Регуляция обмена углеводов, жиров и аминокислот при участии инсулина, глюкагона, адреналина и кортизола.

Нормальный суточный ритм питания, включающий 3-разовый прием сбалансированной по составу пищи, состоит из абсорбтивного периода, составляющего от 1 до 4 ч после приема пищи, и постабсорбтивного периода, наиболее характерного во время ночного сна. Повышение концентрации глюкозы при пищеварении стимулирует секрецию инсулина. Уровень глюкагона в абсорбтивный период остается невысоким, так как его секреция ускоряется при снижении концентрации глюкозы в крови.

Инсулин. В печени инсулин ускоряет аэробный распад глюкозы, синтез гликогена, ПФП превращения глюкозы, синтез жирных кислот и жиров, синтез холестерола. В мышцах под действием инсулина повышается активность гликогенсинтазы и увеличивается скорость синтеза гликогена.В мышцах и печени инсулин также активирует фермент фосфодиэстеразу, который гидролизует цАМФ, превращая его в АМФ. Это приводит к замедлению мобилизации гликогена. В жировой ткани инсулин стимулирует синтез жиров, активируя ацетил-КоА-карбоксилазу и индуцируя синтез синтазы жирных кислот. Гормон ускоряет поступление жирных кислот в адипоциты, так как индуцирует синтез ЛП-липазы. Вместе с тем инсулин тормозит мобилизацию ТАГ в адипоцитах, так как вызывает активацию фосфодиэстеразы. Этот фермент гидролизует цАМФ, а уменьшение содержания цАМФ приводит к снижению активности протеинкиназы А, вследствие чего снижается активность ТАГ-липазы и тормозится липолиз.Действие инсулина направлено на ускорение анаболических процессов в абсорбтивный период: увеличение поступления глюкозы, жирных кислот и аминокислот в ткани, синтеза гликогена в печени и мышцах, синтеза жирных кислот и ТАГ в печени и жировой ткани, синтеза белков во многих тканях. Кроме того, инсулин по паракринному механизму тормозит секрецию гормона глюкагона a -клетками поджелудочной железы.

Глюкагон В жировой ткани глюкагон активирует ТАГ-липазу и, следовательно, ускоряет мобилизацию жира. Это приводит к увеличению концентрации жирных кислот и глицерола в крови.В печени глюкагон в постабсорбтивный период тормозит синтез и ускоряет мобилизацию гликогена, а при голодании более суток повышает скорость глюконеогенеза из глицерола, аминокислот и лактата Кроме того, глюкагон в печени ингибирует ацетил-КоА-карбоксилазу, снижая образование аллостерического ингибитора регуляторного фермента b -окисления карнитинацилтрансферазы – малонил-КоА. Избыточное поступление жирных кислот и активация регуляторного фермента стимулируют b -окисление жирных кислот и увеличение образования ацетил-КоА. При голодании в митохондриях гепатоцитов скорость реакций ЦТК снижена, поэтому ацетил-КоА в основном используется для синтеза кетоновых тел. Таким образом, стимуляция глюкагоном липолиза в жировой ткани вызываетускорение кетогенеза в печени. Глюкагон ускоряет мобилизацию гликогена и синтез глюкозы из аминокислот, лактата и глицерола в печени, а также гидролиз ТАГ в жировой ткани, обеспечивая тем самым энергетическими субстратами разные ткани.

Адреналин считается метаболическим гормоном, или гормоном выживания, так как обеспечивает реакцию организма на внезапную опасность (мобилизует запасы углеводов для быстрого высвобождения энергии, увеличивает мышечную силу, вызывает расширение зрачков и сужение периферических кровеносных сосудов). Адреналин синтезируется в мозговом слое надпочечников из тирозина. В ткани-мишени адреналин передает сигнал посредством мембранных рецепторов. Существует несколько типов адренергических рецепторов a и b. В печени есть два вида рецепторов адреналина: одни передают сигнал в клетку с помощью аденилатциклазной системы, другие посредством инозитолфосфатной. В обоих случаях это приводит к активации гликогенфосфорилазы, а гликогенсинтаза инактивируется. Таким образом адреналин в печени ускоряет мобилизацию гликогена и увеличивает поступление глюкозы в кровь, поэтому при стрессе и интенсивной физической работе в крови повышается концентрация глюкозы. В мышцах адреналин вызывает активацию протеинкиназы А, которая активирует гликогенфосфорилазу и инактивирует гликогенсинтазу, фосфорилируя их. В итоге в мышцах тормозится синтез гликогена и ускоряется его мобилизация, а образующийся в результате этого процесса глюкозо-6-фосфат используется как энергетический субстрат в гликолизе. В жировой ткани адреналин действует через аденилатциклазную систему. В результате этого протеинкиназа А становится активной и фосфорилирует гормончувствительную ТАГ-липазу, что сопровождается ее активацией. Фермент катализирует реакцию гидролиза ТАГ с образованием глицерола и жирных кислот, поступающих из жировой ткани в кровь и периферические органы. Следовательно, при стрессе и интенсивной мышечной работе адреналин в мышцах и печени ускоряет мобилизацию гликогена и тормозит его синтез, а в жировой ткани стимулирует липолиз. Адреналин стимулирует секрецию АКТГ; АКТГ, в свою очередь, стимулирует выброс корой надпочечников кортизола, в результате чего увеличивается превращение белков в глюкозу, необходимую для восполнения в печени и мышцах запасов гликогена, используемых при реакции тревоги. Рецепторы гормона есть в мышцах, печени, соединительной и лимфоидной тканях. В тканях-мишенях кортизол взаимодействует с внутриклеточными рецепторами, затем комплекс гормон–рецептор связывается с регуляторными зонами ДНК и изменяет экспресию генов специфических белков и ферментов. Кортизол, ускоряя протеолиз мышечных белков, увеличивает поступление аминокислот из мышц в кровь, а затем в печень.

В печени комплекс гормон–рецептор соединяется с гормончувствительными участками ДНК и повышает экспрессию генов, кодирующих АЛТ, тирозинаминотрансферазу и фосфоенолпируваткарбоксикиназу. В результате ускоряется катаболизм аминокислот, а образующиеся при этом безазотистые остатки гликогенных и кетогликогенных аминокислот включаются в глюконеогенез. Повышение скорости этого метаболического пути приводит к увеличению поступления глюкозы из печени в кровь. Вместе с тем кортизол тормозит транспорт глюкозы и аминокислот в ткани.В жировой ткани кортизол стимулирует липолиз. В соединительной ткани этот гормон тормозит синтез белков коллагена и фибронектина.