|
Уважаемый podrez
Приводим фрагмент обзора проф. Аметова А.С. из отечественного эндокринологического журнала, где переведен на русский язык и обобщены сведения из англоязычных журналов об УСТРОЙСТВЕ И ПРИНЦИПАХ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ "ВНУТРЕННЕГО ГЛЮКОМЕТРА" В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА. Мы рады, что во вне врачебной среде существуют люди интересующиеся физиологией и патофизиологией человека. Надеемся, что Ваша любознательность частично будет удовлетворена.
Далее фрагмент текста:
Основным источником глюкозы для организма служит пища. В норме примерно на 50% наш ежедневный рацион состоит из углеводов, преимущественно из полисахаридов (крахмала). Сложные углеводы без предварительной обработки не могут являться источником энергии для клеток. Под действием специфических ферментов (гидролаз), вырабатываемых слюнными железами, поджелудочной железой и тонкой кишкой, полисахариды расщепляются на моносахариды (глюкоза, фруктоза, галактоза). При этом глюкозы образуется больше, чем других моносахаридов, и именно она является универсальным источником энергии для клеток.
Прежде чем глюкоза будет использована клетками тканей, она должна проникнуть через мембраны клеток (двойной слой липидов с включенными белками) в цитоплазму. Однако глюкоза не может свободно диффундировать через порыв клеточных мембранах, так как максимальная молекулярная масса частиц для этого не должна превышать 100, в то время как у глюкозы она равна 180. В данном случае транспорт осуществляется путем облегченной диффузии при участии белков-переносчиков (GLUT). Последние пронизывают клеточные мембраны и могут связываться с молекулой глюкозы, обеспечивая ее транспорт внутрь клетки.
Глюкозные транспортеры (GLUT) обнаружены во всех тканях. На сегодняшний день в организме человека подтверждена экспрессия 14 белков GLUT. Наиболее изучены первые 5:
· GLUT-1 - в компонентах гематоэнцефалического барьера, почках, эндотелиальных клетках, эритроцитахи во многих других органах;
· GLUT-2 - преимущественно в печени, β-клетках поджелудочной железы;
· GLUT-3 - во многих тканях, включая мозг, плаценту, почки. Обладает большим, чем GLUT-1, сродством к глюкозе;
· GLUT-4 - в мышцах (скелетной, сердечной), жировой ткани;
· GLUT-5 - в большом количестве в клетках тонкой кишки.
Глюкозные транспортеры в зависимости от типа могут находиться преимущественно как в плазматической мембране, так и в составе везикул цитоплазмы. Трансмембранный перенос глюкозы происходит только в том случае, когда GLUT находятся в плазматической мембране. Встраивание GLUT в мембрану из цитозольных везикул происходит под действием инсулина. При снижении концентрации инсулина в крови эти GLUT снова перемещаются в цитоплазму. Ткани, в которых GLUT без инсулина почти полностью находятся в цитоплазме клеток (GLUT-4 и в гораздо меньшей мере GLUT-1), оказываются инсулинзависимыми (мышцы, жировая ткань), а ткани, в которых GLUT преимущественно находятся в плазматической мембране, - инсулиннезависимыми (головной мозг и нервные волокна, сетчатка, почки и надпочечники, эндотелий сосудов, эритроциты).
Из просвета кишечника непосредственно в энтероциты глюкоза проникает активным транспортом при помощи натрий-глюкозного транспортера.
Рост концентрации глюкозы в крови во время приема пищи распознается специализированными β-клетками островковЛангерганса поджелудочной железы, что приводит к секреции инсулина. Захват глюкозы β-клетками опосредован вспомогательным переносчиком GLUT-2. Здесь β-клетки выступают в роли глюкометров, оснащенных системой принятия решений.
Глюкозостимулированная (болюсная) секреция инсулина носит двухфазный характер:
· I фаза (быстрая или ранняя) продолжительностью2-3 мин заключается в выбросе в кровь пула немедленного реагирования (гранул инсулина, расположенных ближе всего к мембране β-клетки). Обеспечивает подавление секреции α-клетками поджелудочной железы антагониста инсулина - глюкагона и продукции глюкозы печенью непосредственно после приема пищи, что препятствует чрезмерному повышению постпрандиальной гликемии (через 2 ч после приема пищи);
· II фаза (медленная) длится 25-30 мин. Здесь используется резервный пул инсулина.
На глюкозостимулированную секрецию инсулина оказывают влияние (усиливающее или подавляющее) разнообразные модуляторы.
Усиливают секрецию инсулина гормоны желудочно-кишечного тракта: холецистокинин, гастрин, секретин, глюкагоноподобный пептид 1 (ГПП-1). Последний потенцирует высвобождение инсулина посредством так называемого инкретинового эффекта. Этот эффект описывает наблюдение, согласно которому традиционный пероральный прием пищи сопровождается большей секрецией инсулина, чем внутривенное введение глюкозы. Разница достигает 50%.
Свободные жирные кислоты (СЖК) не только стимулируют секрецию инкретинов, но и могут оказывать прямое модулирующее влияние на высвобождение инсулина: длинноцепочечные СЖК усиливают секрецию инсулина, короткоцепочечные СЖК ингибируют ее.
Подавляющее действие на секрецию инсулина оказывают соматостатин, панкреостатин, амилин.
После стыковки с его рецептором на мышечной и жировой ткани инсулин обеспечивает инсулинзависимое поглощение глюкозы этими тканями и, следовательно, снижает уровень глюкозы в крови путем удаления экзогенной глюкозы из кровотока. Сахароснижающий эффект инсулина заключается именно в обеспечении поступления глюкозы внутрь клетки через открывающиеся мембраны. Кроме того, инсулин способствует гликогенезу (образованию энергетического резерва: гликогена в печени и мышцах), липогенезу (образованию жировой ткани) и включению аминокислот в белки.
С одной стороны, взаимодействие инсулина с жировой и мышечной тканями в целом сводится к инсулинзависимому поглощению глюкозы через GLUT-4 . С другой стороны, адипокины и миокины, секретируемые жировой и мышечной тканями, модулируют высвобождение инсулина. Как часть так называемой адипоинсулярной оси , лептин, самый известный адипокин, в основном действует на свои рецепторы в дугообразном ядре гипоталамуса, подавляя прием пищи и контролируя гомеостаз. Однако экспрессия мРНК рецептора лептина (Ob-R) также наблюдалась в островках поджелудочной железы , и его стимуляция вызывала снижение секреции инсулина . Кроме того, было показано, что лептин подавляет экспрессию генов инсулина . И наоборот, инсулин усиливает секрецию лептина . Аналогичным образом инсулин модулирует экспрессию адипонектина, другого хорошо известного адипокина, концентрацию его рецепторов в жировой и мышечной ткани, а также его секрецию . Адипонектин не только участвует в метаболизме глюкозы и жирных кислот, но также предотвращает апоптозβ-клеток и индуцирует экспрессию гена инсулина . Было также показано, что другие адипокины, такие как оментин и резистин , непосредственно взаимодействуют с инсулином, тогда как ретинол-связывающий белок 4, фактор некроза опухоли α (ФНОα) связаны с инсулином лишь косвенно . Помимо секреции адипокинов адипоцитами, миоциты выделяют цитокины, которые называются миокинами. Фактор ростафибробластов-21 (ФРФ-21) является широко экспрессируемым белком, участвующим в регуляции метаболизма углеводов и жирных кислот, и вполне может быть рассмотрен как миокин . ФРФ-21 регулирует секрецию инсулина через сигнальный путь фосфатидилинозитол-3-киназы . Интерлейкин-6(ИЛ-6), являющийся одновременно адипокином и миокином , контролирует экспрессию мРНК проглюкагона, а также секрецию глюкагона, увеличивает пролиферацию α-клеток и массу островков, одновременно защищая поджелудочную железу от апоптоза, вызванного метаболическим стрессом . Кроме того, ИЛ-6 увеличивает продукцию ГПП-1, тем самым опосредованно стимулирует секрецию инсулина.
Тот факт, что не все ткани для обеспечения глюкозой нуждаются в инсулине, не случаен. При недостатке глюкозы выработка инсулина снижается, что в ситуации абсолютной инсулиновой зависимости всех тканей привело бы к резкому энергетическому дефициту и гибели организма. Энергоснабжение мозга всегда находится в приоритете. В мозге нет депо глюкозы, поэтому ее поступление из крови должно быть равномерным и постоянным. В условиях дефицита энергии все другие органы переходят в режим экономии (при голодании глюкоза не используется мышечными и жировыми клетками).
В мозге находятся 4 типа переносчиков глюкозы (GLUT 1-4). GLUT-1 - основной переносчик, который забирает глюкозу с люминальной мембраны капилляров гематоэнцефалического барьера. Когда концентрация глюкозы в крови снижается, в качестве компенсаторной реакции возрастает экспрессияGLUT-1 в эпителиальных клетках гематоэнцефалического барьера. Однако при росте концентрации глюкозы в крови экспрессия GLUT-1 остается прежней. Эволюционно мозг незащищен от избытка энергетических субстратов, поскольку ранее голод представлял собой более значимую угрозу, чем переедание.
GLUT-2 экспрессируется в астроидах гипоталамуса, в эпендимальных клетках глии, таницитах и в некоторых нейронах. GLUT-2 помогает GLUT-1 и усиливает аппетит.
В отличие от GLUT-2, GLUT-3 присутствует в активно работающих нейронах, которым необходимо быстро поглотить большое количество глюкозы.
В области гипоталамуса, коры головного мозга, мозжечка и гиппокампа у людей широко представлены инсулиновые рецепторы, а также обнаружен чувствительный к инсулину переносчик GLUT-4. Было показано, что поражения в различных областях мозга влияют на секрецию гормонов поджелудочной железы. Разрушение вентромедиального гипоталамуса приводит не только к гиперсекреции инсулина из-за потери опосредованного ингибирующего воздействия на β-клетки поджелудочной железы, но и к более высоким уровням глюкагона . Секреция глюкагона также может модулироваться нейротрофическим фактором гипоталамуса, в то время как меланокортиновая система напрямую снижает базальный уровень инсулина, стимулируя симпатические нервные волокна с помощью α-адренорецепторов . Действуя через α-адренорецепторы, норэпинефрин также ингибирует секрецию инсулина, что является важным аспектом ответа "борьбы или бегства". Нейротрансмиттернейропептид Y (НП Y), который в основном экспрессируется в симпатических нервных волокнах вегетативной нервной системы, также подавляет высвобождение инсулина , а потеря ингибирующего действия НП Y приводит к повышению базальной и глюкозостимулированной секреции инсулина, а также к увеличению массы островка.
Особое внимание обращает на себя высвобождение инсулина в так называемую цефальную фазу, которая представляет собой условный рефлекс повышенной секреции инсулина даже при отсутствии питательных веществ (глюкозы) в качестве пускового триггера, например, в ожидании приема пищи, чтобы подготовить организм к адекватному реагированию на поступление питательных веществ . Кроме того, реакция инсулина в цефальной фазе имеет ключевое значение для обеспечения нормального постпрандиального управления глюкозой. Было обнаружено, что нейронный механизм, лежащий в основе реакции инсулина в цефальной фазе, включает холинергический и нехолинергические процессы, а также дорсальный вагальный комплекс, расположенный в продолговатом мозге . И наоборот, инсулин, высвобождаемый в ответ на прием пищи, поступает в мозг через гематоэнцефалический барьер, снижая потребление пищи путем стимуляции секреции проопиомеланокортина гипоталамусом .
Астроциты и нейроны находятся в тесной кооперации, что позволяет им эффективно "перерабатывать глюкозу". Астроциты первыми захватывают глюкозу, которую им поставляетGLUT-1. Транспорт астроцитами нейротрансмиттеров и глюкозы определяет состав экстрацеллюлярной жидкости, омывающей нейроны. Подчеркиваем, что глюкоза необходима не только для обеспечения энергетических потребностей мозга, но и для синтеза нейромедиаторов: глицина, глутаминовой кислоты и γ-аминомасляной кислоты .
Таким образом, головной мозг является не только основным потребителем глюкозы, но и регулятором ее гомеостаза.
Между приемами пищи и во время сна возникает тенденция к снижению глюкозы крови, что приводит к активации α-клеток поджелудочной железы и секреции глюкагона, стимулирующего распад гликогена печени (гликогенолиз). В это время сохраняется лишь слабая базальная (фоновая) секреция инсулина, которая обеспечивает поступление глюкозы в клетки из распадающегося гликогена печени. Запасы гликогена в организме невелики. Как правило, их хватает примерно на 24 ч. Стоит отметить, что гликоген мышц используется только как источник энергии для собственных нужд. Параллельно под действием глюкагона запускается образование глюкозы в печени и почках из белков и жиров (глюконеогенез) с постепенно увеличивающейся скоростью, и после 48 ч практически вся циркулирующая глюкоза является результатом глюконеогенеза . Жиры распадаются до глицерола и жирных кислот, последние в свою очередь окисляются до кетонов. Кетоны могут быть использованы головным мозгом в качестве альтернативного источника энергии.
Полные тексты обзоров легко найти в интернете.
К сожалению, упрощать приведенный текст было бы слишком трудоёмко.
С уважением,
А. Романовский, дежурный врач.
|
Вход
Регистрация
FAQ
Поиск
