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: