Главная страница » Гормоны » Глюкоза и инсулин

Глюкоза и инсулин

глюкоза

Глюкоза, манноза и лейцин – мощные стимуляторы синтеза проинсулина и секреции инсулина. Однако пороговая концентрация глюкозы, необходимая для стимуляции синтеза проинсулина, примерно вдвое меньше той, которая требуется для стимуляции его секреции (4-6 ммоль)

Глюкоза, манноза и лейцин – мощные стимуляторы синтеза проинсулина и секреции инсулина. Однако пороговая концентрация глюкозы, необходимая для стимуляции синтеза проинсулина, примерно вдвое меньше той, которая требуется для стимуляции его секреции (4-6 ммоль).

Синтез инсулина

К другим стимуляторам синтеза инсулина относятся гормон роста, а также глюкагон (и близкие к нему гормоны), которые повышают уровень цАМФ. Глюкагон или дб-цАМФ стимулируют синтез проинсулина только в присутствии глюкозы. В то же время синтез проинсулина ингибируется адреналином (который снижает как уровень, так и эффект цАМФ в секретирующих клетках) и производными сульфонилмочевины, усиливающими секрецию инсулина по крайней мере в первую фазу ответной реакции на глюкозу.  Механизмы, посредством которых глюкоза стимулирует (а цАМФ облегчает) транскрипцию гена проинсулина, неизвестны. Можно сказать лишь, что для проявления эффекта глюкоза должна метаболизироваться (действительно, некоторые промежуточные метаболиты глюкозы также стимулируют синтез проинсулина, хотя и слабее, чем сама глюкоза).  Постоянный (высокий или низкий) уровень синтеза проинсулина может сохраняться довольно долго (дни и недели). Это связано либо с увеличением, либо с уменьшением количества бета-клеток. Синтез проинсулина заметно снижается при голодании или низком содержании углеводов и высоком содержании жиров в пище; он увеличивается при потреблении пищи с высоким содержанием углеводов, экспериментальном и клиническом ожирении, беременности и в условиях хронического избытка гормона роста. Увеличение синтеза проинсулина при беременности обусловлено, возможно, повышенным потреблением пищи (включая углеводы) или высоким уровнем плацентарного гормона роста, что может вызвать гипергликемию и глюкозурию.

Секреция инсулина имеет следующие особенности:

1) в первые 2-5 мин после стимуляции глюкозой отмечается резкое повышение секреции гормона; 2) при длительной стимуляции глюкозой концентрация инсулина в увеличивается постепенно. При этом первая фаза секреции не требует синтеза белка, однако более длительная вторая фаза со временем становится все более зависимой от белкового синтеза.  Протекание секреторной реакции в две фазы предполагает, что в клетке существуют легко и трудно мобилизуемый пулы инсулина. По-видимому, некоторые гранулы располагаются в ожидании секреции непосредственно у плазматической мембраны, тогда как другие должны еще переместиться из глубины клетки, а третьи содержат только что синтезированный гормон. В любом случае ответная секреторная реакция клетки на действие глюкозы, в том числе и в культуре, протекает в две фазы.

Сопряжение между стимулом и секрецией инсулина в бета-клетке

Несмотря на многочисленные эксперименты, механизмы действия глюкозы на секрецию инсулина изучены недостаточно.  Клетка является сенсором глюкозы точно так же, как термостат – сенсором тепла. Когда температура в помещении растет, включается кондиционер, снижающий ее. Когда в крови увеличивается концентрация глюкозы, секретируется инсулин, чтобы восстановить ее исходную равновесную концентрацию. Одно время некоторые исследователи считали, что основной датчик, регистрирующий уровень глюкозы, локализован в плазматической мембране. Однако в настоящее время большинство ученых считает, что прежде, чем вызвать секрецию инсулина, глюкоза (или манноза) в клетке должна окислиться. Долгие поиски конкретного промежуточного метаболита глюкозы, активирующего секрецию инсулина, привели к созданию множества гипотез, но не установили истину. Каждая из этих гипотез в чем-то может быть правомерной.

Гипотеза №1: стимулятор секреции инсулина – фосфоенолпируват

Метаболизм глюкозы в клетке протекает своеобразно: подобно клетке печени, бета-клетка содержит высокоспецифичную глюкокиназу и менее специфичную (и меньшей мощности) гексокиназу. Из-за отсутствия фруктозо-l,6-бисфосфатазы глюконеогенез в клетке невозможен. Однако поскольку она содержит фосфоенолпируваткарбоксикиназу (ФЕП-КК), то при окислении глюкозы по гликолитическому пути Эмбдена-Мейерргофа в бета-клетке накапливается большое количество фосфоенолпирувата. По-видимому, он в качестве сигнала принимает участие в механизме стимуляции секреции инсулина.

Гипотеза №2: стимулятор секреции инсулина – сдвиг окислительно-восстановительного потенциала

Помимо фосфоенолпирувата, найдено еще несколько потенциальных сигналов, генерируемых при окислении глюкозы. К ним относятся сдвиг окислительно-восстановительного потенциала (возрастание отношения НАД (Ф).Н : НАД (Ф), увеличение доступности АТФ и смещение рН в кислую сторону. Имеются веские доказательства возможной роли каждого из этих факторов в секреции инсулина, происходящей под действием глюкозы.

Гипотеза №3: стимуляторы секреции инсулина – ионы Са2+

Некоторые реакции или их сочетания, связанные с окислением глюкозы в клетке, приводят и к активации аденилатциклазы, вызывая увеличение уровня цАМФ; повышают концентрацию ионов Са2+ в цитозоле и активируют кругооборот полифосфатидилинозитола с образованием инозитолполифосфатов и диацилглицерола. Имеются надежные доказательства участия кальмодулина в секреции инсулина, а для перемещения гранул необходимы как агрегация тубулина в микротрубочки, так и сокращение микрофиламентов. Активация системы фосфатиидилинозитола-4,5-бисфосфата в этом случае – реакция уникальная, поскольку она обусловливается окислением глюкозы, а не (как обычно) привычными изменениями плазматической мембраны. (Такие изменения имеют место, но под действием другого стимулятора секреции инсулина – ацетилхолина, который через мембранный рецептор тоже активирует кругооборот фосфатидилинозитола-4,5-бисфосфата). Далее цАМФ, кальмодулин и протеинкиназа С должны принимать участие в фосфорилировании многих регуляторных белков и приводить к повышению [Са2+]ц и экзоцитозу. До сих пор среди субстратов фосфорилирования удалось идентифицировать только тубулин (фосфорилирование способствует его агрегации в микротрубочки), связанный с микротрубочками белок и миозинкиназу (необходимую для сокращения микрофиламентов). Вероятно, ионы Са2+ оказывают и прямые эффекты, т. е. не опосредованные кальмодулином.

Фруктоза подкрепляет стимулирующий секрецию инсулина сигнал глюкозы

Значительное количество глюкозы (до 25 % от максимального) может окисляться в бета-клетке, не вызывая стимуляции секреции инсулина. Только после превышения этого порога наблюдается резкое увеличение секреции гормона. Именно поэтому фруктоза, которая фосфорилируется гексокиназой так медленно, что не достигается этот порог скорости окисления, сама по себе не стимулирует секрецию инсулина. Однако фруктоза может подкреплять глюкозный сигнал, так как действие ее метаболитов, изменений окислительно-восстановительного потенциала, уровня АТФ и др., возникающее с подпороговой скоростью, суммируется с эффектами глюкозы.

One Response so far.

  1. Яна Соловьева:

    Исследователи прозвали их лечение «сахарная губки.» Это вводил лектин-полимер с покрытием везикула, которые sopped и связана глюкозой, когда уровни глюкозы были высокими, и выпустил сахар, когда его концентрация была низкой в ​​ходе лабораторных испытаний. Они также проверили губку у мышей с диабетом типа I, и в течение двух дней, они увидели, противодиабетические эффекты. Исследователи говорят, что губка может служить один день в качестве лечения либо типа I или диабет типа II.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Подпишитесь на новости сайта

Введите Ваш E-mail:

Архив статей