Regulacja
hormonalna
metabolizmu
Regulacja
hormonalna
metabolizmu
T
o jest anaboliczny hormon peptydowy o działaniu ogólnoustrojowym,
odgrywający zasadniczą rolę przede wszystkim
w metabolizmie węglowodanów, lecz także białek i tłuszczów.
została odkryta w 1922 roku przez Fredericka Bantinga
Produkowana jest przez komórki (β) wysp trzustki. Najważniejszym bodźcem
do produkcji insuliny jest wzrost stężenia glukozy we krwi lub hormonów
przewodu pokarmowego (gł. sekretyna), a także: układu nerwowego
autonomicznego, jonów wapnia i potasu, GH i innych
jest także środkiem dopingującym stosowanym najczęściej w kulturystyce.
Czynniki hamujące uwalnianie insuliny są m. in. somatostatyna, galanina,
PGE2.
Insulina oddziałuje w głównej mierze na mięśnie szkieletowe, tkankę
tłuszczową, wątrobę, jednakże receptory dla niej znajdują się na
większości komórek
Insulinooporność - stan obniżonej wrażliwości tkanek na działanie insuliny
mimo prawidłowego lub podwyższonego stężenia tego hormonu w surowicy
krwi. Może mieć charakter pierwotny lub wtórny
Regulacja przez insulinę
Powstaje w postaci jednołańcuchowego prekursora –
PREPROINSULINY (po uprzedniej transkrypcji
odpowiedniego genu i translacji mRNA), PROINSULINA
przemieszczenie AG, gdzie następuje proteoliza
cząsteczki, m. in. z uwolnieniem peptydu C
W wyniku tego procesu jednołańcuchowa PROINSULINA
przechodzi w dwułańcuchową INSULINĘ cząsteczka
ludzkiej insuliny składa się z 2 łańcuchów polipeptydowych
A i B połączonych z sobą dwoma mostkami
dwusiarczanowymi: łańcuch A zawiera 21 aa, a w łańcuchu
B jest ich 30
Budowa i synteza
Komórki B (główna masa wysp
trzustkowych) 70% komórek
endokrynowych; wydzielają insulinę
Wzrost stężenia glukozy we krwi
Przenikanie glukozy do kom. β trzustki za pośrednictwem transportera GLUT2
fosforylacja glukozy przy udziale glukokinazy, z następnym włączeniem powstałego
produktu do glikolizy i cyklu Krebsa (powstaje ATP)
Wzrost st. ATP w kom. skutkuje zablokowaniem błonowych kanałów potasowych,
wrażliwych na ATP, powodując depolaryzację błony komórkowej i w konsekwencji
napływ jonów wapnia, przez bramkowane zmianami napięcia kanały błonowe, do
komórki
uwolnienie insuliny z komórki
Indukowany hiperglikemią
mechanizm sekrecji insuliny z
komórek β trzustki
„Obniża stężenie glukozy we krwi i glukozo-6-fosforanu w
komórce”
Przemieszcza przenośniki błonowe z cytoplazmy do błony komórkowej
-Pobudza fosforylację / defosforylację
-Indukuje syntezę białek
-Nasila lipogenezę, hamuje lipolizę, nasila glikolizę, hamuje glukoneogenezę nasila
glikogenogenezę, hamuje glikogenolizę.
Działanie insuliny podlega homeostatycznej kontroli licznych mechanizmów,
głównie hormonalnych. Wpływa między innymi na czynność jajników. Jej niedobór
(względny lub bezwzględny) leży u podłoża wystąpienia zaburzeń gospodarki
węglowodanowej, przede wszystkim cukrzycy.
Cząsteczki insuliny łączą się ze specjalnymi receptorami insulinowymi na
powierzchni komórek organizmu „ucieczka" glukozy do komórek spowodowana
napływem insuliny do krwi odbywa się za pośrednictwem specjalnych przenośników
białkowych zwanych w skrócie GLUT (
Glucose transporter
)
Insulina wzmaga procesy magazynowania glukozy w wątrobie w postaci glikogenu
oraz stymuluje syntezę białek w organizmie.
Działanie
Fosforylaza glikogenowa,
Synteza glikogenowa
Karboksylaza acetylo-CoA
Glukokinaza
Fosfofruktokinaza 1
Kinaza pirogronianowa
Fosfataza dehydrogenazy pirogronianowej
Karboksykinaza fosfoenolopirogronianowa
Fruktozo-1-6-bisfosfataza
Glukozo-6-fosfataza
Lipaza hormonowrażliwa
Lipaza lipoproteinowa
Acylotransferazy Receptor
Enzymy znajdujące
się pod
regulacyjnym wpływem insuliny:
Receptor
•Receptor insulinowy jest
syntetyzowany w postaci
jednołańcuchowego
polipeptydu; jest on następnie
glikozylowany i cięty na
podjednostki α i β, które
układają się w tetramer
powiązany wiązaniami
disiarczkowymi
•Podjednostki α zlokalizowane
są zewnątrzkomórkowo i
odpowiedzialne za wiązanie
insuliny (domena L1 podj. α);
zaw. m. in. regiony CR, FU,
domeny L2, Fn0-2
•Podjednostki β zlokalizowane
są transbłonowo, zawierają
wewnątrzkomórkową domenę
o właściwościach
autofosforylacji, niezbędnej
do transdukcji sygnału po
związaniu liganda – insuliny;
zaw. domeny Fn1-2, TM, JM,
TK
Mechanizm działania
Związanie insuliny przez receptor
insulinowy
Autofosforylacja podjednostek β (z użyciem
ATP)
Fosforylacja reszt tyrozynowych białka IRS-1
Wiązanie różnych białek, zawierających
domenę SH2, z ufosforylowanym IRS-1
Przekaz sygnału poprzez odpowiednie szlaki
fosforylacji /defosforylacji
To polipeptydowy hormon wytwarzany przez
komórki A (α) wysp trzustkowych.
Hormon ten ma znaczenie w
gospodarce węglowodanowej, stymulując wzrost
stężenia glukozy w krwi, co jest
działaniem antagonistycznym w stosunku do
insuliny.
Wzmaga on procesy
glukoneogenezy i glikogenolizy oraz utlenienia
kwasów tłuszczowych.
Składa się z 29 aminokwasów
W odróżnieniu od insuliny, sekwencja aminokwasów
glukagonu jest jednakowa u wszystkich ssaków.
Glukagon
Komórki α odpowiadają na różne bodźce,
które sygnalizują aktualną lub potencjalną
hipoglikemię. Obniżenie stężenia glukozy w
osoczu jest głównym sygnałem do
uwalniania glukagonu
↓ st. glukagonu ↑ insuliny lub st. cukru
W stanie stresu podwyższone stężenie
adrenaliny i NA w krwi pobudzają
uwalnianie glukagonu niezależnie od
stężenia glukozy we krwi
Pobudzanie sekrecji
glukagonu
1.Pobudzenie glikogenolizy
2.Hamowanie syntezy glikogenu
3.Pobudzenie glukoneogenezy
4.Pobudzenie lipolizy i beta-oksydacji
kwasów tłuszczowych
Glukagon Działanie:
Glukagon (w odróżnieniu od insuliny) działa
niemal wyłącznie na hepatocyty. Jego wpływ
na adipocyty, miocyty i inne komórki
pozawątrobowe jest znikomo mały.
Glukagon wiąże się z dużym powinowactwem
do receptora błonie komórkowej hepatocytów.
Receptor funkcjonuje inaczej niż receptor
insuliny, wiązanie glukagonu powoduje
aktywacja cAMP błonie plazmatycznej.
Skutkuje to aktywacją fosforylaza
Wydzielana przez rdzeń nadnercza w
wyniku działania bodźców stresowych
(strach, podniecenie, krwotok,
niedotlenienie, hipoglikemia...) i wzmaga
glikogenolizę w wątrobie i mięśniach,
pobudzając fosforylazę poprzez
wytwarzanie cAMP.
Efektem glikogenolizy w mięśniu jest
wzmożona glikoliza, natomiast w wątrobie -
uwalnianie glukozy do krwiobiegu.
Adrenalina
Narząd integrujący metabolizm ustrojowe
Produkty trawienia jelitowego wchłaniane są
do krwi żyły wrotnej i tą drogą do wątroby i
potem do krążenia głównego
Może być konsumentem lub producentem
glukozy
Miejsce gdzie zachodzi glikoliza, szlak
pentozofosforanowy, glikogenogeneza i
glukoneogeneza
Rola wątroby w gospodarce
węglowodanowej
W tym stanie krew żyły wrotnej dostarcza do komórek
wątrobowych substraty energetyczne pochodzenia
pokarmowego. Trzustka wydziela insulinę.
Wzmożenie glikolizy
: insulina aktywuje i pobudza syntezę
kluczowych enzymów glikolizy.
Nasilenie szlaku pentozofosforanowego:
wysoka dostępność G6P, i
zwiększone zapotrzebowanie na NADH+H
.
Wzmożenie glikogenogenezy:
akumulacji glikogenu w wątrobie
sprzyja aktywacja syntezy glikogenowej oraz inaktywacja
fosforylazy glikogenowej
Zahamowanie glukoneogeneza
: inaktywacja karboksylazy
pirogronianowej, przyczyną tego jest niska zawartości Acetylo-
CoA
W stanie sytości :
W tym stanie krew żyły wrotnej dostarcza mniej
substratów energetycznych pochodzenia
pokarmowego. Trzustka wydziela glukagon.
Zahamowanie glikolizy:
hamowanie syntezy enzymów
glikolizy, obniżenie st. glukozy.
Zahamowanie szlaku pentozofosforanowego:
niedobór
glukozy, maleje ilości NADH+H
Wzmożenie glikogenolizy
: glukagon pobudza glikogenolizy,
zapas glikogenu w wątrobie wyczerpuje się całkowicie po 10-18
godzinach głodzenia
Nasilenie glukoneogenezy:
rozpoczyna się po 4-6
godzinach od ostatniego posiłku.
W stanie głodu: