Инсулин и фермент инсулиназа. Инсулин снижает уровень глюкозы в крови за счет активации ферментов


Инсулин и фермент | Методы лечения заболеваний

символ инь-ян

Борьба противоположностей в организме: когда нет фермента инсулиназы, инсулин не разрушается

Фермент инсулиназа и инсулин – это классическая модель борьбы противоположностей. Когда нет инсулиназы, инсулин не разрушается в организме. Ученые решили, что если ингибировать фермент инсулиназу, отвечающий за разрушение инсулина в организме, то это может оказаться эффективным методом лечения сахарного диабета 2 типа.

Ингибитор фермента инсулиназы

Содержание статьи

Создание комплекса может открыть новые пути для лечения сахарного диабета. 4.06.2014 г. Открытие ингибитора фермента инсулиназы позволяет сохранять высокий уровень инсулина в организме. Стратегия для защиты остаточного количества инсулина, вырабатываемого диабетиками в ответ на уровень сахара в крови является особенно привлекательным видом лечения на ранних стадиях сахарного диабета 2 типа. Применение ингибитора фермента инсулиназы способствует облегчению симптомов при сахарном диабете 2 типа у тучных мышей, уровень инсулина у них повышен и способствует здоровой сигнализации в крови.

Ученые исследовали 3-D структуру ингибитора фермента инсулиназы для дальнейшей оценки свойств и характеристик комплекса. Они отметили, что результаты этого исследования являются важными первыми шагами для разработки препарата, который диабетики могут применять для регулирования истощения инсулина в крови. Ингибитор фермента инсулиназы может помочь организму удерживать уровень инсулина и таким образом отсрочить использование инсулина при сахарном диабете 2 типа. Источник: Stony Brook Medicine

Лечение сахарного диабета: сохранение инсулина

21.05.2014 г. С открытием комплекса, который может замедлить разрушение инсулина у животных, ученые Гарвардского университета сделали возможным новый метод лечения диабета. Подавление фермента инсулиназы у мышей повышает уровень инсулина. Применение ингибитора фермента инсулиназы у больных может поддерживать высокий уровень инсулина для повышения толерантности к глюкозе, что необходимо для лечения сахарного диабета.На протяжении десятилетий лечение сахарного диабета состояло из трех основных стратегий: 1) инъекции инсулина диабетикам, 2) применение препаратов, стимулирующих секрецию инсулина, 3) назначение лекарственных средств, которые делают организм более чувствительным к действию инсулина.Ученые при помощи метода шаблонного синтеза ДНК (метод для создания новых молекул) создали мощный и селективный ингибитор фермента инсулиназы. У этой молекулы был хороший период полураспада в организме животных. Исследователи смогли показать, что новое соединение остается активным в организме, а эксперименты с мышами показали, что оно способно регулировать уровень сахара в крови.Также ученые обнаружили, что фермент инсулиназа разрушает не только инсулин, но и два других важных регулирующих уровень инсулина пептидных гормона – глюкагон и амилин. Разработанный препарат требует проведения ряда дополнительных тестов. Источник: Гарвардский университет

Альтернативный подход к лечению диабета

10.06.2011 г. Ученые продемонстрировали новую стратегию лечения сахарного диабета 2 типа, который поражает более 200 миллионов человек в мире. При диабете 2 типа организм перестает эффективно реагировать на инсулин, гормон, который контролирует уровень сахара в крови. Чтобы компенсировать нечувствительность к инсулину, многие созданные для лечения диабета препараты повышают уровень инсулина. Например, вводят больше инсулина или увеличивают количество вырабатываемого поджелудочной железой инсулина. Новое исследование показало, что для лечения сахарного диабета может быть эффективным и другой подход. Блокировать распад инсулина после того, как он выделяется из поджелудочной железы.Уровень инсулина в крови – это баланс между его синтезом и распадом. Блокирование распада инсулина – это альтернативный метод для лечения сахарного диабета. Исследователи протестировали эту идею путем изучения мышей, у которых был «отключен» или удален генетически разрушающий инсулин фермент (IDE – инсулиназа, которая содержится в печени и почках). Разрушающий инсулин фермент является молекулярной машиной, которая разбивает его на мелкие кусочки. Уровень гормона инсулина в крови находится также под контролем фермента инсулиназы.По сравнению с обычными мышами, у мышей с блокированной инсулиназой было больше инсулина, они весили меньше и более эффективно контролировали уровень сахара в крови. Они были, по сути, «супер мышами» по своей способности снижать уровень сахара в крови после еды, что нарушается при сахарном диабете.Эти результаты показывают, что препараты, которые подавляют фермент инсулиназу, могут быть полезными в лечении диабета. Ученые разрабатывают препараты для ингибирования фермента инсулиназы, которые они готовят для тестирования на животных моделях сахарного диабета.Ученые отметили, что не следует применять препарат, который подавляет инсулиназу на 100% во всех тканях на протяжении всей жизни. Эффект удаления всех ферментов инсулиназы у мышей был настолько сильным, что в конечном итоге был получен обратный эффект. Несмотря на прекрасные результаты у молодых «супер» мышей, применение ингибитора фермента инсулиназы у старых мышей привело к появлению устойчивости к повышенным уровням инсулина, к набору веса и потере контроля над уровнем сахара в крови. В результате у пожилых мышей был разработан классический 2 тип сахарного диабета.Ожидается, что только частично подавляющие фермент инсулиназу препараты не будут вызвать диабет. Это исследование также объясняет то, как начинается диабет. Удаление фермента инсулиназы приводит к повышению уровня инсулина – гиперинсулинемии. Обычно считают, что сахарный диабет вызывает гиперинсулинемия. Тем не менее, у мышей с блокированным ферментом инсулиназой наблюдается хроническая гиперинсулинемия, которая на самом деле является причиной диабета. В возрасте мыши адаптируются к хронически высоким уровням инсулина, например, за счет уменьшения количества рецепторов для инсулина в тканях организма. Эти изменения делают мышей менее чувствительными к инсулину, что является причиной сахарного диабета 2 типа. Источник: Mayo Clinic

Возможно, вскоре будут проведены клинические исследования, подтверждающие эффективность лечения сахарного диабета 2 типа при помощи препаратов, ингибирующих фермент инсулиназу. В таком случае, возможно, будут изменены все схемы лечения для диабетиков.

Похожие статьи на сайте:

medimet.info

Инсулин в углеводном обмене - Ветеринарная клиника "Любимец"

Инсулин представляет собой гормон пептидного происхождения, который образуется в поджелудочной железе бета-клетками островков Пирогова-Лангерганса.

Этот гормон имеет многогранное влияние на обменные процессы во всех тканях организма животного. Инсулин участвует не только в углеводном обмене, но и в других видах обменных процессов.

Функции инсулина

Инсулин

Основным действием инсулина является снижение уровня глюкозы в крови путем увеличения проницаемости мембран для нее. Инсулин активирует ферменты гликолиза. О которых мы говорили в статье «», а также стимулирует образование в мышцах и печени гликогена из глюкозы, усиливая синтез белков и жиров.

Также инсулин угнетает активность ферментов, которые расщепляют жиры и гликоген. Таким образом, инсулин обладает анаболическим воздействием и антикатаболическим на организм животного.

Регуляция и нарушение секреции инсулина

При нарушении образования инсулина в поджелудочной железе животного возникает абсолютная недостаточность инсулина – это сахарный диабет 1-го типа. При нарушении действия инсулина возникает относительная недостаточность, что играет роль в развитии сахарного диабета 2-го типа.

ИнсулинПроцесс регуляции инсулина в крови животных происходит следующим образом: основным стимулятором к выработке этого гормона в панкреасе является повышение уровня глюкозы в крови, что происходит сразу после приема пищи. Инсулин активно вырабатывается в клетках поджелудочной железы, но стимулируют выработку не только углеводы, но и аминокислоты (аргинин, лейцин), холецистокинин, эстрогены. ГИП. АКТГ и другие гормоны, а также препараты сульфонилмочевины. Инсулин активно вырабатывается при повышении уровней калия и кальция, свободных жирных кислот в плазме. При воздействии глюкагона выработка инсулина снижается.

Бета-клетки поджелудочной находятся под регуляцией нервной системы – парасимпатической (стимулирует выработку инсулина) и симпатической (угнетает выработку инсулина).

Известно, что уровень глюкозы в крови может понижать не только инсулин. Но и андрогены, которые выделяются корой надпочечников.

Роль инсулина в углеводном обмене

Влияние инсулинаИнсулин усиливает транспорт глюкозы к клеткам через повышение проницаемости их мембран (перенос за счет мембранных белков). От инсулина зависит транспорт сахаридов в тканях из миоцитов (мышечная) и адипоцитов (жировая). Эти ткани являются инсулинозависимые и составляют две трети всей клеточной массы животного. Инсулин связывается с а-субъединицей рецептора клетки, тогда мембрана изменяет свою конформацию. Появляется тирозинкиназная активность у б-субъединицы и начинается аутофосфорилирование рецепторов.

Кровь проходит через портальную систему печени и инсулин в крови связывается на 60%, а 35-40% элиминируется почками.

В норме  глюкоза в крови животных должна быть:

  • Кошки – 2,6 – 8,4 ммоль на л;
  • Собаки – 3,3 – 6,0 ммоль на л;
  • Лошадь – 3,5 – 6,0 ммоль на л.

После приема пищи уровень сахаридов растет, инсулин вырабатывается. А когда падает – выработка его бета-клетками также снижается. Если вдруг уровень глюкозы начинает падать очень сильно, то высвобождаются глюкагон и глюкокортикоиды. Они же высвобождают глюкозу в кровь. Адреналин также подавляет выделение инсулина в кровь.

Гипергликемия – повышение уровня глюкозы в крови, а гипогликемия – наоборот. Также определяются понятия гипер- и гипогликемическая кома.

Глюкоза является очень важным веществом для нормальной работы мозга и всей центральной нервной системы животных.

Таким образом, инсулин играет важнейшую роль во всех обменных процессах организма животного (кошек, собак и других видов).

Схожі статті по ветеринарії

Мітки: физиология животных

vetsait.com

Ответы на дополнительные задачи - Стр 3

№ 28 После предшествующего 5-часового перерыва в приеме пищи, студентка выпила сладкий чай с пирожным. Как изменится обмен углеводов в печени в этой ситуации? При ответе представьте схемы, объясняющие как гормоны «переключают» обмен углеводов в печени при переходе от постабсорбтивного состояния к абсорбтивному.

Углеводы пойдут на синтез жиров и произойдёт их депонирование, также произойдёт активация аэробного гликолиза и синтез гликогена.

Синтез жирных кислот Синтез гликогена (ниже)

Аэробный распад глюкозы

№ 29 Спортсмен совершает 5-километровую пробежку. Укажите, поток каких метаболитов увеличивается из мышц в печень к концу дистанции. Напишите краткие схемы возможных превращений этих веществ в печени в данной ситуации. Объясните значение этих процессов.

У спортсмена совершающего пробежку в интенсивно работающих мышцах происходят процессы гликолиза, при этом в результате анаэробного гликолиза (в первые минуты - при нехватке кислорода (затем идет аэробный), и при длительной работе) образуется лактат. Он вступает в "глюкозо-лактатный цикл", или цикл "Кори".

В печени отношение NADH\NAD+ ниже, чем в сокращающейся мышце, поэтому лактатдегидрогеназная реакция протекает в сторону образования пирувата из лактата. Далее пируват включается в глюкогенез, а образовавшаяся глюкоза поступает в кровь и поглощается скелетными мышцами.

Значение.

1) утилизация лактата - предотвращение лактоацидоза;

2) синтез глюкозы

При длительной мышечной работе могут образовываться аминокислоты, в результате распада мышечных белков, которые при катаболизме превращаются в пируват или метаболиты цитратного цикла (гликогенный аминокислоты) и способны включаться в глюконеогенез.

Значение: транспорт аминного азота из мышц в печень и предотвращение лактоацидоза.

№ 30 При длительной физической работе в крови повышается концентрация лактата. Объясните, как лактат может использоваться в этой ситуации в миокарде, напишите схему соответствующего метаболического пути.

Пируват потом переходит в ЦТК.

№ 32 Из клеток печени двух крыс был выделен бифункциональный фермент (БИФ), в фосфорилированной и дефосфорилированной формах, имеющих разную ферментативную активность. Объясните особенности функционирования этого фермента. Какую роль играет БИФ в регуляции обмена углеводов в печени животных?

Бифункци­ональный фермент(БИФ) катализирует прямую и обратную реакции образования фруктозо-2,6-бисфосфата путём фосфорилирования фруктозо-6-фосфата. Одна­ко превращение фруктозо-2,6-бисфосфата в фрук-тозо-6-фосфат не является обратимым процессом. Образование фруктозо-2,6-бисфосфата требует затрат АТФ, а при образовании фруктозо-6-фосфата из фруктозо-2,6-бисфосфата гидролитичес­ки отщепляется неорганический фосфат.

В реакции фосфорилирования фруктозо-6-фосфата фермент проявляет киназную актив­ность, а при дефосфорилировании образованного фруктозо-2,6-бисфосфата — фосфатазную. Это обстоятельство и определило название фермен­та «бифункциональный».

Киназная активность БИФ проявляется, ког­да фермент находится в дефосфорилированной форме (БИФ-ОН). Дефосфорилированная фор­ма БИФ характерна для абсорбтивного периода, когда инсулин/глюкагоновый индекс высокий. В этот период количество фруктозо-2,6-бисфос-фата увеличивается.

При низком инсулин-глюкагоновом индексе, характерном для периода длительного голодания, происходит фосфорилирование БИФ, и он фун­кционирует как фосфатаза. Результат — сниже­ние количества фруктозо-2,6-бисфосфата.

Киназную и фосфатазную реакции катализи­руют разные активные центры БИФ, но в каж­дом из двух состояний фермента (фосфорили-рованном и дефосфорилированном) один из активных центров ингибирован. Регуляторное влияние фруктозо-2,6-бисфосфата заключается в том, что он аллостерически активирует фосфофруктокиназу (фермент гликолиза). При этом фруктозо-2,6-бисфосфат снижает ингибирующее действие АТФ на этот фермент в абсорбтивном периоде и повышает его сродство к фруктозо-6-фосфату. В то же время фруктозо-2,6-бисфос-фат ингибирует фруктозо-1,6-бисфосфатазу (фер­мент глюконеогенеза). Итак, в абсорбтивном периоде уровень фруктозо-2,6-бисфосфата по­вышается, что приводит к активации фосфофруктокиназы и ускорению гликолиза. Результатом уменьшения количества фруктозо-2,6-бисфосфата в постабсорбтивном периоде будет снижение активности фосфофруктокиназы, замедление гликолиза и переключение гликолиза на глюконеогенез.

№ 34 На дистанции два бегуна: спринтер завершает стометровку, стайер бежит десятый километр. Укажите различия в энергетическом обеспечении работы мышц у этих бегунов. Приведите схемы метаболических путей в обмене углеводов и липидов, которые являются источником энергии у стайера и спринтера.

У спринтера происходит анаэробный гликолиз, так как невозможно так быстро обеспечить мышцы необходимым количеством кислорода. У стайера функционирует β-окисление жирных кислот и аэробный гликолиз.

У стайера – β-окисление жирных кислот и аэробный гликолиз

Аэробное окисление глюкозы до CO2 и воды

Глюкоза → 2 пирувата.

Выход АТФ: -1 -1+2(3 + 1+ 1)+15*2=38 АТФ

АТФ АТФ NADH АТФ АТФ ЦТК

У спринтера – анаэробный гликолиз.

Выход АТФ: -1 -1+2( 1 + 1)=2 АТФ

АТФ АТФ АТФ АТФ

№ 35 Использование скелетными мышцами жирных кислот в качестве источника энергии зависит от их концентрации в крови. Укажите ситуации, при которых концентрация жирных кислот в крови может увеличиваться и напишите схему, описывающую использование жирных кислот в качестве источника энергии.

Концентрация жирных кислот в крови увеличивается в при голодании и длительной физической работе за счёт мобилизации из жировых депо.

№ 36 Студент А. получил в составе пищи только 200г углеводов, а студент В. - только 60г жиров. Через 2 часа у обоих студентов концентрация триацилглицеролов в крови увеличилась. Составьте схемы, объясняющие разницу в составе липопротеинов в крови у этих студентов после еды.

В данной задаче инсулин-глюкагоновый индекс повышается.

У первого студента в печени и жировой ткани идет синтез жиров из глюкозы , при этом, за счет синтеза жиров в печени, в крови увеличивается фракиця ЛПОНП, транспортирующая триациглиролы в жировую ткань (активируются и индуцируются ключевые ферменты синтеза жирных кислот).

В составе ЛПОНП

У второго студента происходит транспорт триациглицеролов из кишечника в составе хиломикронов. В крови на ХМ и ЛПОНП действует ЛП-липаза,. В результате гидролиза триацилглицеролов жирные кислоты поступают в адипоциты и используются для синтеза жиров.

Далее хиломикроны идут в кровь

№ 38 После введения животным в течение нескольких дней глюкозы, содержащей меченые атомы углерода (С14), обнаружили, что метка появляется в изопентенилпирофосфате, а затем в структуре желчных кислот. Как это происходит? Для ответа на вопрос:

а) Объясните, в каком процессе изопентенилпирофосфат является промежуточным метаболитом и будет ли сохраняться радиоактивная

метка в конечном продукте процесса;

б) Напишите схему включения С14 в состав желчных кислот и укажите орган, в котором это происходит;

в) Укажите, будет ли сохраняться в организме животных меченые по С14 желчные кислоты, после прекращения введения меченой глюкозы.

а) Синтез холестерола в цитозоле клеток печени. Метка будет сохраняться.

б) Орган – Печень.

Стрелками показана регуляция. От дезоксихолевой стрелка идёт к холестеролу

в) Не будут сохраняться, а будут медленно выводиться с фекалиеми в виде чистого хоестерола и в виде желчных кислот,а также с кожным салом.

№ 37 При обследовании пациента с атеросклерозом коэффициент атерогенности оказался равным 5,3. Напишите формулу для расчета коэффициента, укажите возможные причины его увеличения. Объясните функции различных липопротеинов в транспорте холестерола.

Xc общ – Хс(ЛВП)

K = Хс(ЛВП) ИЛИ

Xc (ЛНП) – Хс(ЛОНП)

K = Хс(ЛВП)

Причины:

1. Потребление высококалорийной пищи, а такжн пищи, содержащей много холестерола

следовательно гиперхиломикронемия

2. Генетический дефект любого из Б., участвующих в метаболизме Хм.

3. Мутация гена ЛПП, Апо-с-II

Функции:

1. Хм – транспорт липидов из клеток кишечника.

2. ЛОНП – транспорт липидов, синтезируемых в печени.

3. ЛППП – промежуточная форма превращения ЛОНП → KYG под действием ЛП-липазы.

4. ЛПНП – транспорт холестерола вткани

5. ЛПВП – удаление избыточного холестерола из клеток и других липопротеинов, донор апопротеинов А, C-II.

№ 39 При одинаковом питании у одних людей ожирение развивается быстрее, чем у других. Для объяснения этого:

а) Изобразите схемы метаболических путей, активация которых приводит к увеличению веса;

б) Назовите гормон, под влиянием которого это происходит, и объясните механизм его действия;

в) Укажите возможные причины (кроме гиперкалорийного питания) ожирения.

а) Депонирование жира в адипоцитах

После еды при повышении концентрации глюкозы в крови увеличивается секреция инсулина. Инсулин активирует транспорт глюкозы внутрь адипоцитов, действуя на ГЛЮТ-4, и син­тез ЛП-липазы в адипоцитах и её экспонирование на поверхности стенки капилляров. ЛП-липаза, связанная с эндотелием сосу­дов, гидролизует жиры в составе ХМ и ЛПОНП. АпоС-П на поверхности ХМ и ЛПОНП активирует ЛП-липазу. Жирные кислоты проникают в адипоцит, а глицерол транспортируется в печень. Так как в адипоцитах нет фермента глицеролкиназы, то свободный глицерол не может использоваться для синтеза ТАГ в этой ткани. Активированные жирные кислоты взаимодействуют с глицерол-3-фосфатом, образующимся из дигидроксиацетонфосфата, и через фосфатидную кислоту превращаются в ТАГ, которые депониру­ются в адипоцитах. Сокращения: ТАГ* — триацилглицеролы в составе ХМ и ЛПОНП; ДАФ — дигидроксиацетонфосфат.

б) Схемы показаны сверху.

1 – фосфорилированный рецептор инсулина фосфорилирует субстраты инсулинового рецептора. 2 – образование комплекса Фосфоинозитол-3-киназы с активированными субстратами инсулинового рецептора. 3 – активация протеинкиназы В 4 – протеинкиназа В активирует фосфодиэстеразу путём фосфорилирование. 5 – фосфодиэстераза Катализирует реакцию превращения цАМФ в АМФ.

в) Избыточное потребление жиров и углеводов, низкий уровень физической активности, психологические факторы, генетические нарушения (более прочное сопряжение дыхания и фосфорилирования, малая доля анаэробного гликолиза, дефект рецепторов лептина), ожирение вследствие другой патологии (гипотиреоз).

№ 40 Для установления риска развития атеросклероза, помимо определения общего холестерола в крови, дополнительно рассчитывают коэффициент атерогенности. Напишите схему синтеза холестерола, формулу для расчета коэффициента и объясните:

а) Почему в расчете коэффициента необходимо учитывать уровень ЛПВП в крови:

б) Метаболизм ЛПВП (формирование, взаимодействие с другими липопротеинами т.д.).

Синтез холестерола в цитозоле клеток печени.

Xc общ – Хс(ЛВП)

K = Хс(ЛВП) ИЛИ

Xc (ЛНП) – Хс(ЛОНП)

K = Хс(ЛВП)

а) ЛВП освобождают ткани от Хс и транспортируют его в печень.

Функции ЛВП:

1. Поставляют апопротеины другим ЛП в крови

2. Участвуют в так называемом «обратном транспорте холестерола»

Синтезируются ЛВП в печени и токном кишечнике.

б)

Незрелые ЛПВП-предшественники обогащают­ся хопестеролом, который поступает в ЛПВП при участии фермента ЛХАТ с поверхности клеток и других липопротеинов, содер­жащих холестерол. Незрелые ЛПВП, обогащаясь холестеролом, превращаются в ЛПВП3 — частицы сферической формы и боль­шего размера. ЛПВП3обменивают эфиры холестерола на триацилглицеролы, содержащиеся в ЛПОНП, ЛППП при участии «белка, переносящего эфиры холестерола»*. ЛПВП3 превращается в ЛПВП2, размер которых увеличивается за счёт накопления триа-цилглицеролов. ЛПОНП и ЛППП под действием ЛП-липазы превращаются в ЛПНП, которые доставляют холестерол в печень. Часть ЛПВП захватывается клетками печени, взаимодействуя со специфическими для ЛПВП рецепторами к апоА-1. На повер­хности клеток печени фосфолипиды и триацилглицеролы ЛППП, ЛПВП2 гидролизуются печёночной ЛП-липазой**, что дестаби­лизирует структуру поверхности ЛП и способствует диффузии холестерола в гепатоциты. ЛПВП2 в результате этого опять пре­вращаются в ЛПВП3 и возвращаются в кровоток. X — холестерол, ЭХ — эфиры холестерола, ФЛ — фосфолипиды, ЛХАТ — лецитин-холестеролацилтрансфераза, А-1 — апопротеин, активатор ЛХАТ.

№ 41 Каковы особенности метаболизма жиров у человека, получающего высококалорийную пищу с повышенным содержанием легко усвояемых углеводов? Для ответа на вопрос:

а) Напишите регуляторную реакцию синтеза жирных кислот и схему синтеза жиров из углеводов;

б) Объясните особенности гормональной регуляции этих процессов при избыточном углеводном питании.

а) Регуляторная реакция - Образование малонил-КоА.

Регуляторный фермент – ацетил-КоА-карбоксилаза

Ch4 – CO-SKoA + CO2 + АТФ → HOOC-Ch3-CO-SKoA + АДФ + h4PO4

ацетил-КоА малонил-КоА

Схема синтеза жиров из углеводов.

1 – окисление глюкозы до пирувата и окислительное декарбоксилирование пирувата приводят к образованию ацетил-КоА; 2 – ацетил-КоА является строительным белком для синтеза жирных кислот; 3 – жирные кислоты и α-глицеролфосфат, образующися в реакции восстановления дигидроксиацетонфосфата, участвует в синтезе триацилглицеролов.

б) Длительное потребление богатой углеводами и бедной жирами пищи приводит к увеличению сек­реции инсулина, который стимулирует ин­дукцию синтеза ферментов: ацетил-КоА-карбоксилазы, синтазы жирных кислот, цитратлиазы, изоцитратдегидрогеназы. Следова­тельно, избыточное потребление углеводов приводит к ускорению превращения продук­тов катаболизма глюкозы в жиры. Голода­ние или богатая жирами пища приводит к снижению синтеза ферментов и, соответ­ственно, жиров.

В постабсорбтивном состоянии или при физической работе глюкагон или адреналин через аденилатциклазную систему активируют протеинкиназу А и стимулируют фосфорилирование субъеди­ниц ацетил-КоА карбоксилазы. Фосфорилированный фермент неактивен, и синтез жирных кислот останавливается. В абсорб-тивный период инсулин активирует фосфатазу, и ацетил-КоА карбоксилаза переходит в дефосфорилированное состояние. Затем под действием цитрата происхо­дит полимеризация протомеров фермента, и он становится активным. Кроме актива­ции фермента, цитрат выполняет и другую функцию в синтезе жирных кислот. В абсорбтивный период в митохондриях клеток печени накапливается цитрат, в составе ко­торого остаток ацетила транспортируется в цитозоль.

№ 42 Человек получил с пищей 250 грамм углеводов и в течение 2-х часов не совершал физической работы. Опишите изменения жирового обмена, происходящие в организме человека в течение этого времени с помощью соответствующих схем, объясните роль гормонов в регуляции этих процессов.

В данной задаче инсулин-глюкагоновый индекс повышается.

В печени и жировой ткани идет синтез жиров из глюкозы, при этом, за счет синтеза жиров в печени, в крови увеличивается фракиця ЛПОНП, транспортирующая триациглиролы в жировую ткань (активируются и индуцируются ключевые ферменты синтеза жирных кислот).

В составе ЛПОНП

Синтез жирных кислот

Далее жир депонируется в адипоцитах в абсорбтивный период

Роль инсулина.

Инсулин активирует ацетил-КоА-карбоксилазу, регуляторный фермент в биосинтезе жирных кислот. К тому же инсулин может индуцировать синтез ферментов биосинтеза ЖК за счет усиления транскрипции с соответствующих генов (ген ацетил-КоА-карбоксилазы, синтазы жирных кислот, цитратлиазы, изоцитратдегидрогеназы). Плюс ко всему, инсулин вызывает усиление гликолиза, а продукты гликолиза (ацетил-КоА, НАДФН, ДАФ) являются исходными компонентами для синтеза жирных кислот и жиров.

№ 43 В крови голодающего человека возрастает концентрация кетоновых тел. Объясните причины и механизмы, приводящие к усилению синтеза кетоновых тел. Для этого:

а) Укажите уровень каких гормонов повышен в крови этого человека;

б) Напишите схемы метаболических путей, которые активируют эти гормоны в печени, укажите ключевые реакции и механизмы их регуляции.

в) Назовите причину, объясняющую более высокую концентрацию в крови β-гидроксибутирата по сравнению с ацетоацетатом.

а) Глюкагон и кортизол

б) β-окисление жирных кислот

Синтез кетоновых тел

Мобилизация жира

Глюконеогенез (снизу-вверх) Распад гликогена

Также в механизме можно упомянуть о распаде гликоегна в течение 24 часов, расщеплении жира и ЦТК.

в) Ацетоацетат может выделяться в кровь или превращаться в печени в другое кетоновое тело - β-гидроксибутират путём восстановления. В клетках печени при активном β-окислении создаётся высокая концентрация NADH. Это способствует превращению большей части ацетоацетата в β-гидроксибутират, поэтому основное кетоновое тело в крови – именно β-гидроксибутират.

№ 44 Человек получил 250 г углеводов за один прием пищи и в течение 2 часов не совершал физической работы. Какой процесс обмена жирных кислот будет активироваться в печени через 2 ч после еды? Изобразите схему метаболического пути жирных кислот выбранного вами и укажите, какой гормон и каким образом может стимулировать данный метаболический путь.

В данной задаче инсулин-глюкагоновый индекс повышается.

В печени и жировой ткани идет синтез жиров из глюкозы , при этом, за счет синтеза жиров в печени, в крови увеличивается фракция ЛПОНП, транспортирующая триациглицеролы в жировую ткань (активируются и индуцируются ключевые ферменты синтеза жирных кислот).

В составе ЛПОНП

Далее происходит транспорт триациглицеролов из кишечника в составе хиломикронов. В крови на ХМ и ЛПОНП действует ЛП-липаза,. В результате гидролиза триацилглицеролов жирные кислоты поступают в адипоциты и используются для синтеза жиров.

Далее хиломикроны идут в кровь

Далее жир депонируется в адипоцитах в абсорбтивный период

Инсулин активирует ацетил-КоА-карбоксилазу, регуляторный фермент в биосинтезе жирных кислот. К тому же инсулин может индуцировать синтез ферментов биосинтеза ЖК за счет усиления транскрипции с соответствующих генов (ген ацетил-КоА-карбоксилазы, синтазы жирных кислот, цитратлиазы, изоцитратдегидрогеназы). Плюс ко всему, инсулин вызывает усиление гликолиза, а продукты гликолиза (ацетил-КоА, НАДФН, ДАФ) являются исходными компонентами для синтеза жирных кислот и жиров.

studfiles.net

Инсулин в углеводном обмене - Ветеринарна клініка "Улюбленець"

Инсулин представляет собой гормон пептидного происхождения, который образуется в поджелудочной железе бета-клетками островков Пирогова-Лангерганса.

Этот гормон имеет многогранное влияние на обменные процессы во всех тканях организма животного. Инсулин участвует не только в углеводном обмене, но и в других видах обменных процессов.

Функции инсулина

Инсулин

Основным действием инсулина является снижение уровня глюкозы в крови путем увеличения проницаемости мембран для нее. Инсулин активирует ферменты гликолиза. О которых мы говорили в статье «», а также стимулирует образование в мышцах и печени гликогена из глюкозы, усиливая синтез белков и жиров.

Также инсулин угнетает активность ферментов, которые расщепляют жиры и гликоген. Таким образом, инсулин обладает анаболическим воздействием и антикатаболическим на организм животного.

Регуляция и нарушение секреции инсулина

При нарушении образования инсулина в поджелудочной железе животного возникает абсолютная недостаточность инсулина – это сахарный диабет 1-го типа. При нарушении действия инсулина возникает относительная недостаточность, что играет роль в развитии сахарного диабета 2-го типа.

ИнсулинПроцесс регуляции инсулина в крови животных происходит следующим образом: основным стимулятором к выработке этого гормона в панкреасе является повышение уровня глюкозы в крови, что происходит сразу после приема пищи. Инсулин активно вырабатывается в клетках поджелудочной железы, но стимулируют выработку не только углеводы, но и аминокислоты (аргинин, лейцин), холецистокинин, эстрогены. ГИП. АКТГ и другие гормоны, а также препараты сульфонилмочевины. Инсулин активно вырабатывается при повышении уровней калия и кальция, свободных жирных кислот в плазме. При воздействии глюкагона выработка инсулина снижается.

Бета-клетки поджелудочной находятся под регуляцией нервной системы – парасимпатической (стимулирует выработку инсулина) и симпатической (угнетает выработку инсулина).

Известно, что уровень глюкозы в крови может понижать не только инсулин. Но и андрогены, которые выделяются корой надпочечников.

Роль инсулина в углеводном обмене

Влияние инсулинаИнсулин усиливает транспорт глюкозы к клеткам через повышение проницаемости их мембран (перенос за счет мембранных белков). От инсулина зависит транспорт сахаридов в тканях из миоцитов (мышечная) и адипоцитов (жировая). Эти ткани являются инсулинозависимые и составляют две трети всей клеточной массы животного. Инсулин связывается с а-субъединицей рецептора клетки, тогда мембрана изменяет свою конформацию. Появляется тирозинкиназная активность у б-субъединицы и начинается аутофосфорилирование рецепторов.

Кровь проходит через портальную систему печени и инсулин в крови связывается на 60%, а 35-40% элиминируется почками.

В норме  глюкоза в крови животных должна быть:

  • Кошки – 2,6 – 8,4 ммоль на л;
  • Собаки – 3,3 – 6,0 ммоль на л;
  • Лошадь – 3,5 – 6,0 ммоль на л.

После приема пищи уровень сахаридов растет, инсулин вырабатывается. А когда падает – выработка его бета-клетками также снижается. Если вдруг уровень глюкозы начинает падать очень сильно, то высвобождаются глюкагон и глюкокортикоиды. Они же высвобождают глюкозу в кровь. Адреналин также подавляет выделение инсулина в кровь.

Гипергликемия – повышение уровня глюкозы в крови, а гипогликемия – наоборот. Также определяются понятия гипер- и гипогликемическая кома.

Глюкоза является очень важным веществом для нормальной работы мозга и всей центральной нервной системы животных.

Таким образом, инсулин играет важнейшую роль во всех обменных процессах организма животного (кошек, собак и других видов).

Схожі статті по ветеринарії

Мітки: физиология животных

vetsait.com

бх коллоквиум 2 стом - Стр 2

Вариантом голодания является несбалансированное питание, в частности такое, когда по калорийности рацион содержит мало углеводов — углеводное голодание. В этом случае также активируется глюконеогенез, и для синтеза глюкозы используются аминокислоты и глицерол, образующиеся из пищевых белков и жиров.

  1. Показано, что в диете больных сахарным диабетом должен содержаться хром, цинк, магний и витамины B1, B2, PP, липоевая кислота. Какова роль этих коферментов?

Данные коферменты участвуют в утилизации из крови пирувата, а именно - в его окислительном декарбоксилировании ( В1 идет на синтез тиаминпирофосфата, который присоединяет к себе ацетильный остаток пирувата после его декарбоксилирования, передавая его позже липоевой кислоте; В2 - источник ФАД, который временно принимает на себя ионы водорода после дегидрирования липоевой кислоты; РР идет на синтез НАД, которые окочательно принимают на себя водород, используемый уже в процессах тканевого дыхания на синтез АТФ).

Декарбоксилирование пирувата необходимо, потому что во-первых, он может окислиться до молочной кислоты и привести к ацидозу, а во-вторых, он сам является токсичным веществом, тормозящим деятельность нервной системы и способным привести к судорогам и прочим недомоганиям. А в ходе данной реакции он не только утилизируется, но и образует ацетил-Ко-А, используемый в ЦТК.

40(1). Хром, взаимодействуя с инсулином, способствует усвоению глюкозы в крови и проникновению ее в клетки. Дефицит хрома усугубляет инсулинорезистентность – один из основных механизмов развития сахарного диабета типа 2, тогда как дополнительный прием хрома вызывает уменьшение уровня глюкозы в крови и инсулинорезистентности. Пуровень глюкозы в крови усиливает выведение хрома из организма, приводя к снижению его уровня у пациентов, страдающих сахарным диабетом.

Цинк стимулирует синтез инсулина, входит в состав кристаллов инсулина, локализующихся в секреторных гранулах клеток островков поджелудочной железы.

Магний при сахарном диабете 2-го типа улучшает работу инсулина в усвоении сахара. Поддерживает секрецию инсулина из поджелудочной железы, снижая риск заболевания диабетом или его дальнейшего осложнения.

Витамин В1 (тиамин) играет ключевую роль в обеспечении нормального протекания энергетического метаболизма и сгорания в организме углеводов. При нарушениях углеводного обмена, наблюдаемых при сахарном диабете, потребность в этом витамине возрастает, и создаются условия для развития его дефицита. У больных сахарным диабетом типа 2 липофильный тиаминдифосфат предупреждает развитие эндотелиальной макро- и микрососудистой дисфункции и окислительного стресса после приема пищи.

Витамин B2 рибофлавин – водорастворимый витамин. Работает как кофермент в окислительно-восстановительных реакциях метаболизма углеводов.

Витамин РР (В3,никотиновая кислота) снижает уровень триглицеридов, способных провоцировать возникновение сахарного диабета. Панкреатическая липаза расщепляет эфирные связи в триглицеридах.Высокий уровень триглицеридов вызывает панкреатит-воспаление поджелудочной железы из-за многократного повышения активности липазы.

Липоевая кислота увеличивает эффективность утилизации глюкозы клетками (путем влияния на белок-транспортер глюкозы (GluT), ингибирует деградацию инсулина.

  1. Диэтиловый эфир (наркоз) расщепляется в организме с образованием ацетил-КоА. Можно ли использовать его у больных сахарным диабетом. Почему?

Диэтиловый эфир при диабете неприемлем, поскольку он стимулирует выделение катехоламинов, предрасполагающих к гипергликемии.Помимо изменения секреции инсулина, катехоламины повышают уровень сахара в крови еще по меньшей мере с помощью четырех механизмов:

1.стимулируя гликогенолиз и глюконеогенеза;

2.тормозя опосредованное инсулином поглощение глюкозы;

3.повышая липолиз;

4.стимулируя секрецию глюкагона.

  1. Как объяснить укорочение жизни гемоглобина у больных сахарным диабетом?

Происходит неферментативное гликозилирование гемоглобина. Макрофаги воспринимают его как чужеродное соединение и фагоцитируют.

  1. У больного в крови повышено содержание ПВК и лактата, снижено количество аланина, гипергликемия. Объясните биохимический механизм возникновения указанных нарушений? Какие витамины следует назначить этому больному?

Хроническая гипергликемия чаще всего бывает в случае сахарного диабета, и фактически является основной характеристикой этого заболевания.При диабете нарушается окисление пировиноградной кислоты. Пировиноградная кислота накапливается в избытке и частично переходит в молочную кислоту, содержание которой также возрастает. Накопление в крови лактата при сахарном диабете происходит при недостаточной его утилизации. Аланин — важнейший субстрат глюконеогенеза. Скорость образования аланина увеличивается отчасти за счет ускоренного трансаминирования пирувата. Следует назначить следующие витамины: В1-входит в состав кофермента, участвующего в процессе окисления пировиноградной кислоты. В12-Витамин А (ретинол). При сахарном диабете особенно важной является его антиоксидантная активность, которая приостанавливает повреждение клеток и предупреждает осложнения.Витамин В6 (пиридоксин). Оказывает положительное действие при диабетических поражениях нервной системы. Его недостаток усугубляет резистентность тканей к инсулину.Никотиновая кислота (витамин В3, PP, ниацин). Играет ощутимую роль в механизмах толерантности организма к глюкозе. Может способствовать снижению доз инсулина у пациентов с сахарным диабетом второго типа.

  1. Больным сахарным диабетом назначают ингибиторы α-гликозидаз (акарбоза, миглитион). Объясните, как повлияет лечение этими препаратами на уровень глюкозы в крови пациентов?

Ингибиторы альфа-гликозидазы (акарбоза, миглитол) угнетают ферменты, ращепляющие сложные углеводы (крахмал), тем самым уменьшают всасывание глюкозы в кишечнике. Сахара, первоначально расщепляются в кишечнике до простых сахаров при помощи ферментов. Акарбоза выполняет роль «пищевой ловушки», конкурентно и обратимо связываясь с ферментом тонкой кишки (альфа-глюкозидаза), участвующим в переваривании углеводов. А поскольку фермент оказывается занятым акарбозой, то поступающие с пищей поли- и олигосахариды не расщепляются и не всасываются. Миглитол конкурентно ингибирует альфа-глюкозидазы (сахараза, гликоамилаза, мальтаза, декстраза, панкреатическая амилаза), локализованные на щеточной кайме эпителия тонкой кишки и участвующие в конечной стадии переваривания углеводов. Замедляет расщепление ди-, олиго- и полисахаридов до глюкозы и угнетает ее абсорбцию.Следовательно,ингибиторы альфа-гликозидазы препятствуют возникновению гипергликемии.

  1. Пациент 39 лет поступил с жалобами на сильную жажду, быструю утомляемость. Потеря веса за последние 5 недель – 4 кг, несмотря на хороший аппетит и нормальную физическую нагрузку. Анализ крови показал, что концентрация глюкозы спустя 2 ч после приема пищи равна 242 мг/дл. Какое заболевание можно предположить у пациента? Что является причиной жажды? Как объяснить быструю утомляемость пациента?

Сахарный диабет. Жажда.Увеличивается содержание сахара в крови и почки не могут его фильтровать. На них усиливается нагрузка, и почки пытаются из крови получить дополнительную жидкость, необходимую для растворения накопившегося сахара.Это приводит к постоянному наполнению мочевого пузыря и наступает обезвоживание организма и чувствуется потребность выпивать больше жидкости, чтобы восстановить нарушенный водный баланс.

Слабости и утомляемость.Сахар,содержащийся в еде, поступает в кровь, где инсулин должен помочь его усвоению клетками организма, которые используют сахар для выработки жизненной энергии. При отсутствии инсулина или нарушении реакции клеток на инсулин, сахар остается в крови и не поступает в клетки. Клетки испытывают недостаток в энергии и чувствуется постоянная усталость и недомогание.

  1. Биохимические исследования крови и мочи больного сахарным диабетом I типа показали: глюкоза крови – 14 ммоль/л (250 мг/дл), глюкоза мочи – 40 г/л, ацетоацетат крови – 10 мг/дл, ацетоацетат мочи – 20 г/л. Как изменятся эти показатели при однократном введении больному средней суточной дозы инсулина? В результате активации каких процессов произойдут эти изменения?

Норма Данные

Крови- 3,33 - 5,55ммоль/л 14 ммоль/л

Мочи-0,3 - 0,5 г/л 40 г/л

ацетоацетат крови-1,3 мг/дл 10 мг/дл

ацетоацетат мочи- почти нет 20г/л

При введении суточной дозы инсулина будет отмечено снижение данных показателей.

Недостаток инсулина снижает утилизацию глюкозы и, наряду с избытком глюкагона, обусловливает усиленное образование глюкозы в печени за счёт стимуляции глюконеогенеза, гликогенолиза и ингибирования гликолиза. Повышенное образование в печени ацетоацетата превышает способность организма к его метаболизированию.При введении инсулина утилизация глюкозы повысится и образование ацетоацетата в печени понизится.

  1. Пациент с диагнозом инсулинозависимый сахарный диабет длительное время не получал инъекций инсулина. После обращения больного к врачу и тщательного обследования назначена инсулиновая терапия. Через 2 месяца определение концентрации глюкозы в крови натощак показало 85 мг/дл, уровень гликозилированного гемоглобина составил 14% (норма 5,8 – 7,2%). Каковы возможные причины высокой концентрации гликозилированного гемоглобина у больного, несмотря на проводимое лечение? Приведите примеры гликозилирования других белков. Объясните, к каким осложнениям это может привести?

Инсулиновая терапия проводилась 2 месяца, а срок жизни эритроцитов 4 месяца,именно поэтому гликозилированный гемоглобин и был выше нормы,т.к. еще не разрушился. Примеры белков-Гликозилированные белки- гемоглобин , альбумин , коллаген , белки хрусталика , липопротеиы .Высокая концентрация гликированного гемоглобина отражает риск развития патологии сердечнососудистой системы, а также гликированный гемоглобин хуже связывает кислород.

  1. У больного после длительной терапии сахарного диабета гликлазидом (секретоген инсулина) возникла гипогликемия. Объясните механизм снижения уровня глюкозы в крови пациента при лечении данным препаратом.

Уровень глюкозы при длительной терапии снизился из-за того,что гликлазид стимулирует секрецию инсулина бета-клетками поджелудочной железы. Повышает чувствительность периферических тканей к инсулину.

  1. Врач назначил больному сахарным диабетом лекарственную терапию, а также рекомендовал придерживаться определенной диеты? Какую диету рекомендовал врач и почему?

Диета №9.Цель данной диеты состоит в ограничении употребления в пищу энергетически насыщенных продуктов, в основном за счет легкоусвояемых углеводсодержащих продуктов, но без снижения употребления белковых и жирсодержащих продуктов. Ограничение также касается и употребления холестерина. Полностью исключаются из рациона сладкое и сдобное. Данные ограничения служат еще и информативной цели: узнать реакцию организма на определенную дозировку углеводов.

  1. Больным сахарным диабетом противопоказана значительная физическая нагрузка. Почему? К каким последствиям может привести несоблюдение данной рекомендации?

При отсутствии инсулина или нарушении реакции клеток на инсулин, сахар остается в крови и не поступает в клетки. Клетки испытывают недостаток в энергии ,поэтому значительная физическая нагрузка исключена.Последствия-мышечная слабость,т.к. мышцам не хватает энергии,а так же нарушение их сократимости.

  1. При опухоли бета-клеток островком Лангерганса поджелудочной железы у больной наблюдается сверхутилизация глюкозы клетками тканей, что сопровождается развитием гипогликемического состояния. Объясните возможные причины нарушений.

При опухоли бета-клеток островков Лангерганса происходит усиленное выделение инсулина,из-за этого происходит сверхутилизация глюкозы.

  1. У пациентов, страдающих хроническим алкоголизмом, наряду с другими нарушениями наблюдаются гипогликемия и лактацидоз. Объясните причины снижения уровня глюкозы и повышения концентрации лактата в крови при алкоголизме.

Метаболизм этанола в печени катализируется алкогольдегидрогеназой. Кофактором этого фермента служит НАД — вещество, необходимое для глюконеогенеза. Прием этанола приводит к быстрому расходованию НАД и резкому торможению глюконеогенеза в печени. Алкогольная гипогликемия возникает при истощении запасов гликогена,когда для поддержания нормогликемии особенно необходим глюконеогенез. Алкоголь, своим воздействием, активно атрофирует поджелудочную железу, вследствие чего понижается ее работоспособность.Недостаток инсулина ингибирует пируватдегидрогеназу, катализирующую распад пировиноградной кислоты до конечных продуктов, сопровождающийся усиленным превращением пирувата в лактат.

  1. Бригада скорой помощи привезла в больницу человека с острой алкогольной интоксикацией. Для оказания помощи ему ввели раствор глюкозы и сукцината. Аргументируйте целесообразность проведения этих мероприятий.

Алкоголь в печени превращается в ацетальдегид. Раствор сукцината ускоряет процесс превращения ацетальдегида в уксусную кислоту. При алкогольной детоксикации нарушается выработка трех ферментов цикла трикарбоновых кислот (синтетазы цитрата, изоцитратдегидрогеназы и комплекса оксоглутаратдегидрогеназы) вплоть до их полной блокировки.Начинает накапливаться пируват (конечный продукт гликолиза) и избыток NADH заставляет лактатдегидрогеназу синтезировать лактат из пирувата, чтобы восполнить NAD+ и поддержать жизнь. Таким образом, пируват изымается из других процессов, таких как глюконеогенез, что лишает печень возможности компенсировать падение уровня глюкозы и из-за этого и вводят раствор глюкозы.

  1. В больницу доставлен человек без сознания с признаками алкогольного отравления. При лабораторном исследовании крови получены следующие данные: алкоголь – 320 мг/дл (норма – 5 мг/дл), глюкоза – 50 мг/дл, лактат – 2 ммоль/л (норма – 1 ммоль/л). Назовите причины изменения концентрации глюкозы, лактата.

Лактат повышен т .к. При алкогольной детоксикации нарушается выработка трех ферментов цикла трикарбоновых кислот (синтетазы цитрата, изоцитратдегидрогеназы и комплекса оксоглутаратдегидрогеназы) вплоть до их полной блокировки.Начинает накапливаться пируват (конечный продукт гликолиза) и избыток NADH заставляет лактатдегидрогеназу синтезировать лактат из пирувата, чтобы восполнить NAD+ и поддержать жизнь.Алкоголь подавляет глюконеогенез печени из-за того,что пируват изымается из из данного процесса и развивается гипогликемия,поэтому вводят раствор глюкозы.

  1. Пульпа зуба, заполняющая область коронки и корневой канал зуба, содержит кровеносные сосуды и нервы. В процессе минерализации поступление кислорода в пульпу увеличивается и ускоряются процессы, обеспечивающие синтез АТФ, цитрата и СО2 , играющих важную роль в метаболизме тканей зуба. Причем АТФ является не только источником энергии, но и донором Н3РО4 для формирования гидроксиапатитов – минерального компонента кости. Объясните роль катаболизма глюкозы в трофической функции пульпы.

  2. Для предотвращения развития кариеса стоматологи советуют в продуктах питания сахарозу заменять неуглеводными подсластителями (сахарин, ксилит, аспартам). Обоснуйте справедливость такой рекомендации.

studfiles.net