Глава 5. АДАПТАЦИИ К РАЗЛИЧНЫМ МЕТАБОЛИЧЕСКИМ СОСТОЯНИЯМ ГОЛОДАНИЕ Естественное

Вынужденное
Спячка у грызунов

Частичное Полное

Бедность Диета

Лечебное
Короткое (3 дня)
Длительное (40 дней)
Терминальное (60 дней)

48 дней

запасов
Катаболизм -
истощение углеводов, жиров, белков
ЦНС использует глюкозу,

остальные ткани – СЖК

Гликоген

глюкоза

ЦНС

Распад 75-100 г в день

Хватает на 12-15 ч

1

1. Поддержание постоянной глюкозы в ЦНС
2. В печени усилен гликогенолиз
3. В печени усилен глюконеогенез:
А. за счет распада белков в мышцах
Б. за счет распада ТГ до глицерола
4. Избыток СЖК снижает захват глюкозы в печени, мышцах и гликогенез в печени

1

2

3Б

3А

4

4

4

4

5

2

тела

Базальный метаболизм снижен
на 10-20%
ЦНС
Ацетоацетат
глюкоза
пируват
5
глюкоза
Белок
АК мочевина
Снижена активность ферментов

ЦК
Повышен кетогенез
ЦНС окисляет кетоновые тела
Снижено окисление глюкозы в ЦНС
Снижен глюконеогенез в печени
Снижен распад белков в мышцах и ТГ в жиру

Распад 25-30 г в день

2/3 потреб
ности

Вес тела снижается на 300 г в день

1

2

3

4

6

1

2

АДАПТАЦИЯ

6

циклом:
Латентная фаза – длиннее
Фаза снижения веса – короче
Низкий вес

держится меньше
Восстановление веса - эффективнее

Хроническое недоедание
не предотвращает развитие ожирения !!!

(по книге
М. Монтиньяка)

- приток кислорода

ПЕЧЕНЬ (МЫШЦЫ)
Усиливается окисление ЦК
Повышается АТФ, которая
стимулирует

глюконеогенез

МЫШЦЫ (с 5 по 60 минуты)
9. Приток глюкозы из крови
Активация гликолиза
Активация ЦК

Энергетические затраты увеличиваются в 20 раз
(скелетные,сердечные, дыхательные мышцы)

пируват

пируват

О2

1

6

6

7

7

(10)

5

В 10-20 раз

Долг О2- 10-12 л

Адаптация к короткой физической нагрузке

1

2

гликогенолиз, истощается гликоген
Усиливается глюконеогенез в 5 раз
А) распад белков в

мышцах до АК
Б) распад ТГ в жире до глицерола

ЖИРОВАЯ ТКАНЬ
15. Освобождение СЖК

Адаптация к длительной физической нагрузке

11

2/3 энергии до 4 часов нагрузки

От 0.5 до 4 часов
нагрузки

13

14

14А

14Б

15

1

Заранее есть сладкое

Креатин-фосфат, АТФ
0-2 мин. - запасы креатин-фосфата, АТФ
0-5 мин. исчерпываются возможности

гликолиза глюкозы в мышцах
После 3 мин. усиливается поступление кислорода,
идет полное окисление глюкозы, которая поступает в мышцы из: гликогена мышц,
из крови из печени
Через 0.5 часа заметно усиливается распад жира,
СЖК - основные источники энергии при длительной адаптации

способствовать снижению веса, если:

Заниматься упражнениями не менее 30 минут

Ограничивать свой

аппетит через 2 дня после окончания нагрузки

Не удивляться временному повышению веса тела

Не ждать эффекта, если нет одновременного ограничения в пище

глюкозы - печень, в которой усилен гликогенолиз и глюконеогенез за

счет полного окисления продуктов распада жиров и белков.
При длительном голодании снижается доля глюкозы как энергетического сырья в клетках ЦНС (начинается интенсивное окисление кетоновых кислот) снижается интенсивность распада белков, продолжается распад жиров: СЖК – основной энергоноситель для большинства тканей.
При короткой физической нагрузке прежде всего используется креатин-фосфат и энергия глюкозы, выделенная при гликолизе. Лактат тормозит гликолиз, но стимулирует приток кислорода, который усиливает аэробное окисление глюкозы в мышцах и печени, за счет чего выделяется энергия, необходимая для глюконеогенеза. При длительной физической нагрузке основная энергия поступает от окисления жирных кислот.

2 типа клеток.
Есть «кучки» клеток,
которые не связаны с
протоками железы

в ЖКТ

diabetes mellitus –
медовый диабет.

11 век до нашей эры

1889 год

1869 год

Поль Лангерганс (1847 - 1888)
Немецкий студент-медик,
возраст 21 год

Жозеф фон Меринг (1849 - 1908)
Профессор медицины,
Страстбург
Возраст 40 лет

Оскар Минковский (1858 - 1931)
Студент, помощник
фон Меринга
Возраст 31 год

О. Минковский предположил, что
диабет связан с поджелудочной железой.
Удаление П/ж железы
вызвало развитие диабета

1

3

2

22 года
Сэр Фредерик
Бэнтинг
(1891 - 1941) Физиолог, хирург Возраст 30

лет

Джон Маклеод
(1876 -1935)
Физиолог, зав. лаб

Джеимс Коллип
(1892 - 1965) Биохимик

1921 (лето)

Экстракт поджелудочной железы спас жизнь
собаке, у которой развился диабет,
выделено и очищено активное вещество экстракта
ИНСУЛИН

1923 - Вручение Нобелевской премии за открытие инсулина Бэнтингу и Маклеоду

1959 - Вручение Нобелевской премии за сиквенс инсулина Фредерику Сангеру

1980 - Синтез человеческого инсулина

Сейчас в мире 123 миллиона человек – больны Диабетом

Смертность от диабета:
1898 - 1914 годы - 63.8%, 1922 – 1936 годы - 8.3% , 1950 – 1957 годы - 1.3%

которая начинается
после пилорического отдела желудка
голова
хвост
тело
желудок
ДПК
Экзокринные клетки сгруппированы вокруг протоков,

эндокринные клетки (1%) - вокруг сосудов.
Каждый островок содержит 2500 клеток

Срезы п/ж железы
продольный поперечный

Структура островков Лангерганса:

β-клетки (ядро) - инсулин
α-клетки (мантия) – глюкагон
σ -клетки (мантия) – соматостатин

Между клетками - перемычки

1 млн

цинк-содержащие формы инсулина
СТИМУЛЯТОРЫ:

Глюкоза
Аминокислоты
СЖК
Ионы кальция
Глюкагон
Ацетилхолин
Эстрогены
Прогестины
Гормон роста
Плацентарный
лактоген



ИНГИБИТОРЫ:
соматостатин

превращает глюкозу в глюкозу 6 ф-т
Полное окисление глюкозы и образование

АТФ
АТФ закрывает АТФ-чувствительные калиевые каналы
Избыток внутриклеточного калия деполяризует мембрану
Это открывает потенциал-зависимые кальцииевые каналы
Кальций усиливает экзоцитоз пузырьков с инсулином

ПКА
ПКА фосфорилирует белки экзоцитоза
Усиливает выделение инсулина

Соматостатин –
через Gi связанный

рецептор
подавляет секрецию инсулина

клетками
Принцип ООС:
ДЛИННАЯ ПЕТЛЯ
Глюкоза стимулирует инсулин
Инсулин снижает уровень глюкозы - усиливает

ее захват из крови
КОРОТКАЯ ПЕТЛЯ
4. Избыток инсулина в крови подавляет
синтез инсулина

1

2

3

4

СТРЕСС
кортизол

Нарушение принципа ООС при стрессе:
Кортизол подавляет захват глюкозы
Глюкоза в крови не снижается
Постоянно стимулирует секрецию инсулина

Последствия:
Толерантность к глюкозе
Срыв бета-клеток, диабет

5

6

7

Уровень инсулина в крови

1

2

3

4

белка
АК
АК
АК
АК
Митогены
Синтез
белков
S
S
α
α
β
β
Связывание с рецептором
Конформация рецептора
Активация тирозинкиназы рецептора
Автофосфорилирование

тирозина
Повторное изменение конформации рецептора
Контакт с СИР
Фосфорилирование тирозинов на СИР
Активация Пр.киназ, пр. фосфотаз и ферментов, связанных с СИР

Очень быстрый ответ:
Встраивание Glut-4 в мембрану
Усиление транспорта глюкозы в 20 раз

Glut-4

Быстрый ответ
активирует:
Гликогенез
Гликолиз
Липогенез
Синтез белков

ингибирует :
Глюконеогенез
Гликогенолиз

Медленные ответы:
Стимулирует
деление клеток, рост тканей
синтез de novo метаболических ферментов
Связанные с СИР пр.киназы через ИЧЭ изменяют активность ядерных белков. Активация синтеза белков
Активация транспорта АК, ионов, воды

1

3

4

5

2

9

6

7

8

10

11

деградацию
своих рецепторов,
подавляет ферменты синтеза рецепторов
Чем < в плазме инсулина,
тем

> рецепторов и
> чувствительность к нему

Низкий инсулин – высокая чувствительность (спортсмены, подростки, после голода!!!!!),
Высокий инсулин – низкая чувствительность (ожиревшие или стареющие люди)

Накапливается АцКоА

7. Стимулирует синтез СЖК из АцКоА
ПЕЧЕНЬ
СЖК
ТГ
ЦК
глюкоза
Гликоген
11
пируват
12
активирует:
захват глюкозы из

крови (Glut4)
отложение гликогена
Гликолиз, ЦК

Подавляет:
гликогенолиз
глюконеогенез

МЫШЦЫ

глюкоза

Глицерофосфат
+
СЖК

ТГ

2

3

5

4

6

7

8

9

10

13

14

15

ТГ

СЖК

СЖК

ТГ

кетокислоты

СЖК

Липогенное действие
стимулирует синтез СЖК из АцКоА
подавляет бета-окисление СЖК
активирует ферменты синтеза ТГ
подавляет синтез ЛПОНП

Антикетогенное действие
11. подавляет захват СЖК из крови

ПЕЧЕНЬ

Глюкоза

пируват

Гликоген

АцКоА

1

3

4

4

4

2

ЛПОНП

11

9

7

8

10

5

6

7

АцетилКоА

Образуются при голодании или диабете, когда идет интенсивное окисление СЖК

Ацетоацетоновая

кислота токсична,
восстанавливается в печени до менее токсичной гидроксибутириловой кислоты.
В крови превращается в ацетон, который выводится с легкими

При диабете кетоацидоз и кетонурия так как снижена чувствительность к инсулину.

ИНСУЛИН – метаболизм белков

ИНСУЛИН – (АНАБОЛИЧЕСКИЙ ГОРМОН)
семейство ростовых факторов (соматомедин, нервные, эпидермальные ростовые факторы)

Стимулирует:
Захват АК
Захват Mg, Ca++,P
Транскрипцию генов структурных белков
Синтез макромолекул

Подавляет:
Окисление АК
Протеолиз

системы и
выброс глюкозы из других
органов
секреции

глюкагона

Площадь треугольника зависит от продукта питания
Площадь треугольника после приема глюкозы = 100
Отношение площади этого треугольника для любых продуктов к площади тр. глюкозы - гликемический индекс (ГИ)
Чем больше ГИ, тем хуже для веса

Площадь треугольника определяется величиной падения уровень глюкозы через 180 минут.
Падение глюкозы тем больше, чем выше был уровень инсулина первый треугольник

Чем ниже уровень глюкозы, тем больше чувство голода.

Для снижения веса тела надо избегать:
Пика глюкозы (инсулина) через 30 мин
Падения глюкозы через 180 мин после еды

куски до начала основной еды
Не контролируем момент насыщения (читаем, смотрим

ТВ)
Имеем повышенный аппетит
А. из-за растянутого желудка
Б. после голода

Гликемические индексы различных продуктов

Чувство голода снижает:
энергетические затраты
уровень в крови глюкозы,
инсулина,
повышает чувствительность к инсулину

Факторы, которые повышают уровень глюкозы через 30 мин:
ПЕРЕЕДАНИЕ
Углеводы с высоким ГИ

ростовым факторам и является важнейшим регулятором углеводного, жирового, белкового метаболизма.

Глюкоза

- главный стимулятор секреции инсулина, запускает каскад реакций, направленных на экзоцитоз пузырьков, содержащих инсулин. Секреция инсулина регулируется также СЖК, аминокислотами, ацетилхолином, ионами кальция и многими гормонами (глюкагоном, эстрогенами, прогестинами и др.).

Инсулин действует на клетки через рецептор ростовых факторов, связанный с тирозинкиназой. Фосфорилирование тирозиновых участков на рецепторе и субстрате инсулинового рецептора запускает каскад реакций фосфорилирования и дефосфорилирования ферментов метаболизма глюкозы, жиров, белков.

Влияние инсулина на углеводный обмен – запасание гликогена и окисление глюкозы в печени и мышцах. На жировой обмен – запасание ТГ в печени и жировой ткани. На белковый обмен – синтез белков и деление клеток.

Гликемический индекс показывает степень повышения инсулина после еды, он зависит от состава пищи. Чем выше гликемический индекс продукта, тем выше вероятность отложения ТГ после его употребления.