Биологический каталог




Основы биохимии. Том 2

Автор А.Уайт, Ф.Хендлер, Э.Смит, Р.Хилл, И.Леман

сфат гексокинада

О

пируват

глюкоза крови

ВНЕПЕЧЕНОЧНЫЕ ТКАНИ

гексопиназа ГЛЮКОЗО-6-фосфат

лактат,. гликогенные аминокислоты \ ацетил-СоА и т.Э. глюкоза мочи

т ---пируват

/ \ ацетил-СоА-»- СО,

. жирные кислоты, стероиВы и т.Э.

мирные кислоты, стероиЭы ит.3.

Рис. 15.10. Источники и пути превращения глюкозы в крови.

15. МЕТАБОЛИЗМ УГЛЕВОДОВ. II

643

венников. Разнообразные пути использования глюкозы крови показаны на рис. 15.10. В норме не более чем следы глюкозы выделяются с мочой независимо от диеты. При различных аномальных условиях, однако, потеря глюкозы с мочой может быть настолько существенной, что приближается к суммарному количеству принятой с пищей глюкозы и дополнительной глюкозы, которая образовалась из глюкогенных компонентов пищи. Механизмы, обусловливающие глюкозурию, обсуждаются в гл. 35.

15.6.2. Факторы, влияющие на концентрацию глюкозы в крови

Концентрация глюкозы в крови определяется относительными скоростями образования глюкозы из гликогена, аминокислот и других источников, всасывания глюкозы из кишечного тракта, утилизации глюкозы и потери глюкозы с мочой. Скорость удаления глюкозы из крови в известной степени зависит от содержания глюкозы во внеклеточных компартментах; чем выше концентрация глюкозы, тем быстрее совершается ее ассимиляция такими тканями, как печень и мышца. Сокращение мышцы сопровождается усиленным передвижением глюкозы в мышечные клетки даже при постоянстве внеклеточной концентрации глюкозы. Вероятно, это объясняется активизацией механизма, который ответственен в норме за облегченный транспорт глюкозы (разд. 11.3.2). При гипергликемии стимулируется образование продуктов превращения глюкозы, особенно гликогена и жирных кислот в печени и жировой ткани.

Введение инсулина сопровождается быстрым снижением концентрации глюкозы в крови и усилением образования продуктов превращения глюкозы. Инсулин увеличивает скорость переноса глюкозы из внеклеточного компартмента во внутриклеточный (гл. 46). В результате снижается Km для транспорта глюкозы и одновременно возрастает Vmax. Синтез гликогена в мышцах и жирных кислот в печени и жировой ткани усиливается; приближение значения дыхательного коэффициента при голодании (разд. 11.1.3) к единице показывает, что более значительная часть выдыхаемой С02 происходит из глюкозы. Напротив, при сахарном диабете у животного, подвергнутого панкреатоэктомии, или у животного, отравленного аллоксаном (разд. 7.1.1), который преимущественно повреждает В-клетки поджелудочной железы, отчетливо выражена пониженная утилизация глюкозы. Концентрация глюкозы в крови имеет тенденцию к повышению до уровней, характерных для глюкозурии, и продукция гликогена снижается. Жирные кислоты синтезируются в печени и жировой ткани с субнормальными скоростями. Введением глюкозы не удается вызвать ни увеличения концентрации лактата в крови, ни приближения

644

III. МЕТАБОЛИЗМ

к значению, свойственному не страдающему диабетом животному. Однако даже у животного с выраженным диабетом все же продолжается утилизация глюкозы, особенно в тканях мозга и миокарда, и, более того, скорость ее утилизации зависит от содержания глюкозы в крови. В этом смысле гипергликемию при диабете следует рассматривать как полезное приспособление, благоприятствующее ассимиляции глюкозы в организме, в котором из-за отсутствия инсулина в противном случае был бы чрезвычайно ограничен вход глюкозы в клетки. Тем не менее мышцы и печень диабетиков неспособны получать нормальное питание от их гипергликемической среды; эта ситуация получила меткое название «гибель среди изобилия».

Многие последствия диабета напоминают эффект голодания, или более точно, лишения углеводов. Наиболее разительное отличие состоит в том, что страдающему диабетом субъекту свойственна гипергликемия, в то время как у голодающего концентрация глюкозы в крови может быть слегка ниже нормы.

Гиперинсулинизм может возникать в связи с гиперплазией или неоплазией В-клеток островков Лангерганса. Ответ различных органов на инсулин чрезвычайно неодинаков. В то время как ассимиляция глюкозы крови мышечными клетками стимулируется при гиперинсулинизме, ничего подобного не происходит в мозге. Центральная нервная система, таким образом, оказывается в неблагоприятном положении в ее конкуренции с другими тканями за доступную глюкозу, и, когда содержание глюкозы в крови уменьшается, могут наступить нарушения деятельности центральной нервной системы и судороги.

В то время как инсулин понижает концентрацию глюкозы в крови, действие по меньшей мере четырех групп гормонов направлено на повышение содержания глюкозы в крови. Аденогипофиз секретнрует вещества, которые, хотя бы внешне, ведут себя как антагонисты действия инсулина. Удаление гипофиза у животного, подвергнутого панкреатоэктомии, в значительной степени выправляет его нарушенный метаболизм (гл. 48). Животное, у которого был удален гипофиз, исключительно чувствительно к введенному инсулину, и эта чувствительность может быть изменена повторной инъекцией некоторых аденогипофизарных гормонов. Продолжительное введение этих гормонов, особенно соматотропина (гормон роста) и адренокортикотропина (гл. 49), вызывает устойчивую гипергликемию и в конце концов приводит к повреждению панкреатических В-клеток. Повреждение, которое может привести к хроническому диабету, связано, очевидно, с гипергликемией как таковой, поскольку подобное нарушение может быть обусловлено длительным и избыточным введением глюкозы.

Глюкагон из поджелудочной железы и адреналин из мозгового слоя надпочечников способствуют увеличению уровня сахара в

15. МЕТАБОЛИЗМ УГЛЕВОДОВ. II

645

крови путем освобождения глюкозы из печени. Адреналин быстро вызывает гипергликемию, иногда достаточную для превышения почечного порога, при котором сахар начинает выделяться с мочой. Некоторые адренокортикоидные стероиды (гл. 45) могут также вызывать гипергликемию, но их эффекты замедлены и не столь сильно выражены. Напротив, гипогликемия наблюдается у животных, подвергнутых удалению надпочечников, или у людей, страдающих болезнью Аддисона (гл. 45), если они вовремя не получают пищу. У гипертиреоидных животных проявляется слабый диабет при почти полном отсутствии гликогена в печени.

Подъем концентрации глюкозы в крови может вызываться либо ее чрезмерной продукцией, либо пониженной утилизацией. Недостаточное использование глюкозы характерно для животного, либо испытывающего дефицит инсулина, либо в избытке выделяющего гипофизарные гормоны. Основной дефект заключается в неспособности глюкозы проходить через барьер мышечной и других клеточных мембран. Такая ситуация вызывает ряд вторичных явлений, которые приводят к усилению глюконеогенеза; это становится возможным благодаря увеличению активностей пируваткар-боксилазы, фосфоенолпируваткарбоксикиназы и фруктозодифос-фатазы — специальной группы ферментов, необходимых для синтеза глюкозы из пирувата (разд. 14.4). Причина возрастания активности — абсолютное увеличение количеств этих ферментов, синтез которых нуждается в присутствии адренокортикоидных гормонов и не происходит у животных с удаленными надпочечниками. Действительно, стероиды коры надпочечников, введенные здоровым животным, вызывают подобный синтез этих ферментов. В то же время адренокортикоидные гормоны вызывают изменения в микросомах печени, сопровождающиеся увеличением активности их глюкозо-6-фосфатазы, в результате чего образующийся из пирувата глюкозо-6-фосфат быстро гидролнзуется до глюкозы. Более того, путем ингибирования синтеза белка и усиления активности аминотрансфераз в печени гормоны надпочечников способствуют усилению притока аминокислот, попадающих в русло метаболизма через те пути, которые приводят к образованию пирувата; таким образом обеспечивается исходный материал для глюконеогенеза. Наконец, в печени, которая обычно подает глюкозу в кровяное русло, прекращается синтез жирных кислот из ацетил-СоА (разд. 17.6) частично из-за того, что пониженная концентрация фруктозодифосфата больше не стимулирует синтез малонил-СоА (разд. 17.6) и вместо этого жирные кислоты утилизируются в качестве главных субстратов окисления. Эти жирные кислоты происходят как из липидов печени, так и из липидов жировой ткани, в которой липолиз усиливается в отсутствие инсулина и при наличии как стероидов коры надпочечников, так и адренокор-

646

III. МЕТАБОЛИЗМ

тикотропного гормона (гл. 48). В свою очередь это служит причиной увеличения продукции ацетил-СоА, необходимого для действия пируваткарбоксилазы, в результате которого обеспечивается генерация NADH и АТР; NADH требуется для восстановления 1,3-дифосфоглицерата в глицеральдегид-3-фосфат, а АТР расходуется на различных стадиях глюконеогенеза из пирувата (разд14.4). Заметим, что какой-либо источник NADH необходим, поскольку исходным материалом глюконеогенеза является пируват, а не лактат.

Инсулин не только облегчает проникновение глюкозы в клетки, но также определенным образом оказывает подавляющее воздействие на синтез пируваткарбоксилазы, фосфоенолпируваткар-боксикиназы и фруктозодифосфатазы (см. выше). В печени и жировой ткани, подвергнутых воздействию инсулина, обнаруживаются также повышенные количества глюкокиназы, отмечается увеличенная активность гликоген-синтазы, более интенсивное функционирование фосфоглюконатного пути, предлагающего NADPH для синтеза жирных кислот (разд. 14.8), и возросший синтез жирных кислот из глюкозы либо из пирувата. Инсулин также способствует синтезу белков из аминокислот (гл. 46), снижая таким образом приток глюконеогенных предшественников.

Адреналин и глюкагон влияют на содержание глюкозы в крови, что в основном связано с их гликогенолитнческим действием (см. выше). Способ действия тиреоидных гормонов при увеличении концентрации глюкозы в крови неизвестен.

15.6.3. Толерантность к глюкозе

Способность животного использовать вводимую глюкозу обозначают как толерантность к глюкозе. Когда глюкоза вводится (либо через рот, либо в вену), ее концентрация в крови быстро возрастает. В оральном тесте на толерантнос

страница 22
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126

Скачать книгу "Основы биохимии. Том 2" (8.40Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(21.09.2019)