Гормональная регуляция углеводного обмена

из основных энергетических ресурсов живого организма , обладают высоким запасом

потенциальной энергии, легко извлекаемой из них в клетках с помощью ферментных катаболических превращений.
Энергия, высвобождаемая в процессе биологического окисления продуктов углеводного обменов, в том числе гликолиза, превращается в значительной степени в химическую энергию фосфатных связей синтезируемого АТФ.
Аккумулированная же в АТФ химическая энергия макроэргических связей, в свою очередь, расходуется на разного вида клеточную работу — создание и поддержание электрохимических градиентов, сокращение мышц, секреторные и некоторые транспортные процессы, биосинтез белка, жирных кислот и т.д.

Гормональная регуляция углеводного обмена

важных поставщиков строительных, пластических материалов, входящих в основные структуры клетки,

— нуклеиновых кислот, простых белков, гликопротеинов, ряда липидов и т.д. Синтезируемая благодаря распаду углеводов и АТФ не только обеспечивает клетки необходимой для работы энергией, но и является источником образования ц АМФ, а также участвует в регуляции активности многих ферментов, состояния структурных белков, обеспечивая их фосфорилирование.

.
Их источниками служат пищевые продукты, всасываемые из кишечника, депонированные

в органах в форме гликогена углеводов ,а также неуглеводные предшественники, в основном аминокислоты и глицерин, образующие углеводы (глюконеогенез).
К депонирующим органам относится печень и жировая (адипозная) ткань, к органам глюконеогенеза — печень и почки. Источниками глюкозы могут быть запасные или другие продукты, хранящиеся или образующиеся в работающей клетке.
Разные пути и стадии углеводного обменов взаимосвязаны многочисленными взаимовлияниями.
Направление и интенсивность течения этих обменных процессов находятся в зависимости от ряда внешних и внутренних факторов: количество и качество потребляемой пищи, ритмы ее поступления в организм, уровень мышечной и нервной деятельности и т.д.

мышечной нагрузке с помощью сложного комплекса координирующих механизмов. Так, контроль

течения различных реакций углеводного обмена осуществляется на уровне клетки концентрациями соответствующих субстратов и ферментов, а также степенью накопления продуктов той или иной реакции.
Эти контролирующие механизмы относятся к механизмам саморегуляции . У наиболее высокоорганизованных животных появляется особый межклеточный механизм регуляции межуточного обмена, определяемый возникновением в процессе эволюции эндокринной системы, имеющей первостепенное значение в контроле метаболических процессов целого организма.

место занимают следующие:
Гормоны желудочно-кишечного тракта, контролирующие переваривание пищи и

всасывание продуктов пищеварения в кровь;
Инсулин и глюкагон — специфические регуляторы межуточного обмена углеводов .
Соматотропный гормон ,
Глюкокортикоиды,
АКТГ
Адреналин
— факторы неспецифической адаптациии.
Следует отметить, что многие названные гормоны принимают также непосредственное участие и в регуляции белкового обмена и жирового обмена.
Скорость секреции упомянутых гормонов и реализация их эффектов на ткани взаимосвязаны.

глюкозы в крови. Этот показатель стабилен и составляет у млекопитающих

примерно 100 мг% (5 ммоль/л). Уровень глюкозы в крови зависит, с одной стороны, от притока моносахарида в кровь преимущественно из кишечника, печени и почек и, с другой — от его оттока в работающие и депонирующие ткани .

и гликогенсинтетазной реакции в печени, соотношением интенсивности распада глюкозы и

интенсивности глюконеогенеза в печени и отчасти в почке.
Поступление глюкозы в кровь прямо коррелирует с уровнями фосфорилазной реакции и процессов глюконеогенеза.
Отток глюкозы из крови в ткани находится в прямой зависимости от скорости ее транспорта в мышечные, адипозные и лимфоидные клетки, мембраны которых создают барьер для проникновения в них глюкозы (напомним, что мембраны клеток печени, мозга и почек легко проницаемы для моносахарида);
Метаболической утилизации глюкозы, в свою очередь зависимой от проницаемости к ней мембран и от активности ключевых ферментов ее распада; превращения глюкозы в гликоген в печеночных клетках .
Все эти процессы, сопряженные с транспортом и метаболизмом глюкозы, непосредственно контролируются комплексом гормональных факторов.

метаболиты и коферменты.

в виде гликогена и ее быстрое высвобождение по мере метаболической

необходимости (буферная функция)

Печень занимает в углеводном метаболизме центральное место

счет синтеза de novo (глюконеогенез). Кроме того, как и все

ткани, она потребляет глюкозу путем гликолиза. Функции накопления (синтеза) глюкозы в виде гликогена и его распада должны быть взаимосогласованы. Таким образом, совершенно невозможно одновременное протекание гликолиза и глюконеогенеза, как и синтеза и деградации гликогена. Согласование процессов обеспечивается тем, что синтез (анаболизм) и распад (катаболизм) катализируются двумя различными ферментами и контролируются независимо.

и глюкагон, глюкокортикоид кортизол и катехоламин адреналин, соматотропный гормон. Инсулин

(гипогликемический гормон) индуцирует синтез de novo гликогенсинтазы , а также некоторых ферментов гликолиза. Одновременно инсулин подавляет синтез ключевых ферментов глюконеогенеза (репрессия)

ее из крови в ткани;
2.задерживает глюкозу в клетках, активируя гексокиназу

(«гексокиназная ловушка глюкозы»);
3.Усиливает распад глюкозы в мышцах путем индукции синтеза регуляторных ферментов гликолиза – гексокиназы, фосфофруктокиназы, пируваткиназы;
4.В печени активирует гликогенсинтетазу, усиливает синтез гликогена – гликогенез.
Подавляет синтез ферментов глюконеогенеза, препятствует избыточному катаболизму жиров и белков и переходу их в углеводы.

ферментов гликолиза и репрессором синтеза ферментов глюконеогенеза.
Инсулин активирует дегидрогеназы пентофосфатного

пути.

гликогенеза (синтез гликогена): гликогенсинтазу.
4. Ферменты ЦТК: цитратсинтазу.

Гипергликемические гормоны:

Глюкагон

, адреналин,– активация фосфорилазы
Кортикостероиды – активация (усиление синтеза) ферментов глюконеогенеза: пируваткарбоксилаза, ФЕП-карбоксилаза, фру-1,6-дифосфотаза, глю-6-фосфотаза
– ингибируют гексокиназу
АКТГ - усиление синтеза гормонов коры надпочечников
СТГ – опосредованное действие, активируя липазу жировых депо

глюконеогенеза и репрессирует пируваткиназу, ключевой фермент гликолиза. Другие эффекты глюкагона

основаны на взаимопревращении ферментов и опосредованы вторичным мессенджером ц АМФ. По этому механизму тормозится синтез гликогена и активируется расщепление гликогена.

печени, активируя фосфорилазу гликогена и переход глюкозы в кровь за

счет активизации глюкозо-6-фосфотазы. Адреналин оказывает преимущественное действие на мышечные клетки, а глюкагон – на клетки печени.

они индуцируют ферменты деградации аминокислот и обеспечивают тем самым глюконеогенез

исходными соединениями.

печени ключевых ферментов глюкогенеза – фосфоенолпируват-карбоксилазы, пируваткарбоксилазы, фруктозо-1,6-дифосфотазы, глюкозо-6-фосфотазы.

регуляции фосфофруктокиназы. Кроме того, АТФ тормозит пируваткиназу. Ингибитором пируваткиназы является

ацетил-КоА. Все эти метаболиты образуются при распаде глюкозы (торможение конечным продуктом). АМФ (AMP), сигнал дефицита АТФ, активирует расщепление гликогена и тормозит глюконеогенез.

сигнальное вещество образуется в незначительных количествах из фруктозо-6-фосфата и выполняет

чисто регуляторную функцию: стимулирует гликолиз путем активации фосфофруктокиназы и подавляет глюконеогенез с помощью торможения фруктозо-1,5-дифосфатазы.

В нефосфорилированной форме этот белок вызывает образование фруктозо-2,6-дифосфата. После фосфорилирования

ц АМФ-зависимой киназой , он действует как фосфатаза и катализирует превращение фруктозо-2,6-дифосфата в фруктозо-6-фосфат. В присутствии адреналина и глюкагона в клетках печени повышается уровень ц АМФ, т.е. оба гормона воздействуют как на гликолиз, так и на глюконеогенез. Суммарным результатом является быстрое повышение уровня глюкозы в крови.

гексоз- и пентоземии, агликогенозы, гипогликемии, гипергликемии.
Перечисленные расстройства рассматривают как

типовые формы нарушений углеводного обмена.

Нарушения метаболизма углеводов

ЖКТ
Гипергликемия ( повышение содержания глюкозы в крови выше 5,5 ммоль/л
Гипогликемия(понижение

содержания глюкозы в крови ниже 3,3 ммоль/л
Врожденные нарушения углеводного обмена(наследственные)
Нарушения углеводного обмена при гипоксии и других патологических заболеваниях

углеводов в ЖКТ происходит из-за недостатка или отсутствия ферментов слизистой кишечника:

лактазы, мальтазы, сахаразы.

клетками тканей вследствие дефицита инсулина – сахарный диабет
-увеличение концентрации глюкозы

в крови вследствие усиления распада гликогена (гиперсекреция адреналина, глюкагона при стрессе, травме, опухолей надпочечников, инфекций и т.д.)
- Усиление глюконеогенеза ( гиперсекреция кортизола при опухолях надпочечников, гипофиза)

два вида диабета:
-инсулинзависимый
-инсулиннезависимый

потребление большого количества жидкости)
Полиурия
Ацидоз
Азотемия и азотурия

дефекта единичных генов, кодирующих индивидуальные ферментыРазвитие большинства из них является

следствием дефекта единичных генов, кодирующих индивидуальные ферменты, которые обеспечивают превращение одних веществ (субстраты) в другие (продукты). В большинстве случаев таких расстройств патогенным является накопление веществ, обладающих токсическим действием или нарушающих способность синтеза других жизненно важных соединений.

отсутствие фермента пентозофосфатного пути НАДФ-зависимой глюкозо – 6- фосфатдегидрогеназ

участвующих в распаде гликогена. Они проявляются или необычной структурой гликогена,

или его избыточным накоплением в печени, сердечной или скелетных мышцах, почках, лёгких и других органах.

— гипогликемия в постабсорбтивный период.

симптомов этого типа гликогеноза и их причин может служить основанием

для понимания симптомов всех остальных типов. Причина этого заболевания — наследственный дефект глюкозо-6-фосфатазы — фермента, обеспечивающего выход глюкозы в кровоток после её высвобождения из гликогена клеток печени. Болезнь Гирке проявляется гипогликемией, гипертриацилглицеролемией (повышением содержания триацилглицеролов), гиперурикемией (повышением содержания мочевой кислоты).

Болезнь Кори, болезнь Форбса, лимитодекстриноз (тип III) весьма распространена. Она составляет 1/4 всех случаев печёночных гликогенозов. Накапливаемый гликоген аномален по структуре, так как дефектен фермент амило-1,6-глюкозидаза, гидролизующий гликозидные связи в местах разветвлений («деветвящий фермент», от англ, debmnching enzyme). Недостаток глюкозы в крови проявляется быстро, поскольку гликогенолиз возможен, но в незначительном объёме. В отличие от гликогеноза I типа, лактоацидоз и гиперурикемия не отмечаются. Болезнь отличается более лёгким течением.

редкое аутосомно-рецессивное заболевание, возникающее вследствие дефекта ветвящего фермента — амило-1,4-1,6-глюкозилтрансферазы.

Содержание гликогена в печени не сильно увеличено, но структура его изменена, и это препятствует его распаду. Молекула гликогена имеет мало точек ветвления, а также очень длинные и редкие боковые ветви. В то же время гипогликемия выражена умеренно. Болезнь развивается быстро, отягощается ранним циррозом печени и практически не поддаётся лечению. Дефект фермента ветвления обнаруживается не только в печени, но также в лейкоцитах, мышцах, фибробластах, на ранние и преобладающие проявления болезни обусловлены нарушением функции печени.

Болезнь Херса (тип VI) (гепатофосфорилазная недостаточность) также проявляется симптомами, обусловленными поражением печени. Данный гликогеноз — следствие дефекта гликогенфосфорилазы. Б гепатоцитах накапливается гликоген нормальной структуры. Течение болезни сходно с гликогенозом I типа, но симптомы выражены в меньшей степени. Сниженная активность гликогенфосфорилазы обнаруживается также в лейкоцитах. Болезнь Херса — редкий тип гликогеноза; наследуется по аутосомнорецессивному типу.

мальчиков, так как этот признак сцеплен с Х-хромосомой. У больных

наблюдается гепатомегалия.


Дефект протеинкиназы А (тип X), так же как и дефект киназы фосфорилазы, проявляется симптомами, сходными с болезнью Херса. Известен случай у единственного больного, наследование не установлено.

болезни проявляются при физических нагрузках и сопровождаются болями и судорогами

в мышцах, слабостью и быстрой утомляемостью.

отсутствует в скелетных мышцах активность гликогенфосфорилазы. Поскольку активность этого фермента

в гепатоцитах нормальная, то гипогликемия не наблюдается (строение фермента в печени и мышцах кодируются разными генами). Тяжёлые физические нагрузки плохо переносятся и могут сопровождаться судорогами, однако при физических нагрузках гиперпродукция лактата не наблюдается, что подчёркивает значение внемышечных источников энергии для сокращения мышц, например, таких как жирные кислоты, замещающие при данной патологии глюкозу . Хотя болезнь не сцеплена с полом, большая частота заболевания характерна для мужчин

типа. Больные могут выполнять умеренные физические нагрузки. Течение болезни сходно

с гликогенозом V типа, но основные проявления менее выражены.

Дефект фосфоглицеромутазы и дефект М-субъединицы ЛДГ (ненумерованные по классификации Кори) характерны для мышечных форм гликогенозов. Проявления этих патологий аналогичны болезни Мак-Ардла. Дефект фосфоглицеромутазы в мышцах описан только у одного больного.

в мышцах, так и в печени, могут затрагивать и другие

органы .

проявляются в первые недели жизни — до шести месяцев после

рождения. Дефект фермента найден в печени, почках, селезенке, мышцах, нервной ткани, лейкоцитах.

Наблюдается расстройство дыхания, беспокойство или адинамия. Отмечаются отсутствие аппетита, задержка роста, мышечная гипотония. Увеличиваются размеры сердца, печени, почек, селезенки. Сердце приобретает шаровидную форму, в связи с гипертрофией миокарда появляются изменения ЭКГ.

Часто возникают гипостатические пневмонии, бронхиты, ателектазы лёгких, наблюдаются миодистрофия, гипорефлексия, спастические параличи. Мышечная форма гликогеноза II типа возникает только в мышцах при дефиците кислой α-1,4-глюкозидазы. Болезнь проявляется в более поздние сроки и по клинической картине напоминает миопатию.

дефекта гликогенсинтазы. В печени и других тканях больных наблюдают очень

низкое содержание гликогена. Это проявляется резко выраженной гипогликемией в постабсорбтивном периоде. Характерный симптом — судороги, проявляющиеся особенно по утрам. Болезнь совместима с жизнью, но больные дети нуждаются в частом кормлении.

избыточным накоплением в тканях и повышенной экскрецией гликозаминогликанов (ГАГ) —

кислых мукополисахаридов, соединенных с белком и состоящих из уроновых кислот, аминосахароз и нейтральных сахаров. Указанные комплексы существуют в форме протеогликанов, являющихся важнейшими компонентами основного структурного белка волос (0-кератина) и структурного белка соединительной ткани (коллагена).

Характерен аутосомно-рецессивный тип наследования, кроме синдрома Хантера (Х-сцепленный рецессивный).

состояние, характеризующееся снижением концентрации глюкозы в крови ниже 3,3 ммоль/л,

вследствие чего возникает гипогликемический синдром.
Механизм развития гипогликемии может значительно отличаться в зависимости от этиологии.

доз инсулина, гиперфункция клеток островков Лангерганса поджелудочной железы
Снижение продукции глюкозы

клетками тканей и органов вследствие ослабления глюконеогенеза

печени катализируется алкогольдегидрогеназой.
Кофактором этого фермента служит НАДКофактором этого фермента

служит НАД — вещество, необходимое для глюконеогенезаКофактором этого фермента служит НАД — вещество, необходимое для глюконеогенеза. Приём этанола приводит к быстрому расходованию НАД и резкому торможению глюконеогенеза в печениКофактором этого фермента служит НАД — вещество, необходимое для глюконеогенеза. Приём этанола приводит к быстрому расходованию НАД и резкому торможению глюконеогенеза в печени. Поэтому алкогольная гипогликемия возникает при истощении запасов гликогена, когда для поддержания нормогликемии особенно необходим глюконеогенезКофактором этого фермента служит НАД — вещество, необходимое для глюконеогенеза. Приём этанола приводит к быстрому расходованию НАД и резкому торможению глюконеогенеза в печени. Поэтому алкогольная гипогликемия возникает при истощении запасов гликогена, когда для поддержания нормогликемии особенно необходим глюконеогенез. Такая ситуация наиболее вероятна при недостаточном питанииКофактором этого фермента служит НАД — вещество, необходимое для глюконеогенеза. Приём этанола приводит к быстрому расходованию НАД и резкому торможению глюконеогенеза в печени. Поэтому алкогольная гипогликемия возникает при истощении запасов гликогена, когда для поддержания нормогликемии особенно необходим глюконеогенез. Такая ситуация наиболее вероятна при недостаточном питании. Чаще всего алкогольная гипогликемия наблюдается у истощенных больных алкоголизмом, но бывает и у здоровых людей после эпизодических приёмов большого количества алкоголя или даже небольшой дозы алкоголя, но натощак. Необходимо подчеркнуть, что алкоголь снижает концентрацию глюкозы в плазме больных с нормальной функцией печени. Особенно чувствительны к алкоголю дети.