidaro dalyvaujant kitam fermentui: amil-1,4 -> 1,6-glikoziltransferazei. Šis fermentas, kitaip žinomas kaip šakinis fermentas, perneša 5-7 monomerinių vienetų fragmentą iš polisacharido linijinio regiono, susintetinto arčiau jos vidurio, pabaigos, ir šis fragmentas prisijungia prie polimero grandinės dėl a-1,6-glikozidinės jungties susidarymo:

Pažymėtina, kad, remiantis kitais duomenimis, skaldomas fragmentas, sudarytas iš mažiausiai 6 gliukozės liekanų, perkeliamas į gretimą statomos šakotosios polisacharido grandinę. Bet kokiu atveju ateityje abu grandinės bus pratęstos dėl glikogeno sintezės veikimo, o filialo fermentas dalyvauja naujuose filialuose.

Glikogeno sintezė vyksta visuose organuose ir audiniuose, tačiau didžiausias kiekis yra kepenyse [nuo 2 iki 5–6% bendro organų masės] ir raumenyse [iki 1% jų masės]. 1 gliukozės likučio įterpimą į glikogeno molekulę lydi 2 dideli energijos ekvivalentai (1 ATP ir 1 UTP), todėl glikogeno sintezė ląstelėse gali vykti tik su pakankamu energijos tiekimu.

4.2. Glikogeno mobilizacija

Glikogenas, kaip gliukozės rezervas, virškinimo metu kaupiasi ląstelėse ir suvartojamas per absorbcijos laikotarpį. Glikogeno skaidymas kepenyse arba jo mobilizavimas atliekamas dalyvaujant fermentui glikogeno fosforilazei, dažnai vadinamai fosforilaze. Šis fermentas katalizuoja polimero galinių gliukozės liekanų a-1,4-glikozidinių jungčių fosforolitinį skaidymą:

(C6 H10O5) n + H3PO4> (C6 H10O5) n-1 + Gl-1-F Skiriant molekulę šakotame regione, reikalingi du papildomi fermentai: vadinamasis deformacinis (degeneruojantis) fermentas ir amil-1,6-glikozidazė ir dėl paskutinio fermento poveikio ląstelėse susidaro laisva gliukozė, kuri gali palikti ląstelę arba patirti fosforilinimą.

Gl-1-f ląstelėse yra izomerizuotas dalyvaujant fosfoglukomutazei gl-6-f. Tolesnį gl-6-fosfato likimą lemia gliukozės-6-fosfatazės buvimas arba nebuvimas fermento ląstelėse. Jei ląstelėje yra fermento, jis katalizuoja fosforo rūgšties liekanos iš gl-6-fosfato hidrolizę, kad susidarytų laisva gliukozė:

Gl-6-f + H2O D> Gliukozė + H3PO4, kuris gali prasiskverbti į išorinę ląstelių membraną ir patekti į kraujotaką. Jei ląstelėse nėra gliukozės-6-fosfatazės, gliukozė nėra defosforilinama ir gliukozės liekanos gali būti naudojamos tik šiai konkrečiai ląstelei. Atkreipkite dėmesį, kad glikogeno skilimas į gliukozę nereikalauja papildomo energijos srauto.

Daugumoje žmogaus organų ir audinių nėra gliukozės-6-fosfatazės, todėl jose laikomas glikogenas naudojamas tik jų pačių poreikiams. Tipiškas tokių audinių pavyzdys yra raumenų audinys. Gliukozė-6-fosfatazė yra tik kepenyse, inkstuose ir žarnyne, bet fermento buvimas kepenyse (tiksliau, hepatocituose) yra svarbiausias, nes šis organas atlieka tam tikro buferio vaidmenį, kuris sugeria gliukozę, kai jo kiekis kraujyje pakyla ir tiekia gliukozę į kraują, kai gliukozės koncentracija kraujyje pradeda kristi.

4.3. Glikogeno sintezės ir skaidymo reguliavimas

Palyginus glikogeno sintezės ir mobilizacijos metabolinius kelius, pamatysime, kad jie skiriasi:

Ši aplinkybė leidžia atskirai reguliuoti aptariamus procesus. Reguliavimas atliekamas dviejų fermentų lygiu: glikogeno sintezė, kuri dalyvauja glikogeno sintezėje, ir fosforilazė, kuri skatina glikogeno skaidymą.

Pagrindinis šių fermentų aktyvumo reguliavimo mechanizmas yra jų kovalentinis modifikavimas fosforilinimo-defosforilinimo būdu. Fosforilinta arba fosforilazė „a“ yra labai aktyvi, o fosforilinta glikogeno sintezė arba sintezė „b“ neaktyvi. Taigi, jei abu fermentai yra fosforilintoje formoje, glikogenas yra išskiriamas ląstelėje, kad susidarytų gliukozė. Nefosforilintoje būsenoje, priešingai, fosforilazė yra neaktyvi („b“ forma), o glikogeno-sintetazė yra aktyvi („a“ forma), šiuo atveju gliukozė iš gliukozės yra sintezuojama ląstelėje.

Kadangi kepenų glikogenas atlieka viso organizmo gliukozės rezervo vaidmenį, jo sintezę arba dezintegraciją reikia kontroliuoti superceluliniais reguliavimo mechanizmais, kurių darbas turėtų būti skirtas pastoviai gliukozės koncentracijai kraujyje išlaikyti. Šie mechanizmai turėtų užtikrinti, kad gliukozės sintezė būtų įtraukta į hepatocitus, padidėjus gliukozės koncentracijai kraujyje ir padidinant glikogeno skaidymą, sumažinant gliukozės kiekį kraujyje.

Taigi, pirminis signalas, stimuliuojantis glikogeno mobilizavimą kepenyse, yra gliukozės koncentracijos kraujyje sumažėjimas. Reaguodama į tai, kasos alfa ląstelės išskiria hormoną, gliukagoną, į kraują. Gliukagonas, cirkuliuojantis kraujyje, sąveikauja su jo receptoriaus baltymu, esančiu išorinėje hepatocitų ląstelių membranos pusėje. formuojant kalnus - mon-receptorių kompleksą. Hormonų receptorių komplekso susidarymas sukelia adenilato ciklazės fermento aktyvaciją, esantį išoriniame ląstelių membranos paviršiuje, naudojant specialų mechanizmą. Fermentas katalizuoja ciklinio 3,5-AMP (cAMP) susidarymą iš ATP ląstelėje.

Savo ruožtu, cAMP aktyvuoja ląstelėje priklausomą nuo cAMP priklausomą baltymų kinazę. Neaktyvi baltymų kinazės forma yra oligomeras, susidedantis iš keturių subvienetų: 2 reguliavimo ir du kataliziniai. Kadangi cAMP koncentracija ląstelėje didėja, į kiekvieną iš baltymų kinazės reguliavimo subvienetų pridedamos 2 cAMP molekulės, reguliuojamų subvienetų konformacija keičiasi ir oligomeras skaidosi į reguliavimo ir katalizinius subvienetus. Laisvieji kataliziniai subvienetai katalizuoja daugelio fermentų fosforilinimą ląstelėje, įskaitant glikogeno sintezės fosforilinimą ir jo perkėlimą į neaktyvią būseną, tokiu būdu išjungiant glikogeno sintezę. Tuo pačiu metu vyksta fosforilazės kinazės fosforilinimas, ir šis fermentas, aktyvuotas jo fosforilinimo būdu, savo ruožtu katalizuoja fosforilazės fosforilinimą, paverčiant jį aktyvia forma, t.y. „a“ forma. Aktyvavus fosforilazę, aktyvuojamas glikogeno skaidymas ir hepatocitai pradeda tiekti gliukozę į kraują.

Pravažiavę pastebime, kad stimuliuojant kepenų glikogeno skaidymą katecholaminais, pagrindiniai mediatoriai yra b-hepatocitų receptoriai, jungiantys adrenaliną. Tuo pačiu metu padidėja Ca jonų kiekis ląstelėse, kur jie stimuliuoja Ca / kalmoduliną jautrią fosforilazės kinazę, kuri savo ruožtu aktyvina fosforilazę fosforilinimo būdu.

Glikogeno skilimo hepatocituose aktyvinimo schema

Gliukozės koncentracijos padidėjimas kraujyje yra išorinis hepatocitų signalas, susijęs su glikogeno sintezės stimuliavimu ir tokiu būdu prijungiant perteklių gliukozės kiekį kraujyje.

Glikogeno sintezės kepenyse aktyvinimo schema

Šis mechanizmas veikia: padidėjus gliukozės koncentracijai kraujyje, padidėja jo kiekis hepatocituose. Didinant gliukozės koncentraciją hepatocituose, gana sudėtingu būdu, jose aktyvuojamas fosfoproteino fosfatazės fermentas, kuris katalizuoja fosforo rūgščių liekanų pašalinimą iš fosforilintų baltymų. Aktyvaus fosforilazės defosforilinimas paverčia jį neaktyvia forma, o neaktyvios glikogeno sintezės defosforilinimas aktyvuoja fermentą. Todėl sistema patenka į būseną, kuri užtikrina glikogeno sintezę iš gliukozės.

Mažinant fosforilazės aktyvumą hepatocituose, kasos insulino β-ląstelių hormonas vaidina svarbų vaidmenį. Atsakydama į gliukozės kiekio kraujyje padidėjimą, jį išskiria b-ląstelės. Jo prisijungimas prie insulino receptorių hepatocitų paviršiuje sukelia aktyvumą fermento fosfodiesterazės kepenų ląstelėse, kurios katalizuoja cAMP konversiją į normalų AMP, kuris neturi galimybių skatinti aktyvios baltymų kinazės susidarymą. Tokiu būdu nutraukiamas aktyvaus fosforilazės kaupimasis hepatocituose, kuris taip pat svarbus glikogeno suskirstymo slopinimui.

Visai natūralu, kad mechanizmai, reguliuojanti glikogeno sintezę ir skaidymą įvairių organų ląstelėse, turi savo savybes. Pavyzdžiui, galime atkreipti dėmesį į tai, kad miokituose, kuriuose yra nedidelis darbas atliekančių raumenų ar raumenų, beveik nėra fosforilazės „a“, bet vyksta glikogeno skilimas. Faktas yra tai, kad raumenų fosforilazė, kuri yra defosforilinta arba „b“ forma, yra alosterinis fermentas, kurį aktyvuoja AMP ir neorganinis fosfatas, esantis miocituose. Tokiu būdu aktyvuota fosforilazė „b“ užtikrina glikogeno mobilizacijos greitį, kuris yra pakankamas vidutinio sunkumo fiziniam darbui atlikti.

Tačiau atliekant intensyvų darbą, ypač jei krovinys labai padidėja, šis glikogeno mobilizacijos lygis tampa nepakankamas. Šiuo atveju supercellular reguliavimo mechanizmai veikia. Atsiradus staigiam intensyvaus raumenų aktyvumo poreikiui, hormonas adrenalinas patenka į antinksčių kraujo kraują. Adrenalinas, jungiantis prie raumenų ląstelių paviršiaus receptorių, sukelia miocitų atsaką, kuris savo mechanizme yra panašus į tik aprašytą hepatocitų atsaką į gliukagoną. Raumenų ląstelėse atsiranda fosforilazės „a“ ir glikogeno sintezė yra inaktyvuota, o suformuotas ch-6-f naudojamas kaip energijos „kuras“, kurio oksidacinis skaidymas suteikia energijos raumenų susitraukimui.

Pažymėtina, kad didelė adrenalino koncentracija, pastebėta žmonių kraujyje emocinio streso sąlygomis, pagreitina glikogeno skaidymą kepenyse, tokiu būdu padidindama gliukozės kiekį kraujyje - gynybinę reakciją, kuria siekiama mobilizuoti energijos išteklius.

V O D U V O O V O D O V

2.1. Oksidacinis angliavandenių skaidymas audiniuose

Svarbiausios monosacharidų funkcijos organizme yra energija ir plastika; Abi šios funkcijos realizuojamos per oksidacinį monosacharidų skaidymą ląstelėse. Angliavandenių oksidacijos metu išsiskiria 4,1 kcal / g (apie 17 kJ / g) laisvos energijos ir dėl angliavandenių oksidacijos žmonės užima 5560% viso jų suvartojamos energijos. Angliavandenių oksidacijos metu susidaro daug tarpinių skilimo produktų, kurie naudojami įvairių lipidų, būtinų aminorūgščių ir kitų ląstelėms reikalingų junginių sintezei. Be to, oksiduojant angliavandenius ląstelėse susidaro regeneracijos potencialai, kuriuos jie toliau naudoja biosintezės redukcijos reakcijose, detoksikacijos procesuose, kontroliuoti lipidų peroksidacijos lygį ir pan.

Pagrindinis monosacharidas, vykstantis oksidacinėse transformacijose ląstelėse, yra gliukozė, nes ji yra dideliais kiekiais, gaunamais iš žarnyno į vidinę kūno aplinką, ji sintezuojama gliukogenogenezės metu arba susidaro laisvos formos arba fosforo eterių pavidalu glikogeno skaidymo metu. Kitų monosacharidų vaidmuo yra mažiau reikšmingas, nes jų kiekis, įvežamas į ląsteles kiekybiškai, labai skiriasi priklausomai nuo maisto sudėties.

Yra keletas gliukozės oksidacijos medžiagų apykaitos būdų, kurių pagrindinės yra:

a) aerobinis skaidymas į anglies dioksidą ir vandenį;

b) anaerobinis oksidavimas laktatu;

c) pentozės oksidacija;

g) oksidacija su gliukurono rūgšties susidarymu.

Gliukozės molekulės oksidacinio skilimo gylis gali

būti skirtingi: nuo vienos iš galinių molekulių grupių oksidacijos į karboksilo grupę, kuri vyksta gliukurono rūgšties susidarymo metu, iki gliukozės molekulės visiško skaidymo aerobinio skilimo metu.

2.1.1. Aerobinis gliukozės oksidavimas

Aerobinių organizmų ląstelėse aerobinis skilimas į anglies dioksidą ir vandenį yra pagrindinis, bent jau atsižvelgiant į bendrą skiliamojo gliukozės kiekį. Skirstant 1 M gliukozę (180 g) aerobinėmis sąlygomis, išleidžiama 686 kcal laisvos energijos. Gliukozės aerobinio oksidavimo procesas gali būti suskirstytas į 3 etapus:

1. Gliukozės suskaidymas į piruvatą.

2. Piruvato oksidacinis dekarboksilinimas į acetilo CoA.

3. acetilo oksidacija Krebso cikle (CTC), kartu su kvėpavimo fermentų grandinės darbu.

Šie etapai taip pat gali būti pateikiami kaip bendroji schema:

Gliukozė> 2 piruvato D> 2 acetilo CoA D> 4CO2 + 10 H2O

2.1.1.1. Gliukozės skilimas į piruvatą

Pagal šiuolaikines sąvokas pirmasis gliukozės oksidacijos etapas vyksta citozolyje ir jį katalizuoja supramolekulinis baltymų kompleksas glikolitinis metabolonas, kuris apima iki dešimties atskirų fermentų.

Pirmasis gliukozės oksidacijos etapas gali būti suskirstytas į 2 etapus. Pirmojo etapo reakcijose gliukozė fosforilinama, gliukozės liekana izomerizuojama į fruktozės liekaną, papildomas jau fruktozės liekanos fosforilinimas ir galiausiai. heksozės likučių suskaidymas į dvi fosfotozozės liekanas:

Šią reakciją katalizuoja heksokinazės fermentas. ATP yra naudojamas kaip fotoelementas ląstelėje. Reakcijai priskiriama 5,0 kcal / mol laisvos energijos praradimas ir ląstelių sąlygomis negrįžtama.

Antroji reakcija, kurią katalizuoja fosforheksoizomerazė, yra lengvai grįžtama.

Trečiąją reakciją katalizuoja fosfofrukokinazės fermentai. Šioje reakcijoje taip pat prarandama 3,4 kcal / mol energijos ir, kaip ir heksokinazės reakcija, ląstelių sąlygomis ji yra negrįžtama.

Šią reakciją katalizuoja aldolazės fermentas, reakcija yra grįžtama. Dėl reakcijos fruktozė 1,6-bisfosfatas yra padalintas į du triosofosfatus.

Ląstelių sąlygomis fosfodihidroksacetonas (FDA) yra lengvai izomerizuojamas į 3-fosfogliceraldehidą (PHA), dalyvaujant triozės fosfato izomerazės fermentui per penktą reakciją. Todėl galime daryti prielaidą, kad pirmame šio etapo etape ATP išeikvojama, o iš gliukozės molekulės susidaro dvi 3-fosfogliceraldehido molekulės.

Antruoju gliukozės oksidacijos etapo etapu PHA paverčiamas piruvatu. Kadangi gliukozės molekulės skilimo metu susidaro 2 PHA molekulės, toliau aprašant procesą, mes turime atsižvelgti į šią aplinkybę.

Toliau aptariamo proceso reakcija yra oksidacinė reakcija:

Šios reakcijos metu, katalizuojant dehidrogenazės 3-fosficiklino aldehidą, PHA yra oksiduojamas iki 1,3-difosfoglicerino rūgšties. Oksidacija vyksta dehidrogenuojant, o iš substrato išskirti vandenilio atomai perkeliami į NAD + suformuojant sumažintą koenzimo formą. Oksidacijos energija kaupiasi ląstelėje, pirma, sumažinto NADH + H + energijos pavidalu, ir, antra, makroagentinio ryšio tarp oksidacijos produkto ir reakcijoje esančios fosforo rūgšties pavidalu, t.y. 1,3-difosfoglicerio rūgšties makroerginėje jungtyje.

Septintoje reakcijoje 1,3-difosfoglicerato fosforo rūgšties liekana kartu su energija, saugoma makroekonominėje jungtyje, perkeliama į ADP su ATP formavimu:

Šią grįžtamąją reakciją katalizuoja fermentas fosfoglicerato kinazė.

Toliau grįžtamasis 3-fosficiklino rūgšties izomerizavimas į 2-fosficiklino rūgštį, dalyvaujant fermentui fosfoglicerato rutmutazei:

Kitame, devintame, reakcijoje, vanduo skaldomas iš 2-fosficerio rūgšties:

Pašalinant vandenį, elektronų tankis molekulėje perskirstomas su pirmine rūgšties enolio formos antruoju anglies atomu ir fosforo rūgšties liekana susidariusia makroagija. Reakcija yra grįžtama, ją katalizuoja enolazė.

Energija, sukaupta makroerginėje FEP jungtyje kartu su fosforo rūgšties liekana per kitą reakciją, perkeliama į ADP su ATP formavimu. Reakciją katalizuoja piruvato kinazė.

Kartu su reakcija prarandama 7,5 kcal / mol energijos, o ląstelių sąlygomis ji beveik negrįžtama.

Bendras pirmosios aerobinio gliukozės oksidacijos etapo lygtis:

Gliukozė + 2 ADP + 2 H3PO4 + 2 NAD + >> 2 piruvatas + 2 ATP + 2 NADH + H + + 2 H2O

Šiame etape išleidžiama 140 kcal / mol energijos, jo pagrindinė dalis (apie 120 kcal / mol) kaupiasi ląstelėje kaip 2 ATP energija ir 2 sumažintos NAD + ADSCH energijos, iš kurios išplaukia, kad pirmuoju etapu gliukozės molekulė suskirstoma į dvi molekules piruvinės rūgšties, o ląstelė kiekvienai daliai gliukozės molekulei gauna 2 ATP molekules ir dvi sumažintos NADH + H + molekules.

Pirmojo aerobinio gliukozės skilimo etapo reguliavimas atliekamas naudojant termodinaminius mechanizmus ir allosterinius moduliacijos mechanizmus, susijusius su šio metabolinio kelio darbu.

Naudojant termodinaminius mechanizmus, metabolitų srautas kontroliuojamas per šį metabolinį kelią. Į aprašytą reakcijų sistemą įtrauktos trys reakcijos, kurių metu prarandamas didelis energijos kiekis: heksokinazė (G0 = 5,0 kcal / mol), fosfofrukokinazė (G0 = 3,4 kcal / mol) ir piruvato kinazė (G0 = 7,5 kcal / mol ). Šios reakcijos ląstelėje praktiškai nėra grįžtamos, ypač piruvato kinazės reakcija, ir dėl jų negrįžtamumo procesas tampa negrįžtamas.

Metabolito srauto intensyvumas aptariamame metaboliniame kelyje yra kontroliuojamas ląstelėje, keičiant į sistemą įtrauktų allosterinių fermentų aktyvumą: heksokinazę, fosfofrukokinazę ir piruvato kinazę. Taigi metabolinio kelio termodinaminio valdymo taškai tuo pačiu metu yra vietos, kuriose reguliuojama metabolitų intensyvumas.

Pagrindinis sistemos reguliavimo elementas yra fosfofruktokolazė. Šio fermento aktyvumas slopinamas didelėmis ATP koncentracijomis ląstelėje, fermento ATP allosterinio slopinimo laipsnis padidėja esant aukštai citrato koncentracijai ląstelėje. AMP yra fosfofrukokinazės allosterinis aktyvatorius.

Heksokinazę slopina allosterinis mechanizmas didelėmis Gl6f koncentracijomis. Šiuo atveju mes sprendžiame susijusio reguliavimo mechanizmo darbą. Slopindamas fosfrukokinazės aktyvumą didelėmis ATP koncentracijomis, ląstelė kaupiasi Fr6f, todėl Gl6f kaupiasi, nes fosforheksoizomerazės katalizuojama reakcija yra lengvai grįžtama. Tokiu atveju ATP koncentracijos padidėjimas ląstelėje slopina ne tik fosofrukokinazės, bet ir heksokinazės aktyvumą.

Trečiojo piruvato kinazės aktyvumo reguliavimas atrodo labai sunkus. Fermento aktyvumą stimuliuoja Gl6f, Fr1.6bf ir PHA alosterinis mechanizmas, vadinamasis aktyvavimas, kurį atlieka progenitorius. Savo ruožtu didelės ATP, NADH, citrato, sukcinilo CoA ir riebalų rūgščių koncentracijos kraujyje slopina fermentų aktyvumą alosteriniu mechanizmu.

Apskritai, gliukozės suskaidymas į piruvatą slopinamas trijų nurodytų kinazių lygiu, turinčiose didelę ATP koncentraciją ląstelėje, t.y. geros ląstelės energijos tiekimo sąlygomis. Energijos trūkumas ląstelėje pasiektas gliukozės skaidymo aktyvinimas, pirma, pašalinant allosterinį kinazių slopinimą didelėmis ATP ir allosticinio aktyvinimo AMP fosfokrokokinazės koncentracijomis, ir, antra, dėl to, kad jo pirmtakai aktyvuoja allostatą: Gl6F, Fr1.6bf ir PHA.

Koks yra citrato fosfofrukokinazės ir citrato bei sukcinilo CoA piruvato kinazės slopinimas? Faktas yra tai, kad dvi acetil-CoA molekulės yra sudarytos iš vienos gliukozės molekulės, kuri tada oksiduojama Krebso cikle. Jei ląstelėje kaupiasi citratas ir sukcinilas CoA, Krebso ciklas nesusijęs su jau sukaupto acetilo CoA oksidavimu ir prasminga sulėtinti papildomą jo formavimąsi, kuri pasiekiama slopinant fosforo ruktokinazės ir piruvato kinazę.

Galiausiai, gliukozės oksidacijos slopinimas piruvato kinazės lygiu su didėjančia riebalų rūgšties koncentracija yra skirtas gliukozės išsaugojimui ląstelėje tokiomis sąlygomis, kai ląstelė yra aprūpinta kita, efektyvesne energijos kuro forma.

2.1.1.2. Piruvato oksidacinis dekarboksilinimas

Aerobinėmis sąlygomis piruvinė rūgštis oksiduoja dekarboksilinimą, kad susidarytų acetilo CoA. Šią transformaciją katalizuoja supramolekulinis piruvato dehidrogenazės kompleksas, lokalizuotas mitochondrijoje. Piruvatdehidrogenazės kompleksas susideda iš trijų skirtingų fermentų: piruvato dekarboksilazės, dihidrolipatoacetiltransferazės ir dehidrogenazės dihidrolipoinės rūgšties, jų kiekybiniai santykiai komplekse priklauso nuo išsiskyrimo šaltinio, paprastai šis santykis artėja prie 30: 1: 10.

Pirmasis šio komplekso fermentas yra piruvato dekarboksilazė (E1).

Kasos hormonas, kuris padidina glikogeno skaidymą padidindamas jo koncentraciją kraujyje.

Kasa yra antroji pagal dydį virškinimo sistemos geležis, jos svoris yra 60-100 g, ilgis 15-22 cm.

Kasos endokrininę veiklą vykdo Langerhanso salos, kurias sudaro skirtingi ląstelių tipai. Maždaug 60% kasos salelių aparato yra β-ląstelės. Jie gamina hormonų insuliną, kuris veikia visų rūšių metabolizmą, bet pirmiausia sumažina gliukozės kiekį kraujyje.

Lentelė Kasos hormonai

Insulinas (polipeptidas) yra pirmasis baltymas, gautas sintetiniu būdu už kūno ribų 1921 m. Beilis ir Banti.

Insulinas labai padidina raumenų ir riebalų ląstelių membranos pralaidumą gliukozei. Todėl gliukozės perėjimo į šias ląsteles greitis padidėja maždaug 20 kartų, palyginti su gliukozės perėjimu į ląsteles be insulino. Raumenų ląstelėse insulinas skatina glikogeno sintezę iš gliukozės ir riebalų ląstelėse. Insulino įtakoje ląstelių membranos pralaidumas taip pat didėja amino rūgštims, iš kurių baltymai yra sintezuojami ląstelėse.

Fig. Pagrindiniai hormonai, turintys įtakos gliukozės kiekiui kraujyje

Antrąją kasos hormoną - gliukagoną - išskiria salelių ląstelės (apie 20%). Gliukagonas yra cheminio pobūdžio polipeptidas ir fiziologinio poveikio insulino antagonistas. Gliukagonas padidina glikogeno skaidymą kepenyse ir padidina gliukozės kiekį kraujyje. Glucagon padeda sutelkti riebalus iš riebalų depų. Daugelis hormonų veikia kaip gliukagonas: augimo hormonas, gliukokortukatas, adrenalinas, tiroksinas.

Lentelė Pagrindinis insulino ir gliukagono poveikis

Padidina ląstelių membranos pralaidumą gliukozei ir jos panaudojimą (glikolizė)

Skatina glikogeno sintezę

Sumažina gliukozės kiekį kraujyje

Skatina glikogenolizę ir gliukogenogenezę

Teikia kontraindikaciją

Padidina gliukozės kiekį kraujyje

Ketonų kūnų kiekis kraujyje mažėja

Ketonų kūnų kiekis kraujyje didėja

Trečiąjį kasos hormoną, somatostatiną, išskiria 5 ląstelės (maždaug 1-2%). Somatostatinas slopina gliukagono išsiskyrimą ir gliukozės absorbciją žarnyne.

Kai atsiranda kasos hipofunkcija, cukrinis diabetas. Jam būdingi keli simptomai, kurių atsiradimas yra susijęs su cukraus kiekio kraujyje padidėjimu - hiperglikemija. Padidėjęs gliukozės kiekis kraujyje, taigi ir glomerulų filtrate, lemia tai, kad inkstų kanalėlių epitelio gliukozė visiškai nesugeria, todėl jis išsiskiria su šlapimu (gliukozurija). Šlapime yra cukraus netekimas - cukraus šlapinimasis.

Šlapimo kiekis padidėja (poliurija) nuo 3 iki 12, o retais atvejais - iki 25 litrų. Taip yra dėl to, kad nepakankamai įsisavinta gliukozė padidina šlapimo osmotinį spaudimą, kuris joje turi vandenį. Vanduo nepakankamai absorbuojamas tubulų, ir padidėja inkstų išskirto šlapimo kiekis. Dehidratacija organizme serga diabetu sergantiems pacientams, o tai sukelia gausų vandens suvartojimą (apie 10 litrų). Ryšium su gliukozės šalinimu šlapime, žymiai padidėja baltymų ir riebalų, kaip organizmo energijos apykaitos medžiagų, išlaidos.

Gliukozės oksidacijos susilpnėjimas sukelia riebalų apykaitos sutrikimą. Sukuriami neužbaigti riebalų oksidacijos produktai - ketonų korpusai, dėl kurių kraujyje pereinama į rūgšties pusę - acidozę. Ketonų kūnų kaupimasis ir acidozė gali sukelti sunkią, mirtinai pavojingą būklę - diabetinę koma, kuri praranda sąmonę, sumažina kvėpavimą ir kraujotaką.

Kasos hiperfunkcija yra labai reta liga. Pernelyg didelis insulino kiekis kraujyje sukelia smarkų cukraus sumažėjimą - hipoglikemiją, kuri gali sukelti sąmonės netekimą - hipoglikeminę komą. Taip yra todėl, kad centrinė nervų sistema yra labai jautri gliukozės trūkumui. Gliukozės įvedimas pašalina visus šiuos reiškinius.

Kasos funkcijos reguliavimas. Insulino gamybą reguliuoja neigiamas grįžtamojo ryšio mechanizmas, priklausomai nuo gliukozės koncentracijos kraujo plazmoje. Padidėjęs gliukozės kiekis kraujyje didina insulino gamybą; hipoglikemijos sąlygomis insulino susidarymas, priešingai, slopinamas. Insulino gamyba gali didėti, stimuliuojant vagus.

Kasa (svoris suaugusiems 70-80 g) turi mišrią funkciją. Liaukos akininis audinys gamina virškinimo sultis, kuri išsiskiria į dvylikapirštės žarnos liumeną. Endokrininę funkciją kasoje atlieka klasteriai (nuo 0,5 iki 2 mln.) Epitelinės kilmės ląstelių, vadinamų Langerhanso salomis (Pirogov - Langerhans) ir sudaro 1-2% jos masės.

Langerhanso salelių ląstelių parakrininis reguliavimas

Salose yra kelių tipų endokrininių ląstelių:

  • a-ląstelės (apie 20%), sudarančios gliukagono;
  • β-ląstelės (65-80%), sintezuojančios insuliną;
  • δ-ląstelės (2-8%), sintetinančios somatostatiną;
  • PP ląstelės (mažiau nei 1%) gamina kasos polipeptidą.

Jaunesni vaikai turi G-ląsteles, kurios gamina gastriną. Pagrindiniai kasos hormonai, reguliuojantys medžiagų apykaitos procesus, yra insulinas ir gliukagonas.

Insulinas yra polipeptidas, susidedantis iš 2 grandinių (A-grandinė susideda iš 21 aminorūgšties liekanų ir B-grandinė susideda iš 30 aminorūgščių liekanų), sujungtų disulfidiniais tiltais. Insulinas kraujyje daugiausia pervežamas laisvojoje būsenoje ir jo kiekis yra 16-160 µU / ml (0,25-2,5 ng / ml). Dienos metu (suaugusių sveikų žmonių 3 ląstelės gamina 35-50 V insulino (maždaug 0,6-1,2 V / kg kūno svorio).

Lentelė Gliukozės transportavimo į ląstelę mechanizmai

GLUT-4 baltymų nešiklis reikalingas gliukozės transportavimui ląstelių membranoje.

Insulino įtakoje šis baltymas juda iš citoplazmos į plazmos membraną, o gliukozė patenka į ląstelę, palengvindama difuziją.

Insulino stimuliavimas padidina gliukozės suvartojimo į ląstelę greitį, kuris yra nuo 20 iki 40 kartų didesnis už insulino kiekį, priklauso nuo gliukozės gabenimo raumenų ir riebaliniame audinyje.

Ląstelių membranoje yra įvairių gliukozės transporterių baltymų (GLUT-1, 2, 3, 5, 7), kurie įterpiami į membraną nepriklausomai nuo insulino.

Šių baltymų pagalba, palengvinant difuziją, gliukozė yra transportuojama į ląstelę palei koncentracijos gradientą.

Nepriklausomi audiniai apima: smegenis, virškinimo trakto epitelį, endotelį, eritrocitus, lęšius, Langerhanso salelių p-ląsteles, inkstų žarnas, sėklines pūsleles

Insulino sekrecija yra suskirstyta į bazinę, ryškiai paros ritmą ir stimuliuojama maistu.

Bazinė sekrecija užtikrina optimalų gliukozės ir anabolinių procesų lygį organizme miego metu ir intervalais tarp valgymų. Jis yra apie 1 V / val. Ir sudaro 30-50% insulino kasdienio sekrecijos. Ilgalaikio fizinio krūvio ar nevalgius labai sumažėja bazinė sekrecija.

Maisto stimuliuojama sekrecija yra bazinio insulino sekrecijos padidėjimas, kurį sukelia maistas. Jo tūris yra 50-70% dienos. Ši sekrecija palaiko gliukozės kiekį kraujyje kryžminio papildymo iš žarnyno sąlygomis, leidžia veiksmingai įsisavinti ir panaudoti ląsteles. Sekrecijos išraiška priklauso nuo dienos laiko, turi dviejų fazių charakterį. Į kraują išskiriamo insulino kiekis maždaug atitinka angliavandenių kiekį ir kas 10-12 g angliavandenių yra 1-2,5 U insulino (2-2,5 V ryte, 1-1,5 U vakare, apie 1 U vakare ). Viena iš šio insulino sekrecijos priklausomybės nuo dienos laiko priežastis yra aukštas kontra-insulino hormonų (pirmiausia kortizolio) kiekis kraujyje ryte ir jo sumažėjimas vakare.

Fig. Insulino sekrecijos mechanizmas

Pirmasis (ūminis) stimuliuojamos insulino sekrecijos etapas trunka ilgai ir yra susijęs su hormono β-ląstelių eksocitoze, kuri jau buvo sukaupta tarp valgių. Tai sukelia stimuliuojantis poveikis β-ląstelėms, ne tiek daug gliukozės, kaip virškinimo trakto hormonų - gastrino, enteroglukagono, glitintino, glukagono tipo peptido 1, išskiriamo į kraują valgymo ir virškinimo metu. Antrasis insulino sekrecijos etapas atsiranda dėl stimuliuojančios insulino sekrecijos p-ląstelėse pačios gliukozės, kurios lygis kraujyje pakyla dėl absorbcijos. Šis veiksmas ir padidėjusi insulino sekrecija tęsiasi tol, kol gliukozės lygis žmogui pasiekia normalią reikšmę, t.y. 3,33–5,55 mmol / l veniniame kraujyje ir 4,44–6,67 mmol / l kapiliariniame kraujyje.

Insulinas veikia tikslines ląsteles stimuliuodamas 1-TMS membranos receptorius tirozino kinazės aktyvumu. Pagrindinės insulino tikslinės ląstelės yra kepenų hepatocitai, skeleto raumenų miocitai, riebalinio audinio adipocitai. Vienas iš svarbiausių jo poveikių yra gliukozės kiekio sumažėjimas kraujyje, insulinas realizuojamas padidėjusios gliukozės absorbcijos iš tikslinių ląstelių. Tai pasiekiama aktyvuojant transmebraninius gliukozės transporterius (GLUT4), įterptus į tikslinių ląstelių plazmos membraną, ir didinant gliukozės perdavimo iš kraujo į ląsteles greitį.

Insulinas metabolizuojamas iki 80% kepenyse, likusi dalis inkstuose ir mažais kiekiais - raumenų ir riebalų ląstelėse. Jo pusinės eliminacijos laikas kraujyje yra apie 4 minutes.

Insulinas yra anabolinis hormonas ir turi tam tikrą poveikį įvairių audinių tikslinėms ląstelėms. Jau minėta, kad vienas iš pagrindinių jo efektų yra gliukozės kiekio kraujyje sumažėjimas, didinant jo įsisavinimą tikslinėse ląstelėse, pagreitinant glikolizės procesus ir oksiduojančius angliavandenius. Gliukozės kiekio mažinimą skatina insulino glikogeno sintezės stimuliavimas kepenyse ir raumenyse, gliukoneogenezės slopinimas ir glikogenolizė kepenyse. Insulinas stimuliuoja amino rūgščių įsisavinimą tikslinėse ląstelėse, mažina katabolizmą ir stimuliuoja baltymų sintezę ląstelėse. Jis taip pat stimuliuoja gliukozės konversiją į riebalus, triacilglicerolių kaupimą riebaliniame audinyje adipocituose ir slopina lipolizę. Taigi, insulinas turi bendrą anabolinį poveikį, didinantis angliavandenių, riebalų, baltymų ir nukleino rūgščių sintezę tikslinėse ląstelėse.

Insulinas turi ląstelių ir daug kitų poveikių, kurie, priklausomai nuo pasireiškimo greičio, yra suskirstyti į tris grupes. Greitai pasitaiko sekundžių po to, kai prisijungia prie hormono prie receptoriaus, pavyzdžiui, gliukozės, amino rūgščių, kalio įsisavinimas ląstelėse. Lėtas poveikis atsiranda per kelias minutes nuo hormono poveikio pradžios - baltymų katabolizmo fermentų aktyvumo slopinimas, baltymų sintezės aktyvavimas. Vėlavęs insulino poveikis prasideda praėjus kelioms valandoms po jo prisijungimo prie receptorių - DNR transkripcijos, mRNR transliacijos ir ląstelių augimo ir reprodukcijos pagreitėjimo.

Fig. Insulino veikimo mechanizmas

Pagrindinis bazinio insulino sekrecijos reguliatorius yra gliukozė. Jo kiekis kraujyje padidėja iki 4,5 mmol / l, o kartu su šiuo mechanizmu padidėja insulino sekrecija.

Gliukozė → palengvino difuziją, susijusią su GLUT2 baltymų transporteriu β-ląstelių → glikolizėje ir ATP kaupimu → ATP jautrių kalio kanalų uždarymas → atpalaidavimo atidėjimas, K + jonų kaupimasis ląstelėje ir jo membranos depolarizacija → nuo kalcio kanalų atidarymas ir Ca 2 jonų atidarymas + į ląstelę → Ca2 + jonų kaupimasis citoplazmoje → padidėjusi insulino eksocitozė. Insulino sekrecija stimuliuojama taip pat, kaip galaktozės, manozės, β-keto rūgšties, arginino, leucino, alanino ir lizino koncentracija kraujyje.

Fig. Insulino sekrecijos reguliavimas

Hiperkalemija, sulfonilkarbamido dariniai (2 tipo cukrinio diabeto gydymo vaistai), blokuojantys β-ląstelių plazmos membranos kalio kanalus, padidina jų sekrecinį aktyvumą. Padidinkite insulino sekreciją: gastriną, sekretiną, enteroglukagoną, gliciną, glukagono tipo peptidą 1, kortizolį, augimo hormoną, AKTH. Kai aktyvinamas ANS parazimpatinis pasiskirstymas, acetilcholino insulino sekrecija padidėja.

Insulino sekrecijos slopinimas stebimas esant hipoglikemijai, veikiant somatostatinui, gliukagonui. Katecholaminai turi slopinamąjį poveikį, padidėjus SNA aktyvumui.

Gliukagonas yra peptidas (29 aminorūgščių liekanos), susidaręs iš kasos salelių aparato a-ląstelių. Vežamas krauju laisvoje būsenoje, kur jo kiekis yra 40-150 pg / ml. Jis turi poveikį tikslinėms ląstelėms, stimuliuoja 7-TMS receptorius ir didina cAMP lygį. Hormono pusinės eliminacijos laikas yra 5-10 minučių.

Kontrolinis gliukogono poveikis:

  • Skatina Langerhanso salelių β-ląsteles, didindamas insulino sekreciją
  • Suaktyvina kepenų insuliną
  • Jis turi antagonistinį poveikį metabolizmui.

Funkcinės sistemos, kuri palaiko optimalų gliukozės kiekį kraujyje metabolizmui, schema

Gliukagonas yra katabolinis hormonas ir insulino antagonistas. Priešingai nei insulinas, jis padidina gliukozės kiekį kraujyje, didindamas glikogenolizę, slopindamas glikolizę ir skatindamas gliukonogenezę kepenų hepatocituose. Gliukagonas aktyvina lipolizę, sukelia padidėjusį riebalų rūgščių tiekimą iš citoplazmos į mitochondrijus, kad jie būtų oksiduojami ir susidarytų ketonų. Gliukagonas stimuliuoja baltymų katabolizmą audiniuose ir padidina karbamido sintezę.

Gliukagono sekrecija didėja hipoglikemija, amino rūgščių, gastrino, cholecistokinino, kortizolio, augimo hormono kiekio sumažėjimu. Padidėjusi sekrecija pastebima didėjant CNS aktyvumui ir stimuliuojant β-AR su katecholaminais. Tai vyksta fizinio krūvio metu, nevalgius.

Gliukagono sekreciją slopina hiperglikemija, riebalų rūgščių ir ketonų kūnų perteklius kraujyje, taip pat insulino, somatostatino ir sekreto.

Kasos endokrininės funkcijos pažeidimai gali pasireikšti kaip nepakankamas arba pernelyg didelis hormonų išskyrimas ir sukelti dramatiškus gliukozės homeostazės sutrikimus - hiper- arba hipoglikemijos vystymąsi.

Hiperglikemija yra gliukozės kiekis kraujyje. Jis gali būti ūmus ir lėtinis.

Ūminė hiperglikemija dažnai yra fiziologinė, nes ją paprastai sukelia gliukozės tekėjimas į kraują po valgymo. Jo trukmė paprastai neviršija 1-2 valandų, nes hiperglikemija slopina gliukagono išsiskyrimą ir stimuliuoja insulino sekreciją. Padidėjęs gliukozės kiekis kraujyje viršija 10 mmol / l, jis pradeda išsiskirti su šlapimu. Gliukozė yra osmotiškai aktyvi medžiaga, o jos perteklių lydi padidėjęs kraujo osmosinis slėgis, kuris gali sukelti ląstelių dehidrataciją, osmosinės diurezės atsiradimą ir elektrolitų praradimą.

Lėtinė hiperglikemija, kai padidėja gliukozės kiekis kraujyje valandomis, dienomis, savaitėmis ar ilgiau, gali pakenkti daugeliui audinių (ypač kraujagyslių), todėl yra laikoma patologine ir (arba) patologine liga. Tai būdinga medžiagų apykaitos ligų ir endokrininių liaukų funkcijos sutrikimų ypatybė.

Vienas iš dažniausių ir sunkiausių tarp jų yra cukrinis diabetas (DM), kuris paveikia 5-6% gyventojų. Ekonomiškai išsivysčiusiose šalyse cukriniu diabetu sergančių pacientų skaičius padvigubėja kas 10-15 metų. Jei diabetas išsivysto dėl β-ląstelių insulino sekrecijos pažeidimo, tai vadinama 1 tipo cukriniu diabetu - cukriniu diabetu-1. Liga taip pat gali išsivystyti, sumažėjusio insulino poveikio vyresnio amžiaus žmonėms tikslinių ląstelių efektyvumui, ir tai vadinama 2 tipo cukriniu diabetu 2. Tai sumažina tikslinių ląstelių jautrumą insulino poveikiui, kuris gali būti derinamas su p-ląstelių sekrecinės funkcijos pažeidimu (maisto sekrecijos pirmojo etapo praradimas).

Dažnas DM-1 ir DM-2 simptomas yra hiperglikemija (gliukozės kiekio kraujyje padidėjimas tuščiame skrandyje virš 5,55 mmol / l). Kai gliukozės kiekis kraujyje pakyla iki 10 mmol / l ir daugiau, šlapime pasireiškia gliukozė. Jis padidina osmosinį spaudimą ir galutinio šlapimo tūrį, ir tai lydi poliurija (padidėjęs šlapimo dažnis ir tūris padidėja iki 4-6 l per parą). Dėl padidėjusio kraujo ir šlapimo osmosinio spaudimo pacientui atsiranda troškulys ir padidėja skysčių suvartojimas (polidipsija). Hiperglikemiją (ypač su DM-1) dažnai lydi riebalų rūgščių nebaigtos oksidacijos produktų - hidroksibutirinių ir acetoacto rūgščių (ketonų kūnų) kaupimasis, kuris pasireiškia būdingo kvėpavimo iš kvėpavimo oru ir (arba) šlapimo, atsiradusio acidozėje. Sunkiais atvejais jis gali sukelti centrinės nervų sistemos sutrikimą - diabetinės komos išsivystymą, lydimą kūno sąmonės netekimą ir mirtį.

Pernelyg didelis insulino kiekis (pvz., Pakeičiant insulino terapiją arba skatinant jo sekreciją su sulfonilurėjos preparatais) sukelia hipoglikemiją. Jo pavojus kyla dėl to, kad gliukozė yra pagrindinis smegenų ląstelių energijos substratas, o kai jo koncentracija sumažėja arba jos nėra, smegenų veikla sutrikusi dėl disfunkcijos, žalos ir (arba) neuronų mirties. Jei mažas gliukozės kiekis išlieka pakankamai ilgas, gali įvykti mirtis. Todėl hipoglikemija, sumažėjusi gliukozės koncentracija kraujyje mažesnė nei 2,2-2,8 mmol / l, laikoma sąlyga, kai bet kurios specialybės gydytojas turi suteikti pacientui pirmąją pagalbą.

Hipoglikemiją galima suskirstyti į reaktyvią, pasireiškiančią po valgymo ir tuščio skrandžio. Reaktyviosios hipoglikemijos priežastis yra padidėjusi insulino sekrecija po valgio, jei paveldima sutrikusi tolerancija cukrui (fruktozė arba galaktozė) arba jautrumas aminorūgščiai leucinui, taip pat pacientams, sergantiems insulinu (β-ląstelių navikas). Pasninkavimo hipoglikemijos priežastys gali būti glikogenolizės ir (arba) gliukogenogenezės nepakankamumas kepenyse ir inkstuose (pvz., Jei trūksta kontrainsuliarinių hormonų: gliukagono, katecholaminų, kortizolio), per didelis gliukozės panaudojimas audiniuose, insulino perdozavimas ir kt.

Hipoglikemija pasireiškia dviem ženklų grupėmis. Hipoglikemijos būklė organizmui yra įtempta, reaguojant į vystymąsi, kai padidėja simpatiotrenalinės sistemos aktyvumas, padidėja katecholaminų koncentracija kraujyje, sukelia tachikardiją, michiatą, drebulį, šaltą prakaitą, pykinimą ir stipraus alkio jausmą. Simpathadrenalinės sistemos hipoglikemijos aktyvinimo fiziologinė reikšmė yra katecholaminų neuroendokrininių mechanizmų aktyvavimas greitam gliukozės mobilizavimui į kraują ir jo lygio normalizavimas. Antroji hipoglikemijos požymių grupė yra susijusi su centrinės nervų sistemos sutrikimu. Jie pasireiškia žmonėms sumažėjusio dėmesio, galvos skausmo, baimės, dezorientacijos, sąmonės sutrikimo, traukulių, trumpalaikio paralyžiaus, komos. Jų raida atsirado dėl to, kad neuronuose trūksta energijos substratų, kurių gliukozės stoka neturi pakankamai ATP. Neuronai neturi gliukozės nusodinimo mechanizmų glikogeno, pvz., Hepatocitų ar miocitų, pavidalu.

Gydytojas (įskaitant odontologą) turi būti pasirengęs tokioms situacijoms ir gebėti teikti pirmąją pagalbą diabetikams hipoglikemijos atveju. Prieš pradedant dantų gydymą, būtina išsiaiškinti, kokių ligų serga pacientas. Jei jis serga diabetu, pacientas turi būti paklaustas apie jo mitybą, insulino dozes ir normalų fizinį aktyvumą. Reikia nepamiršti, kad gydymo procedūros metu patiriamas stresas yra papildoma hipoglikemijos rizika pacientui. Taigi, stomatologas turi būti paruoštas bet kokiu būdu - cukraus, saldainių, saldžių sulčių arba arbatos maišeliai. Kai pacientui pasireiškia hipoglikemijos požymiai, turite nedelsiant nutraukti gydymo procedūrą ir, jei pacientas yra sąmoningas, duoti jam cukraus bet kokia forma burnoje. Jei paciento būklė pablogėja, reikia nedelsiant imtis priemonių, kad būtų užtikrinta veiksminga medicininė priežiūra.

Remiantis medžiagomis www.grandars.ru

Kasos hormonai

Baltųjų augalų epidermocitai (Langerhanso salelės) susideda iš trijų tipų ląstelių: A-, B- ir chromaffin pagrindinės ląstelės. Tarp jų dauguma B ląstelių (apie 75% šunų); jos yra mažos ir turi grūdėtą protoplazmą.

Kasos struktūra

B ląstelės išskiria insuliną. Salelių A-ląstelės gamina gliukagono hormoną.

Insulinas labai padidina raumenų ir riebalų ląstelių membranos pralaidumą gliukozei. Todėl gliukozės perėjimo į šias ląsteles greitis padidėja maždaug 20 kartų, palyginti su gliukozės perėjimo į ląsteles greičiu, esančiu terpėje, kurioje nėra insulino.

Ląstelės viduje vyksta fermentinės reakcijos, sukeliančios gliukozės - fosforilinimo ir aa oksidacijos - panaudojimą bei glikogeno susidarymą. Insulinas, skatindamas gliukozės transportavimą į ląstelę, užtikrina jo panaudojimą.

Gliukozės kiekio padidėjimas per raumenų skaidulų membranas pagal insuliną skatina glikogeno sintezę ir jo kaupimąsi raumenų pluoštuose. Riebalinio audinio ląstelėse insulinas skatina riebalų susidarymą iš gliukozės.

Insulino įtakoje ląstelių membranos pralaidumas taip pat didėja amino rūgštims, iš kurių baltymai yra sintezuojami ląstelėse. Insulinas stimuliuoja pasiuntinio RNR sintezę ir taip prisideda prie baltymų sintezės.

Kepenų ląstelių membranos, priešingai nei riebalinio audinio ir raumenų skaidulų, yra laisvai pralaidžios gliukozei ir be insulino. Manoma, kad šis hormonas veikia tiesiogiai kepenų ląstelių angliavandenių metabolizmą, aktyvindamas glikogeno sintezę.

Antrąjį kasos hormoną, gliukagoną, išskiria baltųjų augalų epidermocitų A-ląstelės. Gliukagonas stimuliuoja inaktyvios fosforilazės (fermento, dalyvaujančio glikogeno skaidyme su gliukozės susidarymu) perėjimą į aktyviąją ląstelės viduje ir tokiu būdu padidina glikogeno skaidymą (kepenyse, bet ne raumenyse), padidindamas cukraus kiekį kraujyje. Tuo pačiu metu gliukagonas stimuliuoja glikogeno sintezę kepenyse iš amino rūgščių. Gliukagonas slopina riebalų rūgščių sintezę kepenyse, bet aktyvuoja kepenų lipazę, prisidedant prie riebalų suskirstymo. Jis taip pat skatina riebalinio audinio riebalų skaidymą. Gliukagonas padidina miokardo kontraktinę funkciją, nepaveikdamas jo sužadinimo.

Kasos sekrecijos reguliavimas

Insulino (taip pat gliukagono) susidarymą reguliuoja gliukozės kiekis kraujyje. Padidėjęs gliukozės kiekis kraujyje po didelio jo kiekio ir hiperglikemijos, susijusios su intensyviu fiziniu darbu ir emocijomis, padidėja insulino sekrecija. Priešingai, gliukozės kiekio kraujyje sumažėjimas slopina insulino sekreciją, bet padidina gliukagono sekreciją. Gliukozė tiesiogiai veikia kasos A ir B ląsteles.

Insulino susidarymas didėja virškinimo metu ir sumažėja tuštumoje. Padidėjusi insulino sekrecija virškinimo metu padidina glikogeno kepenų ir raumenų susidarymą iš gliukozės, kuri šiuo metu patenka į kraują iš žarnyno.

Insulino koncentracija kraujyje priklauso ne tik nuo šio hormono susidarymo intensyvumo, bet ir nuo jo sunaikinimo greičio. Insuliną naikina kepenyse ir skeleto raumenyse randamas fermentas insulinas. Kepenų insulinozė yra aktyviausia. Per vieną kepenų srautą kraujas gali suskaidyti iki 50% jo esančio insulino. Insulinas gali būti ne tik sunaikintas insulino, bet ir jo antagonistų, esančių kraujyje. Vienas iš jų - sinalbuminas - apsaugo nuo insulino poveikio ląstelių membranų pralaidumui.

Gliukozės kiekį kraujyje, be insulino ir gliukagono, reguliuoja hipofizės somatotropinis hormonas ir antinksčių hormonai.

Kasos vystymasis ir amžiaus ypatybės

Kasa vystosi iš endodermo ir mezenchimo; jo rudimentas pasireiškia trečiojoje embriono vystymosi savaitėje embriono žarnyno sienelės iškyšos forma, iš kurios susidaro galva, kūnas ir uodega. Primordijos diferencijavimas į išskiriamąsias ir vidines sekrecines dalis prasideda nuo 3-osios embriogenezės mėnesio. Suformuojami Acini ir ekskrecijos kanalai, endokrininiai skyriai yra formuojami iš inkstų, esančių ekskrecijos kanaluose, ir atsiskiria nuo jų, virstant salomis. Laivai, taip pat stromos jungiamojo audinio elementai yra sukurti iš mezenchimo.

Naujagimiams kasa turi labai mažų matmenų. Jo ilgis svyruoja nuo 3 iki 6 cm; svoris 2,5-3 g; liauka yra šiek tiek didesnė nei suaugusiųjų, bet silpnai pritvirtinta prie užpakalinės pilvo sienelės ir gana judri. 3 metų amžiaus, svoris siekia 20 gramų, pagal amžių 10-12 - 30 g. Suaugusiųjų charakteristika yra geležis - 5-6 metai. Su amžiumi, santykis tarp kasos exokrininių ir endokrininių dalių keičiasi į salelių skaičiaus mažėjimą.

Remiantis biofile.ru

Kasa yra mišrios funkcijos liauka. Liaukos morfologinis vienetas yra Langerhanso salos, daugiausia esančios liaukos uodegoje. Ista beta ląstelės gamina insuliną, alfa ląstelės gamina gliukagono, delta ląstelės gamina somatostatiną. Kasos ekstraktuose randami vagotonino ir centropneino hormonai.

Insulinas reguliuoja angliavandenių apykaitą, mažina cukraus koncentraciją kraujyje, prisideda prie gliukozės konversijos į glikogeną kepenyse ir raumenyse. Jis padidina ląstelių membranų pralaidumą gliukozei: vieną kartą ląstelėje gliukozė absorbuojama. Insulinas sulėtina baltymų skaidymą ir jų konversija į gliukozę, skatina baltymų sintezę iš amino rūgščių ir aktyvų jų transportavimą į ląstelę, reguliuoja riebalų apykaitą, sudarydama aukštesnes riebalų rūgštis iš angliavandenių apykaitos produktų, ir lėtina riebalinio audinio mobilizavimą.

Beta ląstelėse insulinas yra formuojamas iš jo pirminio proinsulino. Jis perkeliamas į Golgi ląstelių aparatūrą, kur vyksta pirminiai proinsulino konversijos į insuliną etapai.

Insulino reguliavimas grindžiamas normaliu gliukozės kiekiu kraujyje: hiperglikemija padidina insulino kiekį kraujyje ir atvirkščiai.

Hipotalaminiai paraventriculiniai branduoliai padidina aktyvumą hiperglikemijos metu, sužadinimas patenka į medulį ir iš ten į kasos ganglioną ir beta ląsteles, kurios stiprina insulino ir jo sekrecijos formavimąsi. Kai hipoglikemija hipotalaminės branduolys mažina jų aktyvumą, mažėja insulino sekrecija.

Hiperglikemija tiesiogiai stimuliuoja Langerhanso salelių receptorių aparatą, kuris padidina insulino sekreciją. Gliukozė taip pat veikia tiesiogiai beta ląstelėse, dėl to insulinas išsiskiria.

Gliukagonas padidina gliukozės kiekį, kuris taip pat padidina insulino gamybą. Panašiai ir antinksčių hormonai.

Autonominė nervų sistema reguliuoja insulino gamybą per vagus ir simpatinius nervus. Nervų nervas stimuliuoja insulino sekreciją, o simpatinė nervų sistema slopina.

Insulino kiekis kraujyje priklauso nuo fermento insulino, kuris sunaikina hormoną, aktyvumo. Didžiausias fermentų kiekis yra kepenyse ir raumenyse. Vienu kraujo tekėjimu per kepenis sunaikinamas iki 50% kraujo insulino.

Svarbų vaidmenį reguliuojant insulino sekreciją atlieka hormonas somatostatinas, kuris susidaro kasos hipotalamos ir deltos ląstelių branduoliuose. Somatostatinas slopina insulino sekreciją.

Insulino aktyvumas išreiškiamas laboratoriniais ir klinikiniais vienetais.

Gliukagonas dalyvauja reguliuojant angliavandenių apykaitą, jis yra insulino antagonistas, turintis įtakos angliavandenių metabolizmui. Gliukagonas kepenyse suskaido glikogeną į gliukozę, didėja gliukozės koncentracija kraujyje. Gliukagonas stimuliuoja riebalinio audinio riebalų skaidymą.

Gliukagono veikimo mechanizmas susijęs su jo sąveika su specifiniais specifiniais receptoriais, esančiais ląstelių membranoje. Sujungus gliukagoną, padidėja fermento adenilato ciklo aktyvumas ir cAMP koncentracija, o cAMP prisideda prie glikogenolizės proceso.

Gliukagono sekrecijos reguliavimas. Gliukagono susidarymą alfa ląstelėse veikia gliukozės kiekis kraujyje. Padidėjęs gliukozės kiekis kraujyje, gliukagono sekrecijos slopinimas mažėja - padidėja. Gliukagono susidarymą taip pat veikia priekinis hipofizis.

Augimo hormono somatotropinas padidina alfa ląstelių aktyvumą. Priešingai, delta ląstelių hormonas - somatostatinas slopina gliukagono susidarymą ir sekreciją, nes jis blokuoja Ca jonų patekimą į alfa ląsteles, kurios yra būtinos gliukagono susidarymui ir sekrecijai.

Lipokaino fiziologinė reikšmė. Jis skatina riebalų panaudojimą skatinant lipidų susidarymą ir riebalų rūgščių oksidaciją kepenyse, apsaugo nuo riebalinės kepenų degeneracijos.

Vagotonino funkcijos - didinant makšties nervų tonusą, didinant jų aktyvumą.

Centropneino funkcijos yra skatinti kvėpavimo centrą, padėti atsipalaiduoti lygiųjų raumenų bronchus, padidinti hemoglobino gebėjimą surišti deguonį, pagerinti deguonies transportavimą.

Kasos sutrikimas.

Dėl insulino sekrecijos sumažėjimo atsiranda cukrinis diabetas, kurio pagrindiniai simptomai yra hiperglikemija, glikozurija, poliurija (iki 10 litrų per dieną), polifagija (padidėjęs apetitas), polidispepsija (padidėjęs troškulys).

Cukraus diabetu sergančių pacientų cukraus kiekis kraujyje padidėja dėl to, kad kepenys nesugebėjo sintezuoti glikogeno iš gliukozės ir ląstelių, panaudoti gliukozę. Be raumenų taip pat lėtina glikogeno susidarymo ir nusodinimo procesą.

Cukriniu diabetu sergantiems pacientams yra sutrikusi visų rūšių medžiagų apykaita.

Remiantis studfiles.net

Pagrindiniai kasos hormonai yra insulinas ir gliukagonas. Jie sintezuojami atitinkamai „Langsrgans“ salelių beta ir alfa ląstelės, atstovaujančios liaukos endokrininei daliai. Insulinas ir gliukagonas vaidina svarbų vaidmenį reguliuojant daugumą medžiagų apykaitos procesų, ir paprastai jie turi priešingą poveikį.

Insulinas priklauso paprastiems baltymams - polipeptidams, kurių molekulinė masė yra apie 6000. Sudėtyje yra 51 aminorūgščių liekanų. Jis turi tam tikrų skirtumų amino rūgščių sudėtyje, tačiau jo biologinis aktyvumas yra beveik toks pat. Insulino pirmtakas yra proinsulinas, iš kurio beta ląstelių ląstelėse proteolitinių fermentų įtakoje yra biologiškai aktyvi hormono - insulino forma.

Yra laisvų insulino formų, susijusių su baltymų transferinu ir alfa globulinu. Tinkamos insulino formos dominavimas lemia jo veikimo organizmo metabolizmo procesuose specifiškumą. Laisvasis insulinas yra aktyvus visų audinių atžvilgiu ir jungiasi - tik riebalams. Susiejęs insulinas yra lokalizuotas kraujo serumo baltymų frakcijose, su kuriomis jis sudaro sudėtingus junginius, ir sudaro atitinkamą insulino rezervą kraujyje. Laisvųjų ir susijusių insulino formų santykį kraujyje lemia fiziologiniai poreikiai.

Be šių dviejų insulino formų, mūsų mokslininkai taip pat atrado A formą, kuri yra tarpinis ir jungiamasis insulinas. Ši insulino forma labai aktyviai stimuliuoja gliukozės absorbciją raumenų audiniuose. Manoma, kad A forma atsiranda esant didesniam insulino poreikiui.

Insulinas veikia angliavandenių, lipidų ir baltymų metabolizmą per fermentų sistemas. Šiuo atveju pagrindinė insulino funkcija sumažėja iki angliavandenių apykaitos reguliavimo. Jis slopina gliukagono poveikį ir yra vienintelis hormonas, kuris sumažina gliukozės kiekį kraujyje. Insulinas stimuliuoja visus svarbiausius procesus, susijusius su gliukozės mainais. Dalyvaudamas kepenyse ir raumenyse sintezuojamas glikogenas, paspartėja raumenų glikolizė ir gliukozė oksiduojama į anglies dioksidą ir vandenį. Jis slopina glikogeno skaidymą kepenyse ir angliavandenių susidarymą iš baltymų ir riebalų. Kai nepakankamas insulino kiekis organizme suskaido gliukozės konversiją į glikogeną ir riebalus. Jo kiekis kraujyje (hiperglikemija) ir išsiskyrimas su šlapimu (gliukozurija) didėja, o tai susiję su ląstelių membranų pralaidumo sumažėjimu. Tuo pačiu metu organizme kaupiasi toksiški produktai (acetonas, acetoacto rūgštis ir kt.). Padidinus insulino koncentraciją organizme, gliukozės kiekis kraujyje gali labai sumažėti, todėl nervų ląstelės yra išeikvotos, traukuliai ir koma. Tai apsunkina insulino naudojimą skatinant gyvūnų produktyvumą.

Jis stimuliuoja aminorūgščių patekimą į ląsteles ir, dalyvaujant hormonui, somatotropinas stimuliuoja fermentų baltymų sintezę ir struktūrinius baltymus, užtikrinančius gyvūnų augimą. Jis prisideda ne tik prie baltymų sintezės, bet ir neleidžia jų suskaidyti organizme. Insulinas veikia lipidų biosintezę. Insulino poveikis kraujyje mažina VFA kiekį, todėl padidėja riebalų susidarymas audiniuose ir kepenyse, o pieno riebalų ir baltymų kiekis piene didėja. Kepenų metabolizmas vaidina svarbų vaidmenį. Insulino poveikis kepenų tikslinėms ląstelėms gali būti atliekamas tiek veikiant ant ląstelių išorinės plazmos membranos esančius receptorius, tiek įsiskverbiant į ląsteles. Tolesnis insulino poveikis metaboliniams procesams ląstelėse dar nėra ištirtas. Daroma prielaida, kad jis veikia ląstelių geno aparatą, dėl kurio susidaro fermentai, užtikrinantys atitinkamus medžiagų apykaitos pokyčius. Insulino veikimo mechanizmas taip pat paaiškinamas įvairių jonų kiekio pokyčiuose ląstelėse, būtinas daugelio fermentų aktyvavimui.

Pagrindinis insulino biosintezės ir išsiskyrimo reguliatorius yra gliukozė, tačiau jis tiesiogiai nedaro įtakos insulino prieaugiui. Gliukozė aktyvuoja adenilciklazę, po to cAMP, ir tokiu būdu stimuliuoja insulino išsiskyrimą. Insulino papildymą skatina somatotropinas, kortikotropinas, gliukokortikoidai. Inhibuokite insulino sekreciją somatostatiną, adrenaliną ir norepinefriną. Insulino prieaugį veikia gliukagonas, virškinimo hormonai (sekretinas ir kt.), Amino rūgštys, kalcis.

Gliukagonas (hiperglikeminis faktorius, HHF) - yra polipeptidas, kurio molekulinė masė yra 3485, susideda iš 29 aminorūgščių liekanų. 1967 m. Buvo atlikta cheminė sintezė. Nustatyta, kad plonosios žarnos gleivinėje yra langelių, panašių į Langerhanso salelių alfa ląsteles, kurios išskiria žarnyno gliukagoną.

Pagrindinis gliukagono poveikis yra gliukozės koncentracijos kraujyje didinimas, kuris yra susijęs su jo tiesioginiu poveikiu padidėjusiam glikogenolizei kepenyse, taip pat adrenalino prieaugio stimuliavimu. Tačiau, priešingai nei adrenalinas, kuris taip pat padidina glikogeno skaidymą kepenyse, gliukagonas neturi įtakos glikogeno skaidymui raumenyse.

Manoma, kad gliukagono stimuliuojama glikogenolizė greitai užtikrina, kad organizmui reikia didelių gliukozės kiekių, bet ne ilgai.

Be glikogenolizės, gliukagonas veikia gliukozės - gliukoneogenezės susidarymą, su kuriuo ilgą laiką kraujyje palaikoma reikiama gliukozės koncentracija. Gliukagonas stimuliuoja gliukonogenezę, veikiančią tiesiogiai kepenyse, ir gliukokortikoidus - didina baltymų katabolizmą audiniuose, todėl išsiskiria aminorūgštys - gliukonogenezės substratas. Riebalų ir kitų audinių ląstelėse gliukagonas veikia lipolizę, didindamas cAMP koncentraciją, po to aktyvuoja lipazę, kuri išskiria trigliceridus į laisvas riebalų rūgštis. Gliukagonas taip pat veikia elektrolitų koncentraciją. Visų pirma jis sumažina kalcio ir fosforo kiekį serume.

Žarnyno gliukagono išskyrimas didėja proporcingai valgant maistą ir gliukozės susidarymą žarnyne. Žarnyno gliukagonas turi įtakos gliukozės įsisavinimo iš žarnyno į kraują reguliavimui. Kalcio druskos žarnyne padidina žarnyno gliukagono ir kalcitonino kiekį. Todėl žarnyno gliukagonas vaidina kalcio homeostazę.

Insulinas ir gliukagonas glaudžiai sąveikauja. Dėl gliukagono poveikio padidėjęs insulino kiekis kraujyje sumažina gliukozės ir jo atsargų susidarymą. Gliukogenogenezė yra slopinama, o šio proceso metu išsiskiriančios amino rūgštys daugiausia naudojamos baltymų biosintezei. Atvirkščiai, padidėjęs gliukagono kiekis kraujyje, kurį sukelia insulino poveikis, padidina gliukozės susidarymo gliukonogenezės intensyvumą. Taigi gliukagonas yra insulino antagonistas. Kartu šie hormonai užtikrina optimalų gliukozės kiekį kraujyje.

Gliukagono prieaugį įtakoja insulinas, somatotropinas, pancreoimin, gastrinas, sekretinas. Tuo pat metu insulinas netiesiogiai veikia gliukagono prieaugį, keisdamas gliukozės kiekį. Pankreoziminas ir gastrinas stimuliuoja, ir sekrecinas slopina gliukagono prieaugį. Somatotropino, kuris padidina organizmo poreikį gliukozei, įtakoje, gliukagono prieaugis didėja.