Слайд 1Регуляция углеводного обмена
Лекция проф. Н. П. Ерофеева
Слайд 2История…
1889 г. Иоганн Меринг и Оскар Минковский – удалили pancreas
у собаки – рану облепили мухи…
1909 г.И. де Мейер назвал
гипотетический гормон инсулином.
1921 г. Фредерик Бантинг и Чарльз Бест (студент) в лаборатории Джона Маклеода открывают гормон – Нобелевская премия (1923).
1958г. Фредерик Сенгер- Нобелевская премия за установление химического состава инсулина.
Слайд 4Макро- и микроструктура Pancreas
Слайд 5Эндокринные клетки островков Лангерганса
Слайд 6Островок открыт в 1869 г. студентом –медиком П. Лангергансом из
Берлина
Пауль Лангерганс
Слайд 7Взаимодействие клеток островка
Слайд 8Инсулин – гормон В- клеток островка Л.
Инсулин – полипептид состоит
из 2 цепей: ά- цепи (21 аминок.) и ß- цепи
(30 аминок.)
Главная роль инсулина – снижение концентрации глюкозы в крови.
Слайд 10Синтез
инсулина
Са++ зависимый процесс
Слайд 11Синтез инсулина
Синтез препроинсулина происходит в ЭПР В- клеток. Препроинсулин превращается
в проинсулин за 10-15 минут.
В аппарате Гольджи (энзимы+АТФ) за
20-40 минут происходит отщепление С-пептида от проинсулина с помощью кальций-зависимых эндопротеаз РС2 (отщепляет С-пептид от А-цепи) и РСЗ (отщепляет С-пептид от В-цепи). Созревание гранул (превращение проинсулина в инсулин) происходит в малых (ранних) секреторных гранулах. Кристаллы инсулина формируются за 2-4 часа.
Зрелая секреторная гранула В- клеток человека содержит инсулин и С-пептид (Са++, Zn++). Созревание занимает по времени приблизительно 1-2 дня.
Слайд 12Существует 2 вида секреции инсулина:
Базальная, сохраняется даже во время голодания.
Стимулированная,
например, повышение глюкозы в плазме увеличивает поступление ионов Са++ в
ß- клетку, что связано с деполяризацией мембраны. Сокращение микротрубочек вызывает перемещение гранул к мембране. Включается и цАМФ как модулятор реакции ß- клеток островков на первичный стимул.
Слайд 13У инсулина – короткий период полужизни
Примерно – 5 -8 минут.
В
плазме находится в свободном состоянии иммунореактивный инсулин (ИРИ) и в
связанном с белками.
Секреция зависит от концентрации глюкозы в крови.
При уменьшении концентрации глюкозы выброс инсулина тормозится.
Пероральный прием углеводов вызывает самую сильную секрецию инсулина.
Инсулин разрушается в печени (глютатион-трансфераза и -редуктаза ) и почках (инсулиназа).
Слайд 15Помните!
Действие пероральных антидиабетических лекарств типа сульфанилмочевины ( в том числе,
новейших производных бензойных кислот) состоит в высвобождении инсулина путем связывания
лекарствами АТФ-зависимых К+ каналов. Возможно, дефекты АТФ-зависимых К+каналов являются патогенетическим фактором при диабете 2-го типа.
Слайд 16Взаимодействие инсулина с рецептором
Слайд 17Эффекты инсулина на ткани - мишени
Мембранные - стимуляция
транспорта:
Глюкозы (и др. моносахаридов)
Аминокислот (особенно аргинина)
Жирных кислот
Стимуляция поглощения клеткой
K+ и Mg++
Внутриклеточные – стимуляция:
Синтеза РНК и ДНК
Синтеза белка
Гликогенсинтазы (гликогенез)
Глюкокиназы
Липогенеза
Ингибирование глюкозо-6-фосфатазы
Ингибирование липолиза
Слайд 18Инсулин оказывает действие только на инсулинзависимые клетки - мишени
Слайд 20Инсулин «загоняет» глюкозу в клетки, снижает концентрацию сахара в крови.
Инсулин – анаболический (запасающий) гормон в теле человека
Уровень глюкозы в
артериальной крови поддерживается в пределах 4 – 8 ммоль/л (72 – 144 мг/100мл).
В присутствии инсулина проникновение сахара в клетки резко усиливается.
Слайд 21Физиологические эффекты инсулина
Углеводный обмен: в печени усиливает поглощение глюкозы (ГЛЮТ-2-унипорт)
и запасание в виде гликогена. В мышцах (ГЛЮТ-4) стимулирует поступление
глюкозы, накапливая мышечный гликоген. В адипоцитах (ГЛЮТ-4) также стимулирует транспорт глюкозы.Сильно утилизирует глюкозу – значит сберегает аминокислоты (белки) и жиры – анаболик! Тормозит глюконеогенез, тормозит липолиз и протеолиз.
Слайд 22Жировой обмен
Инсулин усиливает поступление жирных кислот в клетку, превращая их
в триглицериды, запасает жиры (в форме триглицеридов).
В печени инсулин тормозит
β-окисление свободных жирных кислот, т.е. действует антикетогенно. При недостатке инсулина накапливаются кетоновые тела – кетоацидоз.
Слайд 23Обмен белков и аминокислот
Инсулин стимулирует поглощение аминокислот в мышцах, прежде
всего, незаменимых: валин, лейцин, изолейцин, тирозин и фенилаланин – анаболик!
Инсулин
блокирует гидролитическое расщепление белков и выведение всех аминокислот (кроме аланина) – антикатаболик!
Совместно с ГР (СТГ) и соматомединами участвует в синтезе белка (развитие, дифференцировка тела) и рост в целом.
Слайд 25Важно! Инсулин стимулирует трафик глюкозы через мембрану с помощью 2
классов белковых транспортеров GLUT :
Na+зависимые – Glut4 (скелетные мышцы, миокард,
жировая ткань - инсулинзависимые).
Облегчающие транспорт глюкозы – Glut1 (эритроциты) и Glut3 (мозг) регулируют базальное поступление глюкозы, Glut2 (печень) – двунаправленный транспорт глюкозы гепатоцитами, Glut5 (тонкий кишечник)
Слайд 27Глюкоза – главный стимулятор секреции инсулина и во время голодания
и после сытного обеда.
Три источника поступления глюкозы в кровь (экзогенный
- пища) и два – эндогенных (в печени – разрушение гликогена – гликогенолиз и образование новых молекул глюкозы из жиров, аминокислот - глюконеогенез) для дальнейшей доставки в мозг и другие ткани. Источники глюкозы меняются при переходе из состояния сытости – в голодное.
Слайд 28Секреция инсулина совпадает с приемами пищи
Слайд 29Глюкагон – тоже гормон островка (А-клеток)
Полипептид состоит из одной цепи
(29 аминок.). Образуется на рибосомах ЭПР (пре-проглюкагон,), в комплексе Гольджи
превращается в проглюкагон, хранится в цитоплазматических гранулах и выделяется в кровь путем экзоцитоза.
Иммунореактивный глюкагон (ИРГ) присутствует в плазме крови и в других тканях.
Базальный уровень в плазме – 50-70 пг/мл
Слайд 31Главная роль глюкагона – повышение концентрации глюкозы в крови.
Глюкагон стимулирует
глюкогенолиз и липолиз с быстрым повышением в крови глюкозы и
жирных кислот.
Орган – мишень – Печень.
Глюкагон в период голодания поддерживает нужный уровень доступных энергетических субстратов в крови – усиление глюконеогенеза.
Слайд 32Механизм действия глюкагона: Г+ рецептор на мембране клеток-мишеней. В гепатоцитах
и адипоцитах - активация аленилциклазы и увеличение цАМФ в цитозоле.
цАМФ включает дальнейшие эффекты.
Слайд 33Секреция инсулина и глюкагона после приема пищи
При питании чистыми углеводами
возрастает количество глюкозы в крови – резко увеличивается концентрация инсулина,
а глюкагона – падает.
При преимущественно белковом питании стимулируется высвобождение и инсулина и глюкагона.
Слайд 35Инсулин и глюкагон - контргормоны
Слайд 37Соматостатин – гормон δ – клеток островка
Соматостатин – пептид из
14 аминок.
Впервые обнаружен в гипоталамусе, затем в pancreas, ЖКТ.
Базальная концентрация
в плазме – 40-80 пг/мл (80-120 после еды).
Слайд 40Эффекты соматостатина:
Подавляет секрецию инсулина, глюкагона, СТГ, АКТГ, ТТГ, гастрина синтез
белка в экзокринных клетках pancreas и блокирует выделение из них
пищеварительных ферментов.
Снижает сократимость желчного пузыря, перистальтику желудка, кишечника, секрецию HCl, пепсина и гастрина, всасывание моносахаридов и жира, задерживает поступление нутриентов в воротную вену и их всасывание,т.е предотвращает пиковое повышение метаболитов в кровь до выброса инсулина и глюкагона (паракринное влияние). Снижает кровоток во внутренних органах и выход ацетилхолина из нервных окончаний.
Слайд 41Панкреатический полипептид-ПП (36 аминок.) синтезируется в– γ (F) – клетках
островка
Секреция ПП зависит от переваривания белка в тонком кишечнике,
возникновения острой гипогликемии, активации вагуса.
Угнетает сокращения желчного пузыря и секрецию ферментов Pancreas.
Клетки островка у детей мл. возраста синтезируют гастрины I и II, которые в регуляции глюкозы не участвуют. Они стимулируют секрецию HCl.
ß- клетки синтезируют белок АМИЛИН. Он оказывает метаболические эффекты противоположные инсулину – стимулирует гликогенолиз - и по этим свойствам напоминает нейропептид, связанный с геном кальцитонина (ПГСК). Действует паракринно (аутокринно). Регулирует пищевое поведение (центральное действие).
Слайд 43Инсулин и контринсулярные гормоны
Слайд 44Нарушения углеводного обмена
Гипергликемия, глюкоза > 5,9 ммоль/л. Относительно – не
опасное для жизни состояние. Контроль – 1 гормон: Инсулин.
Глюкозурия, глюкоза
> 10 ммоль/л.
Гипогликемия, глюкоза < 3,3 ммоль/л – состояние опасное для жизни! Контроль – 5 гормонов: глюкагон, адреналин, кортизол, ГР, Т4.
Слайд 48Атеросклероз артерий нижних конечностей
Слайд 50Сахарный диабет
Диабет 1-го типа: В- клетки неспособны производить инсулин.
Диабет 2-го
типа: резистентность к инсулину, снижение его секреции снижение рецепторной функции.
Слайд 51Механизмы возникновения сахарного диабета
Слайд 54Спасибо за внимание!
Скоро зима!
