Insulina, glukagon, cukrzyca

Dariusz Nowak

Katedra Fizjologii Doświadczalnej i
Klinicznej UM w Lodzi

Trzustka

• Funkcja trawienna
• Funkcja dokrewna ;insulina, glukagon – istotne dla

regulacji glukozy, lipidów, białek

• Amylin, somatostatin, pancreatic polypeptide – ich

funkcja jeszcze nie jest w pełni zbadana

• Budowa trzustki – acini – sok trawienny do

dwunastnicy

• Wysepki Langerhansa – insulina , glukagon do krwi
• Wysepki 1 do 2 milionów, Φ jednej wyspy – 0.3 mm,

zlokalizowane wokół małych kapilar

Trzustka

• Komórki β (60% wszystkich komórek wysp)- w

środkowej części wyspy, sekrecja insuliny i
amyliny (często amylina jest razem wydzielana z
insuliną)

• Komórki α (25% liczby) sekr. Glukagon
• Komórki Δ (10%) – somatostatyna
• Komórki PP – pancreatic peptide
• Te komórki są blisko siebie – cell-to-cell

communication: insulina hamuje wydzielanie
glukagonu, amylin hamuje insulinę, somatostatyna
hamuje oba insulinę i glukagon

Physiologic anatomy of an islet of

Langerhans in the pancreas.

Insulina i jej działanie na

metabolizm

• 1922 Banting i Best – wyizolowali z trzustki

insulinę – podali choremu i dramatyczna
poprawa

• Z czym kojarzyła się insulina ?
• „Cukier we krwi”, kwasica, miażdżyca

(zaburzenia metabolizmu lipidów), obniżona
synteza białek w długotrwałej cukrzycy.

Insulina

•

Insulina – hormon związany z obfitością

energii, obfitością pożywienia bogatego w

energię, szczególnie z obfitością

węglowodanów

•

Przechowywanie nadmiaru energii ,

węglowodany → glikogen w wątrobie i

mięśniach. Część węglowodanów która nie

może być przechowana jako glikogen

konwertowana jest w tłuszcz i magazynowana w

tkance tłuszczowej.

•

Aminokwasy – ↑ wychwyt i synteza białek w

komórce, hamuje degradacje białek które są

już w komórce, zwiększa ich T1/2

Chemia insuliny i synteza

• Małe białko , ludzka insulina m.w. = 5808
• Dwa łańcuchy aminokwasowe połączone ze sobą

-S-S- , ich pęknięcie – utrata aktywności

• Synteza w komórkach β – typowy mechanizm

syntezy jak dla białek

• Najpierw jest insulin preprohormon m.w ~

11.500

• Cięcie w retikulum endoplazmatycznym –

proinsulina (m.w.~ 9000) – dalsze cięcie w
aparacie Golgi’ego – insulina + fragmenty
peptydowe – pakowanie do ziarnistości
sekrecyjnych

Chemia insuliny i synteza

•

! 1/6 końcowego produktu który jest
wydzielany jest wciąż w formie proinsuliny (bez
aktywności insuliny)

•

Wydzielana do krwi krąży w formie
niezwiązanej

•

T1/2 ~ 6 min., oczyszczana z krążenia w ciągu
10-15 min, to co nie zwiąże się z receptorem na
docelowych komórkach rozkładane jest przez
enzym insulinazę w wątrobie ( też w nerkach i
mięśniach i innych tkankach)

•

Szybko pojawia się i szybko znika z krwi

Human insulin molecule.

Receptor dla insuliny

• 2 podjednostki α i 2 podjednostki β
• Całość m.w ~ 300 000
• Autofosforylacja podjednostek β (enzyme-

linked receptor) → aktywacja lokalnej
kinazy tyrozynowej

• Fosforyluje wiele różnych substratów –

insulin receptor substrates (IRS), IRS-1,
IRS-2, IRS-3 (zależnie od tkanki), efekt
netto – jedne hamuje inne aktywuje

Wiązanie insuliny z receptorem

• Schematic of the insulin receptor.

• Insulin binds to the a-subunit of its receptor,

which causes autophosphorylation of the b-

subunit receptor, which in turn induces

tyrosine kinase activity.

• The receptor tyrosine kinase activity begins a

cascade of cell phosphorylation that increases

or decreases the activity of enzymes,

including insulin receptor substrates, that

mediate the effects on glucose, fat, and

protein metabolism.

• For example, glucose transporters are moved

to the cell membrane to facilitate glucose

entry into the cell.

Wiązanie insuliny z receptorem

Efekty działania insuliny

• 1 wciągu sekund po związaniu z receptorem-

wyraźne zwiększenie wychwytu glukozy

(dotyczy to 80% naszego ciała) w komórkach

mięśni, tkanki tłuszczowej (ale nie neuronów

mózgu !!)

• Realizowane jest to poprzez

wewnątrzkomórkowe pęcherzyki – łącza się z

błoną komórkowa i wnoszą do niej białka

transportujące glukozę, gdy brakuje insuliny

to pęcherzyki oddzielają się od błony

komórkowej w ciągu 3-5 min i cofają się z

powrotem do wnętrza komórki – by później gdy

pojawi się insulina być użyte ponownie

Efekty działania insuliny

• 2. wzrost przepuszczalności błony

komórkowej dla aminokwasów, K

+

,

fosforanów , - wzrost ich transportu do
komórki

• 3. wolniejsze działanie w ciągu 10-15 min

– zmiana aktywności licznych enzymów
wewnątrzkomórkowych- poprzez
mechanizm fosforylacji

• 4. jeszcze wolniejsze działanie – godziny-

dni : translacja, mRNA – synteza enzymów

Wpływ insuliny na metabolizm

węglowodanów

• Zaraz po pożywieniu bogatym w węglowodany

→ glukoza ↑ we krwi → szybkie uwalnianie
insuliny → szybki wychwyt, magazynowanie i
zużycie glukozy przez prawie wszystkie tkanki
ciała (zwłaszcza mięśnie, tkanka tłuszczowa,
wątroba).

• Przez większość dnia energetyka mięśni

(zwłaszcza w spoczynku) zależy od kwasów
tłuszczowych a nie od glukozy, (dlaczego ?) bo
w prawidłowym mięśniu w spoczynku błona jest
minimalnie przepuszczalna dla glukozy

Wpływ insuliny na metabolizm

węglowodanów

• Pomiędzy posiłkami wydzielanie insuliny za małe

by zwiększyć istotnie przepuszczalność błony dla
glukozy

• W dwóch przypadkach mięśnie zużywają dużo

glukozy:

• 1. – umiarkowany-ciężki wysiłek → i tu rośnie

przepuszczalność dla glukozy niezależnie od
obecności insuliny, z powodu samego skurczu

• 2. w ciągu godzin (1-3 ?) po posiłku – bo wysoka

glukoza i wysoka insulina i wtedy dominuje zużycie
glukozy nad kwasami tłuszczowymi w mięśniu

Zapas glikogenu w mięśniu

• Mięsień nie pracuje → dużo glukozy (nadmiar)

(i jest insulina) jest transportowany do mięśni

→ zapasy glikogenu 2-3% masy mięśnia –

zabezpiecza możliwość ekstremalnego wysiłku

przy względnych niedoborach tlenu

• Insulina zwiększa 15 razy szybkość transportu

glukozy do komórki mięśniowej

• Wątroba – jest glukoza i insulina – powstaje

glikogen w wątrobie. Brak insuliny pomiędzy

posiłkami, spada glukoza – to rozkład

glikogenu by zapobiec spadkowi glukozy

Effect of insulin in enhancing the concentration of glucose

inside

muscle cells. Note that in the absence of insulin (control),

the

intracellular glucose concentration remains near zero,

despite

high extracellular glucose concentrations.

Insulina - wątroba

• Insulina:
• 1.inaktywuje fosforylazę wątrobową
• 2. zwiększa wychwyt glukozy, zwiększa

aktywność glukokinazy – fosforyluje glukozę i
„usidla” w komórce (nie dyfunduje przez
błonę)

• 3. aktywuje syntazę glikogenu – zawartość

glikogenu rośnie do 5-6% masy wątroby ( ~
100 g w całej wątrobie)

Uwalnianie glukozy z wątroby

pomiędzy posiłkami

• ↓ glukozy – następują zdarzenia by z powrotem

ją ↑

• 1. spada wydzielanie insuliny z trzustki
• 2.odwrócenie wszystkich efektów o których

mówiliśmy wcześniej przy magazynowaniu
glikogenu w wątrobie: aktywacja fosforylazy →
powstaje fosforan glukozy; aktywacja fosfatazy
glukozy → wolna glukoza – wychodzi z komórki
do krwi

• Około 60% glukozy z posiłku jest magazynowane

w wątrobie a potem uwalniane

Insulina stymuluje konwersję nadmiaru

glukozy do kwasów tłuszczowych i hamuje

glukoneogenezę w wątrobie

• Glukoza gdy nie może być zmagazynowana jako

glikogen lub zużyta do metabolizmu
hepatocytów jest konwertowana do kw.
tłuszczowych → pakowane jako triglicerydy do
VLDL ( very-low-density-lipoproteins) → z krwią
do tkanki tłuszczowej i deponowane jako tłuszcz.

• Hamowanie enzymów glukoneogenezy w

wątrobie i ograniczenie dostępności
prekursorów dla glukoneogenezy

Insulina – glukoza- mózg

• Mózg zużywa glukozę bez pomocy insuliny !!! Jedynym

źródłem energii jest glukoza , nie zużywa wkt. !!!

• Dlatego gdy glukoza ↓ < 20-50 mg/dl może być

wstrząs hipoglikemiczny ; pobudzenie nerwowe,

napady drgawek, porażenie kończyn (dziwaczne !) ,

śpiączka

• Inne tkanki są zależne od insuliny np. Mięśnie

• W tkance tłuszczowej , glukoza jest też źródłem dla

szkieletu glicerolu do tworzenia tłuszczów.

• Długotrwały brak insuliny → ↑ atherosclerosis – zawał

m. sercowego, udar mózgu i inne zmiany naczyniowe

Szybki efekt insuliny na metabolizm

tłuszczu

• Magazynowanie tłuszczu w tk. Tłuszczowej
• Nasilenie transportu glukozy do komórek –

oszczędzanie tłuszczu (zastępowanie go przez
glukozę) do produkcji energii

• Nasila syntezę tłuszczu i dzieje się to prawie

wyłącznie w wątrobie → lipoproteiny krwi →
do tk. tłuszczowej → magazynowanie tłuszczu.

• Jak to się dzieje – insulina – synteza tłuszczu ?

Szybki efekt insuliny na metabolizm

tłuszczu

• 1. nasilenie transportu glukozy do hepatocytów –

glikogen, gdy powstanie go 5-6% masy wątroby to sam
hamuje swoja syntezę i dalej produkowany jest tłuszcz;

• Glukoza → pirogronian → acetyl coenzym A (acetyl-CoA)
• 2. cytrynian i iso-cytrynian (w cyklu kwasu

cytrynowego) → aktywacja acetyl-CoA carboksylazy +
acetyl CoA → malonyl CoA (I etap syntezy kwasu
tłuszczowego)

• 3. Po tym synteza kwasów tłuszczowych w wątrobie,

później triglicerydów (z hepatocytów do krwi) , we krwi
jako lipoproteiny, (insulina aktywuje lipazę
lipoproteinowa w ścianie kapilar)

Szybki efekt insuliny na metabolizm

tłuszczu

• Powstają kwasy tłuszczowe – przechodzą do

adipocytów

• Tam ponownie synteza triglicerydów i magazynowanie.

• Insulina promuje magazynowanie tłuszczu w tkance

tłuszczowej bo

• 1. zwiększa napływ glukozy i z tego powstaje α-glicerol

phosphate - potrzebny do syntezy triglicerydow

• Gdy brak jest insuliny nie można zmagazynować

tłuszczu w tkance tłuszczowej, niedobór insuliny
zwiększa użycie tłuszczu do produkcji energii

Efekt insuliny na metabolizm

tłuszczu

• Tak jest między posiłkami gdy mało jest insuliny i

jest to ekstremalnie nasilone w cukrzycy

• Brak insuliny – lipoliza zmagazynowanego tłuszczu

i uwalnianie wolnych kwasów tłuszczowych (WKT)

• Są źródłem energii dla wszystkich tkanek z

wyjątkiem mózgu !!!

• Brak insuliny – wzrost stężenie cholesterolu i

fosfolipidow w osoczu; nadmiar WKT i glicerolu –

synteza w wątrobie cholesterolu i fosfolipidów i

triglicerydów – wydzielane (usuwane z wątroby)

jako lipoproteiny – rozwój miażdżycy w cukrzycy

Effect of removing the pancreas on the

approximate concentrations of blood

glucose, plasma free fatty acids, and

acetoacetic acid

Nadmierne zużycie tłuszczów w

czasie braku insuliny powoduje

ketozę i kwasicę

• W wątrobie tworzy się nadmiar kwasu

acetooctowego : bo dużo WKT i brak insuliny
→aktywacja zależnego od karnityny transportu
WKT do mitochondriów → mitochondria
intensywna β-oksydacja → dużo acetyl-CoA,
nadmiar kondensowany do kwasu acetooctowego
→ uwalniany do krwi → normalnie powinien być
zużyty w tkankach obwodowych ale brak insuliny
to upośledza → kwas acetooctowy rośnie we krwi
i powstaje kwasica !!!

Ketoza

• Część kwasu acetooctowego przekształcana

do acetonu i β-betahydroxybutyric acid

• Są to ciała ketonowe a nagromadzenie się ich

we krwi nazywa się KETOZA

• Ciężka kwasica , śpiączka , śmierć

Insulina a metabolizm białek i

wzrost

• ↑ rośnie synteza białek i magazynowanie po posiłku gdy

jest insulina. Mechanizm nie do końca poznany ale coś
wiemy :

1. Stymuluje transport aminokwasów do komórek ; valina,

izoleucyna, tyrozyna, fenyloalanina

2. Zwiększa powstawanie mRNA (translacja) włącza

(aktywuje) rybosomy

3. Zwiększa szybkość transkrypcji wybranych sekwencji DNA

(enzymy dla przechowywania tłuszczu, glukozy, białek).

4. Hamuje katabolizm białek, hamuje degradację białek przez

lizosomy

5. W wątrobie hamuje glukoneogenezę, co oszczędza

aminokwasy bo sa one do tego substratami

Insulina a metabolizm białek i

wzrost

• Odwrotnie brak insuliny powoduje brak,

zubożenie komórek w białka i wzrost
aminokwasów w osoczu

• Aminokwasy są wykorzystane do glukoneogenezy

i bezpośrednio jako źródło energii → więcej
mocznika i większe jego wydalanie z moczem
(„ujemny bilans azotowy”)

• W ciężkiej cukrzycy to osłabia i upośledza funkcje

wielu narządów

• Jest synergizm insuliny i hormonu wzrostu w

indukcji wzrostu

Effect of growth hormone, insulin, and

growth hormone plus insulin on growth in a

depancreatized and hypophysectomized rat.

Mechanizm wydzielania insuliny

• Komórki-β → mają dużo transportera glukozy

(GLUT-2), napływ glukozy do komórki

proporcjonalny do jej stężenia w osoczu →

(glukokinaza) glukozo-6-fosforan – z niej powstaje

ATP → on hamuje ATP-sensitive K+ channel w

błonie komórkowej (zamknięcie kanału) →

depolaryzacja→ aktywacja voltage-gated calcium

channel → napływ Ca2+ do komórki → fuzja

zaktywowanych pęcherzyków z insuliną z błoną

komórkową i egzocytoza insuliny

• Pewne aminokwasy działają tak jak glukoza na

wydzielnie insuliny

Basic mechanisms of glucose stimulation of

insulin secretion by beta cells of the pancreas.

GLUT, glucose transporter

Wydzielanie insuliny

• [Glukagon, GIP (gastric inhibitory peptide),

acetylocholina] → ↑ Ca2+ i nasilają efekt glukozy

• Somatostatyna, norepinefryna (przez α-receptory) –

hamują egzocytozę insuliny

• Sylfonylomocznik (lek cukrzyca typ II) , nasila

sekrecja insuliny- wiąże się z ATP- sensitive K+
channel i blokuje go (reszta podobnie jak fizjologia)

• Dawniej uważano że glukoza w osoczu jest jedynym

regulatorem wydzielania insuliny, obecnie wiemy,
ze inne czynniki tez wpływają na sekrecję insuliny

Factors and Conditions That Increase or

Decrease

Insulin Secretion

Wydzielanie insuliny

• ↑ glukozy stymuluje wydzielanie insuliny
• Poziom glukozy na czczo 80-90 mg/100 ml →

wydzielanie insuliny minimalne 25 ng/min/kg masy

ciała daje to minimalną fizjologiczna aktywność .

• 2-3 krotny ↑ stężenia glukozy i utrzymuje się przez

pewien czas (kilka h) to wydzielanie insuliny

bardzo rośnie – proces dwufazowy

• 1 faza- insulina w osoczu ↑ około 10 razy w ciągu

3-5 min po ostrym wzroście glukozy – z powodu

natychmiastowego wydzielania gotowej

(preformowanej) insuliny , ale spada o 50% w ciągu

następnych 5-10 min

Wydzielanie insuliny

• Faza 2. po około 15 min – znowu rośnie

wydzielanie insuliny i utrzymuje się przez 2-3
h nawet na wyższym poziomie niż na początku
. Wynika to z uwalniania preformowanej i
nowosyntezowanej insuliny

• Gdy glukoza > 100mg/dl to sekrecja insuliny

szybko rośnie. Max. gdy stężenie glukozy
wynosi 400-600 mg/dl (wzrost nawet o 10-25
razy)

Wydzielanie insuliny

• Wyłączenie wydzielania insuliny jest tak samo

szybkie jak włączenie

• Glukoza spada do poziomu na czczo –

wydzielanie insuliny zatrzymuje się po 3-5min

• Ujemne sprzężenie zwrotne między glukoza a

insuliną

• Inne stymulatory wydzielania insuliny :
• Aminokwasy – najsilniejsza arginina i lizyna ,

same podane słabo nasilają wydzielanie insuliny,
podane z glukoza nasilają działanie glukozy

Wydzielanie insuliny

• Aminokwasy nasilają stymulujące działanie

glukozy na wydzielanie insuliny (nawet 2-
krotne wzmocnienie)

• Hormony żołądkowo-jelitowe – mieszanina

:gastryna, sekretyna, cholecystokinina, GIP →
umiarkowane nasilenie wydzielania insuliny
(nasilają odpowiedz na glukozę tez około 2
razy) ,

• Wcześniej przygotowują wzrost insuliny na

wchłonięte w jelitach glukozę i aminokwasy

Wydzielanie insuliny

• Glukagon, hormon wzrostu, kortyzol, i w

mniejszym stopniu progesteron, estrogen

• Bezpośrednio stymulują wydzielanie insuliny lub

zwiększają odpowiedz na glukozę

• Ważne !!! – długotrwała stymulacja może

powodować wyczerpanie komórek β wysp
Langerhansa i zwiększać ryzyko rozwoju cukrzycy

• Gdy jest konieczne podawanie tych hormonów

przewlekle w wysokich dawkach – może rozwinąć
się cukrzyca

• Gigantyzm, akromegalia – często wtórnie cukrzyca

Wydzielanie insuliny

• Długotrwale glikokortykoidy (lub guz

nadnerczy) – cukrzyca

• Pobudzenie nerwów przywspółczulnych

dochodzących do trzustki może zwiększyć
wydzielanie insuliny – ale czy to ma znaczenie
fizjologiczne ? Nie wiadomo

Insulina i inne hormony jako przełączniki

między metabolizmem lipidów a

węglowodanów

• Insulina: promuje węglowodany jako źródło

energii i zmniejsza zużycie tłuszczów (do tego)

• Odwrotnie brak insuliny: tłuszcze źródło

energii a nie glukoza (z wyjątkiem mózgu)

• Stężenie glukozy we krwi jest przełącznikiem

dla tych dwóch mechanizmów

• Niska glukoza to niska insulina
• Wysoka glukoza to wysoka insulina

Insulina i inne hormony jako przełączniki

między metabolizmem lipidów a

węglowodanów

• Przynajmniej 4 inne hormony biorą w tym udział:
• GH (hormon wzrostu), kortyzol, epinefryna i

glukagon.

• Hipoglikemia stymuluje wydzielanie GH i

kortyzolu i oba zmniejszają komórkowe zużycie
glukozy , jednocześnie promując zużycie tłuszczu.
Efekt działania pojawia się stosunkowo wolno , po
kilku-kilkunastu h.

• Epinefryna - ↑ stężenie glukozy we krwi w czasie

stresu i stymulacji współczulnej ale jednocześnie
zwiększa stężenie WKT w osoczu !!!

Insulina i inne hormony jako przełączniki

między metabolizmem lipidów a

węglowodanów

•

Dlaczego tak działa epinefryna ?

•

Bo:

a) Indukuje glikogenolizę w wątrobie
b) Lipoliza w adipocytach (aktywuje

hormonozależna lipazę)

Ilościowo B >A i w sytuacjach stresu, wysiłku,

lęku, wstrząsu krwotocznego nasila zużycie
tłuszczu (WKT)

Glukagon

• Wydzielany z komórek α gdy glukoza ↓
• Funkcje całkowicie przeciwstawne do insuliny

– najważniejsza podnieść stężenie glukozy we
krwi

• M.cz. – 3485 daltonów , łańcuch 29

aminokwasów

• Doświadczenia na zwierzętach – glukagon iv

1µg/kg masy ciała – podnosi stężenie glukozy
o ~ 20 mg/dl (25% wzrost) w ciągu 20 min

• Hyperglycemic hormone

Glukagon działanie na metabolizm

glukozy

• 1. glikogenoliza (wątroba)
• 2. wzrost glukoneogenezy (wątroba)
• To zwiększa dostępność glukozy dla innych

organów ciała

• Glikogenoliza w wątrobie – bo glukagon aktywuje

cyklazę adenylanową i ↑ cAMP ---- aktywacja
kinazy białkowej ----- konwersja fosforylazy b do
fosforylazy a → degradacja glikogenu do glukozo-
1-fosforanu – defosforylacja i uwalnianie glukozy z
hepatocytów

Glukagon działanie na metabolizm

glukozy

• Sekwencja zdarzeń (etapów), po każdym etapie

przybywa aktywnego produktu (amplifikacja

przewodzenia sygnału) – wzmocnienie nawet milion

razy !!! , dlatego mikrogramy glukagonu – podwajają

(lub więcej) stężenie glukozy we krwi w ciągu kilku

minut

• Wlew i.v. glukagonu przez 4 h – tak silna

glikogenoliza że zapasy glikogenu w wątrobie stają

się puste

• Ale po dalszych 4 h wlewu rośnie nadal glukoza we

krwi – dlaczego ? Bo nasila glukoneogenezę – rośnie

wychwyt aminokwasów przez hepatocyty i z nich jest

synteza glukozy

Inne działania glukagonu

• Występują gdy jego stężenie rośnie powyżej

maksimum jakie normalnie występuje we krwi :
aktywacja adipose cell lipase, hamowanie
przechowywanie triglicerydów w wątrobie →
dostarczanie energii dla innych tkanek.

• W bardzo dużych stężeniach (fizjologicznie bez

znaczenia):

1 zwiększa siłę skurczu serca
2 zwiększa przepływ krwi przez nerki
3 nasila wydzielanie żółci
4 hamuje wydzielanie soku żołądkowego

Approximate plasma glucagon

concentration at different blood glucose

levels.

Glukagon

• ↑ stężenia aminokwasów we krwi nasila wydzielanie

glukagonu, np. po jedzeniu – alanina, arginina , to
też stymuluje wydzielanie insuliny ( w tym przypadku
odpowiedzi glukagonu i insuliny nie są
przeciwstawne

• Wysiłek fizyczny stymuluje wydzielanie glukagonu –

wyczerpujący wysiłek stężenie glukagonu rośnie 4-5
razy- ma to zapobiec spadkowi glukozy

• Dlaczego tak działa wysiłek nie do końca wiadomo –

bo glukoza nie spada ( może przez wzrost
aminokwasów, β-adrenergiczna stymulację wysp
Langerhans’a)

Somatostatyna

• Hamuje wydzielanie glukagonu i insuliny

• Komórki Δ – somatostatyna, 14 aminokwasów,

b. krótki T1/2 ~ 3 min we krwi krążącej

• Prawie wszystkie czynniki związane z

jedzeniem stymulują wydzielanie
somatostatyny : ↑ glukozy, aminokwasów,
kwasów tłuszczowych, ↑ hormonów jelitowo-
żołądkowych ( z górnej części przew. pok.)

Somatostatyna

• Hamujące działanie somatostatyny :
1. na wyspy L. – hamuje wydzielanie insuliny i glukagonu
2. zmniejsza ruchliwość żołądka, dwunastnicy, pęcherzyka

żółciowego

3. Zmniejsza wydzielanie i wchłanianie w przewodzie

pokarmowym

Po co ? – by zwiększyć czas w jakim jest wchłaniane

pożywienie do krwi, zwiększa krążenie tych substancji
we krwi

Somatostatyna= growth hormone inhibitory hormone –

wydzielana z podwzgórza i hamuje wydzielanie GH z
przysadki

Podsumowanie regulacji stężenia glukozy

we krwi

• 80-90 mg/dl – rano na czczo lub w dzień bez jedzenia
• To stężenie rośnie do 120-140 mg/dl po jedzeniu ( w

ciągu 1 h) ale spada w ciągu 2 h do wartości
wyjściowych po ostatnim wchłonięciu węglowodanów

• Gdy głoduje to glukoneogeneza w wątrobie zapewnia

utrzymanie stężenia 80-90 mg/dl

• Wątroba układ buforowy dla glukozy we krwi - ~ 2/3

glukozy wchłanianej z przewodu pokarmowego jest
przechowane w wątrobie a później uwalniane gdy
stężenie glukozy i insuliny spada

Podsumowanie regulacji stężenia

glukozy we krwi

•

Wątroba „spłaszcza” fluktuacje w stężeniu glukozy
(o ~ 30%) , u pacjentów z ciężkim uszkodzeniem
wątroby duże wahania stężenia glukozy)

•

Glukagon i insulina – zwrotna kontrola utrzymująca
prawidłowe stężenie glukozy we krwi:

•

↑ glukozy to ↑ insuliny ; ↓ glukozy to ↑ glukagonu

•

W większości przypadków ważniejsza jest insulina
ale w czasie długiego ekstremalnego wysiłku lub
głodowania ważny jest glukagon (także w
sytuacjach stresowych)

Podsumowanie regulacji stężenia

glukozy we krwi

• Gdy jest głęboka hipoglikemia → stymulacja

podwzgórza (detektory) – pobudzenie układu
współczulnego → epinefryna → dalsze uwalnianie
glukozy z wątroby

• Godziny, dni – hormon wzrostu, kortyzol –

uwalniane w wyniku długotrwałej hipoglikemii.
Zmniejszają zużycie glukozy przez komórki na
korzyść tłuszczu

• Znaczenie regulacji glukozy – Po co regulować

bo jak spadnie glukoza to komórki będą zużywać
tłuszcz jako źródło energii ???

Podsumowanie regulacji stężenia

glukozy we krwi

• Trzeba regulować bo glukoza jest jedynym źródłem

energii dla mózgu, siatkówki oka, i germinal epithelium
w gonadach

• Po co nie dopuszczać do wysokich stężeń glukozy ???
• Bo ma efekt osmolarny i spowoduje odwodnienie

komórek

• Utrata glukozy z moczem
• Diureza osmotyczna – utrata wody i elektrolitów
• Gdy długo wysokie stężenie to uszkodzenie naczyń

krwionośnych – zawał m. sercowego, udar,
niewydolność nerek, retinopatia, niedokrwienie i
martwica kończyn

Cukrzyca

• Zespól spowodowany upośledzonym metabolizmem

węglowodanów , tłuszczów i białek w wyniku braku
insuliny lub/i zmniejszonej wrażliwości tkanek na insulinę

• 2 typy cukrzycy
• Typ I- insulinozależna (IDDM) – brak wydzielania insuliny
• Typ II non-insulin-dependent- diabetes mellitus (NIDDM)

zmniejszona wrazliwość docelowych tkanek na efekt
metaboliczny insuliny (opornośc na insulinę)

• W obu typach: ↑ stężenie glukozy, ↓ utylizacja glukozy (z

wyjątkiem mózgu) , ↑ utylizacja tłuszczów i białek

Cukrzyca typ I

• Uszkodzenie komórek β: infekcja wirusowa,

choroby z autoagresji, czynniki genetyczne
(wrodzona)- przyspieszające degenerację
komórek β

• Początek w wieku ok.. 14 lat (USA), rozwija

się szybko (kilka dni- tygodni)

• 3 podstawowe zmiany:
• ↑ glukoza we krwi, ↑ zużycie tłuszczów dla

energii i ↑ tworzenie cholesterolu w wątrobie,
utrata białek organizmu

Cukrzyca typ I

• Glukoza rośnie do 300-1200 mg/dl (próg

nerkowy 180 mg/dl)

• Glukoza 300-500 mg/dl → 100 g i więcej

glukozy jest tracone z moczem

• Odwodnienie, odwodnienie komórek (jak ?)

diureza osmotyczna, poliuria,

• Zewnątrz- i wewnątrz-komórkowe

odwodnienie, zwiększone pragnienie

• Przewlekły wzrost glukozy→ uszkodzenie

tkanek : obwodowa neuropatia, dysfunkcja

układu autonomicznego:

Cukrzyca typ I

• Uszkodzone odruch naczyniowo-sercowe,

upośledzona kontrola funkcji pęcherza

moczowego, zaburzenia czucia w kończynach

• Nadciśnienie i miażdżyca – często współistnieją

lub rozwijają się w związku z DM.

• ↑ zużycia tłuszczów i kwasica metaboliczna –

bo wzrost ketokwasów i odwodnienie, ciężka

kwasica → śpiączka →śmierć

• Kompensacja kwasicy – oddechowa i nerkowa
• pH < 7.0 – śpiączka kwasicza (bez leczenia

dużymi dawkami insuliny śmierć)

Cukrzyca typ I

• ↑ zużycie białek i ich zmniejszenie

w komórkach

• Utrata masy ciała (asthenia)
• Dużo je (polyphagia)
• Bez leczenia śmierć w ciągu kilku

tygodni

Cukrzyca typ II

• 90 % wszystkich przypadków cukrzycy w USA
• Najczęściej początek w wieku 50-60 lat, rozwija

się stopniowo

• Ale pojawia się już u młodszych bo rozwój otyłości

(nawet u dzieci)

• Jest związana ze zwiększonym stężeniem insuliny

w osoczu (hyperinsulinemia) bo kompensacja
oporności na insulinę

• W przypadku otyłości – mniej receptorów dla

insuliny (?), uposledzenie przekazywania sygnału
(?)

Cukrzyca typ II

•

Zespól Metaboliczny

1 Otyłość (szczególnie typ brzuszny – visceral fat)
2 oporność na insulinę
3. hiperglikemia na czczo
4. Zaburzenia lipidowe - ↑ triglicerydów, ↓ HDL
5. Nadciśnienie tętnicze
Duże ryzyko cardiovascular-diseases

Cukrzyca typ II

• Inne czynniki które powodują oporność na insulinę
• Policystic ovary syndrome (~6% kobiet)
• Zwiększona synteza androgenów w jajnikach i

rozwój oporności na insulinę (80% z nich ma
cukrzyce typu II

• Nadmierna produkcja glikokortykoidów (zespól

Cushing’a) lub hormonu wzrostu (akromegalia)

Gdy oporność trwa i rozwija się to zwiększone ilości

insuliny nie wystarczają i rozwija się
hiperglikemia.we wczesnych stadiach cukrzycy
typu II

Cukrzyca typ II

Później wyczerpanie komórek β i nie mogą

produkować insuliny by zapobiec zwiększonemu

stężeniu glukozy zwłaszcza po posiłkach bogatych w

węglowodany

Są tacy u których β komórki nie wyczerpują się i

nigdy nie rozwinie się u nich klinicznie jawna

cukrzyca (typ-II). Zależy to od czynników

genetycznych

W wielu przypadkach efektywne leczenie obejmuje

(zwłaszcza w początkowych stadiach choroby):

zwiększenie wysiłku, ograniczenie wchłaniania kalorii

i redukcja masy ciała i nie trzeba podawać insuliny

Cukrzyca typ II

• Leki zwiększające wrażliwość na

insulinę: metformina, thiazolidinediones

• Zwiększające wydzielanie insuliny –

pochodne suflonylomocznka

• W późnych fazach cukrzycy typu II

trzeba podawać insulinę

Fizjologiczne podstawy diagnozy

cukrzycy

• Glukoza w moczu. Zdrowy człowiek traci

niewykrywalne ilości glukozy w moczu.

• Osoba chora na cukrzycę jest glukoza w moczu
• Glukoza na czczo (wczesny ranek) 80-90 mg/dl ,

110 mg/dl górna granica normy, powyżej -
cukrzyca lub istotna oporność na insulinę

• Typ I – insulina w osoczu b. niska lub

niewykrywalna (na czczo lub po jedzeniu)

• Typ II – insulina kilka razy podwyższona i

bardzo rośnie po obciążeniu

Test tolerancji (obciążenia)

glukozy

• Obciążenie 1 g glukozy na 1 kg masy ciała
• U zdrowego ↑ nie przekracza 140 mg/dl po 2 h

spada do wartości niższych niż na początku

• U chorego wyjściowe stężenia wysokie , ↑ dużo

większy , spadek do wartości wyjściowych później
i nie obniża się poniżej wartości wyjściowych

• Pomiar insuliny pozwala rozróżnić czy to jest typ I

czy II

• Aceton w powietrzu wydechowym , ketokwasy w

moczu – w zaawansowanej DM typu II też są
wykrywalne

Hiperinsulinizm,

insulinoma

• Gruczolak wysp Langerhans’a (dużo rzadziej

niż cukrzyca), 10-15% gruczolaków jest
złośliwych – przerzuty rozprzestrzeniają się w
organizmie - olbrzynia produkcja insuliny

• Takim pacjentom trzeba było podawać we

wlewie nawet > 1000 g glukozy na dobę by
zapobiec hipoglikemii !!!

• Wstrząs insulinowy (insulinoma, pacjent chory

na cukrzyce podał sobie za dużo insuliny)

Wstrząs insulinowy

• Glukoza 50-70 mg/dl – pobudzenie,

halucynacje, nerwowość, drżenie, poty

• Glukoza 20-50 mg/dl – napady drgawek

klonicznych, utrata przytomności

• Jeszcze niżej – nie ma drgawek jest tylko

śpiączka

• iv glukoza – dramatyczna poprawa nawet w

ciągu kilku minut

• Jeśli leczenie nie będzie szybko wdrożone

może być trwałe uszkodzenie OUN