Углеводный обмен веществ. Инсулин

1.

2.

Глюкоза.
Транспорт глюкозы.
Инсулин.
Инсулинорезистентность.

3.

Глюкоза – моносахарид, шестиатомный (гексозный) сахар с
молекулярной формулой C 6Н 12O 6 . Это один из основных
источников энергии у человека. Входит в состав дисахаридов
(мальтозы, лактозы и сахарозы) и полисахаридов (гликогена,
целлюлозы, крахмала), которые расщепляются в нашем теле до
глюкозы и фруктозы. Эффективно используется различными
типами наших клеток.
Глюкоза играет центральную роль в обмене веществ и клеточном
гомеостазе. Большинство клеток тела зависят от непрерывного
питания глюкозой, снабжающей их энергией в виде молекул АТФ.
Концентрация в крови строго контролируется и должна
находиться в диапазоне 3,9-5 ммоль/л.

4.

Чтобы клетка усвоила глюкозу, ей нужно преодолеть неполярную
матрицу липидного бислоя клеточной мембраны. Будучи
высокополярной молекулой, глюкоза не может этого сделать
простой диффузией. Поэтому за доставку глюкозы и других сахаров
отвечают специальные мембранные белки «ГЛЮТ» – глюкозные
транспортёры (Glucose transporter, GLUT).
Всего изучено 14 изоформ белковых переносчиков сахаров
вместе с кодирующими их генами. Каждый ГЛЮТ содержит 12
пересекающих клеточную мембрану спиралей и проникает через
липидный бислой плазматической мембраны.

5.

Перенос моносахаридов в энтероциты.
(а) Активный транспорт глюкозы через натрий зависимый
транспортер глюкозы SGLT .
(б) Транспорт глюкозы и галактозы в клетку с помощью ГЛЮТ 2 на
фоне повышения уровня глюкозы;
(c) Фруктоза, поступающая в энтероцит через белковый
транспортёр ГЛЮТ 5 и покидающая клетку через ГЛЮТ 2.

6.

На изображении предыдущего слайда видно, как гидрофильные
участки ГЛЮТ выступают во внеклеточную и цитоплазматическую
среду. А гидрофобные области пересекают мембрану рядом с
липидной матрицей. Это позволяет перенести глюкозу внутрь
клетки.
Все клетки используют как минимум одну изоформу ГЛЮТ на
своих мембранах. Каждая изоформа различается биохимическими
свойствами и способствует утилизации глюкозы в соответствии с
меняющимися физиологическими условиями.

7.

Транспортер
глюкозы
Субстрат
Экспрессия
ГЛЮТ1
Глюкоза, галактоза,
манноза,глюкозамин
Эритроциты, ЦНС, гематоэнцефалический барьер,
зародышевые ткани
ГЛЮТ2
Глюкоза, галактоза,
фруктоза,манноза,
глюкозамин
Печень, В-клетки
поджелудочной железы,почки,
тонкий кишечник
ГЛЮТ3
Глюкоза, галактоза,
манноза, ксилоза,
дегидроаскорбиновая
кислота
Нейроны мозга, сперматозоиды,
плацента
ГЛЮТ4
Глюкоза, глюкозамин,
дегидроаскорбиновая
кислота
Мышцы, сердце, жировые клетки
ГЛЮТ5
Фруктоза
Кишечник, почки, мозг,
скелетные мышцы, жир

8.

ГЛЮТ 4 – единственный инсулинозависимый глюкозный транспортер, с
помощью которого инсулин регулирует клеточное поглощение глюкозы
в мышцах и жировой ткани. Печень, почки, эритроциты и мозг НЕ
экспрессируют ГЛЮТ 4 и могут поглощать глюкозу независимо от
инсулина.
Инсулин и ГЛЮТ 4 позволяют поглощать глюкозу мышцами и жировой
тканью после употребления углеводов. Когда уровень глюкозы в крови
растёт, инсулин высвобождается В-клетками поджелудочной железы в
кровоток, где он связывается со специфическими рецепторами
инсулина на клеточных мембранах.
ГЛЮТ 4 хранится во внутриклеточных белковых пузырьках (везикулах).
Связывание инсулина с рецептором стимулирует ГЛЮТ 4
транслоцироваться на поверхность клетки, где ГЛЮТ закрепляется на
мембране, а затем сливается с ней, открывая дорогу переносу глюкозы
в клетку.
Как только стимуляция инсулина прекращается, ГЛЮТ 4
отпочковывается от мембраны и возвращается во внутриклеточные
пузырьки.

9.

Основной анаболический гормон, секретируемый В-клетками
поджелудочной железы.
Функции:
● снижает уровень глюкозы в крови;
● взаимодействует с рецепторами на клеточных мембранах и
переносит глюкозу внутрь клетки;
● стимулирует поглощение глюкозы, аминокислот и липидов
для хранения их в мышцах и жировой ткани;
● стимулирует выработку жирных кислот, используя избыток
глюкозы и фруктозы для сборки триацилглицерина для
хранения энергии в клетках;
● ингибирует липолиз в жировой ткани и протеолиз в мышцах,
способствуя синтезу белка в мышцах, печени.

10.

В норме инсулин секретируется β-клетками в портальную систему.
50% его потребляется в печени для превращения глюкозы в
гликоген, оставшиеся 50% разносятся по большому кругу
кровообращения к органам.
Базальная секреция инсулина происходит постоянно, независимо
от приёма пищи, но имеет определённый ритм активности в
зависимости от времени суток и других факторов.
В ответ на приём пищи секреция усиливается (болюсная).

11.

ИР – снижение чувствительности мышечных и жировых клеток к
инсулину.
Последствия:
●рост уровня глюкозы в крови.
Резистентность к инсулину заставляет поджелудочную железу
вырабатывать всё больше инсулина, чтобы снизить повышенный
уровень глюкозы в крови. Гиперинсулинемия усиливает
резистентность. Бета-клетки поджелудочной железы,
вырабатывающие инсулин, могут «выгореть», становясь
неспособными поддерживать высокие уровни инсулина. Это
может привести к сахарному диабету.
●мышцы теряют способность поглощать достаточно глюкозы;
●жировая ткань не препятствует высвобождению свободных
жирных кислот.

12.

Последствия:
●Печень сохраняют свою чувствительность к инсулину. Рост инсулина
стимулирует синтез триацилглицерина в печени. Это ведёт к росту
уровня ЛПНП (липопротеидов низкой плотности) в крови. Повышение
уровня триацилглицерина в печени приводит к неалкогольной
жировой болезни печени (жировой гепатоз).
●Почки реагируют на повышенный уровень инсулина задержкой натрия
и снижают почечный клиренс (очищение почек). Это приводит к
гипертонии и росту содержания мочевой кислоты в крови.
Каждое из перечисленных последствий, связанных с ИР:
●рост холестерина,
●повышение уровня глюкозы в крови,
●высокое артериальное давление
в комплексе называются «метаболический синдром».

13.

лишний вес,
снижение иммунитета и частые инфекционные
заболевания,
невропатия,
поликистоз яичников,
нарушение работы поджелудочной железы,
«сахарное лицо» – воспалённая, стареющая кожа,
онкология.