Метаболические сдвиги в организме, происходящие вследствие сахарного диабета

Информация - Биология

Другие материалы по предмету Биология

Для того чтобы скачать эту работу.
1. Подтвердите что Вы не робот:
2. И нажмите на эту кнопку.
закрыть



 

Люди впервые получили инсулин в 1921 году из поджелудочной железы

собак Бантинг и Бест приготовили экстракт. В кристаллическом виде в

1926 году Sanger определил аминокислотный состав инсулина - первого

белка, последовательность которого была полностью расшифрована. В

1965 году Katsogonnis сумел осуществить химический синтез инсулина. В

1969 году с помощью методик ретгенодифракции была определена трех-

мерная структура инсулина. Steiner в 1967 году обнаружил проинсулин -

биологический предшественник инсулина более крупного размера. Проин-

сулин синтезируется на рибосомах грубой эндоплазматической сети. Про-

инсулин состоит из трех пептидных цепей (А, В и С). А- и В- цепочки сое-

динены дисульфидными мостиками, С - пептид связывает А - и В - цепи.

Молекулярный вес проинсулина 900 дальтон. Синтезированный проинсу-

лин поступает в аппарат Гольджи, где под влиянием протеолитических

ферментов расщепляется на молекулы С - пептиды с молекулярным ве-

сом 3000 и молекулы инсулина с молекулярным весом 6000. А - цепь инсу-

лина состоит из 21 аминокислотного остатка, В - цепь - из 30, а С - пептид

из 27-33. Из аппарата Гольджи (пластинчатный комплекс) инсулин, С - пептид и частино проинсулин поступают в везикулы, где первый связыва-

ется с цинком и депонируется в кристаллическом состоянии. Под влияни-

ем различных стимулов везикулы продвигаются к цитоплазматической

мембране и путем эмиоцитоза освобождают инсулин в растворенном виде

в прекапиллярные пространства (Старкова Н.Т., 1991). Среди различных

факторов, способных стимулировать секрецию инсулина, наиболее важ-

ным с физиологической точки зрения является глюкоза. Это находит свое

отражение в том, что ежемоментные колебания уровня инсулина в плазме

повторяют колебания содержания глюкозы в ней.

Существуют две альтернативные теории, одна из которых исходит из роли

метаболизма глюкоза в островковых клетках, а другая - из взаимодейстия

молекул глюкозы с мембранным рецептором - глюкорецептором. В пользу метаболической теории свидетельствуют следующие наблюдения:

  1. метаболизируемые сахара (гексозы или триозы) являются более мощ-

ными стимуляторами секреции инсулина, чем неметаболизируемые угле-

воды (моннозы); 2) глюкоза увеличивает концентрацию интермедиатов

гликолеза в островковых клетках; 3) вещества угнетающие метаболизм

глюкозы (манногептулоза и 2-дезоксиглюкоза), припятствуют секретеции

инсулина.

С другой стороны, имеются наблюдения, результаты которых свидетель-

ствуют в пользу существования механизма распознавания глюкозы за

счет активации ею мембранного рецептора (глюкорецептор), в следствие

чего, запускается процесс высвобождения инсулина (Zawalich W.S., 1979). В механизме, с помощью которого гликолиз стимулирует секрецию

инсулина может принимать участие увеличения в клетке уровня НАД * Н

и НАДФ * Н, равно как и концентрации Н + (Molaise W.J. et all, 1979).

Характерной особенностью реакции инсулина на глюкозу является ее двухфазность. Начальный быстрый всплеск секреции начинается в пре-

делах 1 мин. после введения глюкозы, достигает максимума в пределах

2 мин. и снижается в последующие 3-5 мин. Вторая фаза, начинается спус-

тя 5-10 мин. после начала инфузии глюкозы и продолжается в течение по-

следующего часа. В опытах на перфузируемой поджелудочной железе ин-

гибитор синтеза белка пуромицин ослабляет действие второй фазы, но не

влияет на раннюю фазу секреции инсулина. Эти данные позволили пред-

положить, что в В - клетке содержится два пула инсулина (Polte D.H. et all

1969).

Кроме глюкозы, стимулирующим влиянием на освобождение и сек-

рецию инсулина обладают аминокислоты (аргинин, лейцин), глюкогон,

гастрин, секретин, панкреозимин, желудочной ингибиторной полипептид,

нейротензин, бомбезин, сульфаниламидные препараты, В - адреностиму-

ляторы, глюкокортикоиды, соматотропный гормон, адренокортекотроп-

ный гормон. Подавляют секрецию и освобождение инсулина гипоглике-

мия, соматостатин никотиновая кислота, диазоксид, А - адреностимуля-

ция, фепитоин, фенотиазины.

Инсулин в крови находится в свободном (иммуннореактивный ин-

сулин; ИРИ) и связанном состоянии. Деградация инсулина происходит в

печени (до 80%), почках и жировой ткани под влиянием глютатионтран-

сферазы и глютатионредуктазы (в печени), инсулиназы (в почках), проте-

олитических ферментов (в жировой ткани). Проинсулин и С - пептид так-

же подвергаются деградации в печени, но значительно медленнее.

Инсулин является анаболическим гармоном, усиливающим синтез

углеводов, белков, нуклеиновых кислот и жира (Старкова Н.Т., 1991). Осуществляет утилизацию, метаболизм и кладирование поступающих

в организм пищевых веществ. Он также участвует в процессах роста и

дифференциации тканей. Ниже представлены основные биологические

эффекты инсулина:

 

Углеводный обмен.

 

  1. Увеличение утилизации глюкозы мышцами и жировой тканью.
  2. Увеличение синтеза гликогена печенью и мышцами.
  3. Повышение фосфорилированной глюкозы.
  4. Усиление гликолиза.
  5. Уменьшение глюконеогинеза.
  6. Уменьшение гликогенолиза.

 

Жировой обмен.

 

  1. Повышение липогинеза.
  2. Повышение активности липопротеиновой липазы.
  3. Увеличение синтеза жирных кислот.
  4. Увеличение образования глицерофосфата.
  5. Увеличение этерификации жирных кислот в триглицериды.
  6. Уменьшение липолиза.
  7. Уменьшение кетогинеза.

Белковый обмен.

 

  1. Увеличение анаболизма белка.
  2. Увеличение поглощения аминокислот.
  3. Увеличение синтеза белка.
  4. Уменьшение катаболизма белка.

 

Обмен нуклеиновых кислот.

 

  1. Увеличение синтеза нуклеиновых кислот.
  2. Увеличение синтеза РНК.
  3. Увеличение синтеза ДНК (Балаболкин М.И., 1994).

 

Период биологической полужизни инсулина находится в пределах 4-5 мин.

Основным местом разрушения инсулина является печень, которая извле-

кает 40-60% гормона из крови за 1 пассаж. Как отмечалось, после связы-

вания с рецепторами инсулин подвергается интернализации в печени и

локализуется в лизосомах - месте средоточения в клетке разнообразных

ферментов разрушения. Обнаружены по меньшей мере 2 фермента с инсу-

линдеградирующей активностью. Одним из них является глутотион -

инсулинтрансгидрогеназа - восстанавливающий фермент, который рас-

щепляет дисульфидный связи, высвобождая интактные А - и В - цепи.

Идентифицированы также протеазы, инактивирующие инсулин, расщеп-

ляя пептидные связи (Duckworth W.C. et all, 1980).

В почках происходит распад 15-20% инсулина. Почечный клиренс инсу-

лина привлекает скорость клубочковой фильтрации, что указывает на

элиминацию гормона из крови не только за счет фильтрации, но и за счет

канальцевых механизмов. У больных с недостаточностью почек поглоще-

ние инсулина в почках может снижаться до 9% (Rabkin R. et all, 1970).

А - клетки синтезирует глюкагон. В островках поджелудочной желе-зы человека они распределяются по всей площади островка. Хотя А - клетки островка поджелудочной железы были описаны M.A.Lane еще в

1907 году, но только в 1962 G.Baum и Coubi с помощью прямой флюорес-

ценции установили, что глюкагон секретируется именно этими клетками.

S.H.Stoub с соавторами (1955) получили кристаллическую форму глюкаго-

на, W.W.Bromer с соав. (1957) определили последовательность аминокис-

лотных остатков в молекуле глюкагона свиньи. Оказалось, что молекула

представляет собой полипептидную цепь, состоящую из 29 аминокислот-

ных остатков, в которой N - концевой аминокислотой является гистигин,

а C - концевой треонин. Молекулярная масса глюкагона 3485, изоэлектри-

ческая точка 6,2 (Балаболкин М.И., 1994). В отличии от инсулина глюка-

гон сохраняет одну и ту же аминокислотную последовательность у всех изученных видов млекопитающих.

Местом биосинтеза глюкагона являются А - клетки островков Лангерган-

са. В самих островковых клетках синтез глюкагона проходит вначале стадию образования более крупного предшественника (проглюкагона),

молекулярная м