Активация пируваткарбоксилазы

Активность пируваткарбоксилазы зависит от присутствия Ацетил-КоА.

Пируват может превращаться в ацетил-КоА, а также подвергаться карбоксилированию с образованием оксалоацетата или щук. Высокое содержание ацетил-КоА приводит к образованию дополнительного количества оксалоацетата. Если имеет место избыток АТФ, то оксалоацетат потребляется в процессе глюконеогенеза:

 

АТФ

СО₂ +

Ацетил-КоА ЩУК ФЕП Глю

 

В условиях недостатка АТФ оксалоацетат в ЦТК, конденсируясь с ацетил-КоА.

 

Пир + АТФ

 

+

 

Ацетил-КоА Щук ФЕП Глю

Гормональная регуляция обмена углеводов

Основным показателем состояния углеводного обмена является содержание глюкозы в крови. В норме содержание глюкозы составляет 3,5-5,5 ммоль/л.

Снижение содержания глюкозы в крови ниже 3,3 ммоль/л называется гипогликемия. При снижении содержания глю ниже 2,7 ммоль/л - развивается грозное осложнение гипогликемическая кома. Содержание глюкозы в крови выше 6 ммоль/л называется гипергликемией. Если содержание глюкозы превышает 50 ммоль/л, развивается гипергликемическая кома. При увеличении содержания глюкозы в крови выше 10 ммоль/л глюкоза появляется в моче и возникает глюкозурия.

Инсулин - единственный гормон гипогликемического действия (снижает уровень глюкозы).

Адреналин, глюкагон, АКТГ, СТГ, глюкокортикоиды - гипергликемические гормоны (повышают уровень глюкозы).

Механизм действия инсулина

Повышает проницаемость клеточных мембран для глюкозы, способствуя переходу ее из крови в ткани.

Задерживает глюкозу в клетках, активируя гексокиназу (гексокиназная ловушка).

Усиливает распад глюкозы в мышцах путем индукции синтеза регуляторных ферментов гликолиза - гексокиназы, фосфофруктокиназы, пируватсинтазы.

В печни активирует гликогенсинтетазу, усиливает синтез гликогена.

Подавляет синтез ферментов глюконеогенезеза, препятствует избыточному катаболизму жиров и белков и переходу их в углеводы.

Инсулин регулирует активность ферментов на генетическом уровне - является индуктором синтеза ферментов гликолиза и репрессором синтеза ферментов глюконеогенеза.

6. Инсулин активирует дегидрогеназы пентофосфатного пути.

Мехакнизм действия адреналина и глюкагона

Усиливают распад гликогена в мышах и печени, активируя фосфорилазу гликогена и переход глюкозы в кровь за счет активации глюкозо-6-фосфотазы. Адреналин оказывает преимущественное действие на мышечные клетки, а глюкагон - на клетки печени.

Механизм действия глюкокортикоидов

Усиливает глюконеогенез за счет индункции синтеза в клетках печени ключевых ферментов глюконеогенеза - фосфоенолпируваткарбоксилазы, пируваткарбоксилазы, фруктозо-1,6-дифосфатазы, глюкозо-6-фосфатазы.

Патология обмена углеводов

Нарушения обмена глюкозы проявляются в виде гипергликемии, глюкозурии и гипогликемии глюкозы с сопутствующими нарушениями энергетического обмена при гипоксических состояниях.

Гипергликемия характеризуется повышением уровня глюкозы свыше 6 ммоль/л. Различают физиологические и патологические гипергликемии. К физиологическим гипергликемиям относятся алиментарные, возникающие при одномоментном приеме больших количеств углеводов, и нейрогенные, например, при стрессовых ситуациях в результате выброса в кровь адреналина. Физиологические гипергликемии носят транзиторный характе и быстро проходят.

Патологические гипергликемии обусловлены нарушением оптимального соотношения между секрецией гормнов гипо- и гипергикемического действия. Наиболее распостраненная причина патологической гипергликемии - сахарный диабет, связанный с недостатком секреции инсулина поджелудочной железой. Кроме сахарного диабета гипергликемия сопутствует заболеваниям гипофиза, сопровождающимся повышенной секрецией соматотропного гормона и АКТГ (акромегалия, опухоли гипофиза), опухолям мозгового слоя надпочечников, при которых усилено образование катехоламинов и коркового слоя надпочечников с усиленной продукцией глюкокортикоидов, гиперфункции щитовидной железы, некоторым болезням печени (инфекционный гепатит, цирроз печени).

Сахарный диабет - связан с недостаточностью инсулина, вырабатываемого бетта-клетками поджелудочной железы. Развитию сахарного диабета способствует избыточное потребление углеводов и жиров, малоподвижный образ жизни, стрессовые ситуации.

В основе сахарного диабета лежат следующие молекулярные дефекты:

Нарушение превращения проинсулина в инсулин в результате мутаций, затрагивающих аминокислотные остатки в участке соединения А-цепи (или В-цепи) с С-пептидом в проинсулине. У таких больных в крови высокое содержание проинсулина, лишенного гормональной активности.

Нарушение молекулярной структуры инсулина. Замена фен на лей сопровождается снижением гормональной активности в 10 раз.

Дефект рецепторов инсулина. У ряда больных секретируется нормальный инсулин, но нарушено его связывание с клетками-мишенями в результате дефекта рецепторов инсулина в плазматических мембранах.

Нарушение сопряжения рецепторов инсулина. У ряда больных секретируется нормальный инсулин, клетки-мишени содержат обычное количество рецепторов, но отсутствует сопряжение между инсулин-рецепторным комплексом и следующим компонентом в цепи передачи гормонального сигнала.

Важнейшими биохимическими признаками сахарного диабета являются:

Гипергликемия. В результате недостатка инсулина нарушается проникновение глюкозы в ткани и глюкоза накапливается в крови. В ответ на дефицит глюкозы в клетках печени усиливается распад гликогена и выход свободной глюкозы в кровь, что усугубляет гипергликемию. Возникает возможность развития гипергликемической комы.

Глюкозурия и полиурия. Когда содержание глюкозы в крови превышает способность почечных канальцев к реабсорбции глюкозы, она выделяется с мочой. Вместе с глюкозой выделяется много воды и больной испытывает голод и жажду.

Кетонемия и кетоурия. Вследствие дефицита глюкозы в тканях, клетки начинают использовать в качестве энергии жиры. При бетта-окислении жирных кислот образуется ацетил-КоА, который не сгорает в ЦТК полностью и из него синтезируются кетоновые тела: ацетоуксусная, бетта-оксимасляная кислоты и ацетон. Увеличение концентрации кетоновых тел в крови - кетонемия и выведение кетоновых тел с мочой - кетонурия.

Нарушение кислотно-щелочного равновесия с развитием кетоацидоза. Кетоновые тела сдвигают рН крови и тканевой жидкости в кислую сторону. Вначале буферные системы компенсируют сдвиги рН - компенсированный ацидоз. При тяжелых состояниях может возникнуть некомпенсированный ацидоз.