Мир науки

Рефераты и конспекты лекций по географии, физике, химии, истории, биологии. Универсальная подготовка к ЕГЭ, ГИА, ЗНО и ДПА!

Загрузка...

Пути регуляции обмена углеводов, как и метаболизма в целом, очень разнообразны и осуществляются у высших животных и человека на разных уровнях интеграции организма: клеточном, тканевом, органном и на уровне целого организма.

 

 

На клеточном уровне скорость превращения углеводов регулируется потребностью клетки в энергии в каждый данный момент. Здесь решающее значение принадлежит ферментативному контроля метаболического процесса, включая генетический контроль, определяющий скорость синтеза и распада адаптивных ферментов (см. Регуляция биосинтеза белков). Интенсивность рассмотренных выше путей превращения углеводов в различных тканях организма неодинакова и определяется особенностями обмена в каждой ткани и органы.

 

Как известно, гликоген печени представляет собой резервный углевод, количество которого у взрослого человека может достигать 150-200 г. Его образование (гликогеногенез) за относительно медленного поступления сахара в кровь происходит достаточно быстро.

 

Гликоген откладывается также в мышцах, где его содержится около 1-2%.

 

Задержка глюкозы с циркулирующей крови неодинакова: по данным Ю.С. Лондон, мозг задерживает 12%, кишечник - 9%, мышцы - 7%, почки - 5%. Некоторые органы (селезенка и легкие) совсем не задерживают глюкозы, но используют гликоген (который в небольших количествах поступает к ним с кровью).

 

При активной мышечной работе нужна энергия, которая в первую очередь приобретается в процессе распада гликогена до молочной кислоты. Последняя вымывается в кровь поступает в печеночную ткань, где из нее образуется глюкоза в процессе глюконеогенеза. Из печени глюкоза с кровью поступает в работающий скелетная мышца, где расходуется на образование энергии, а также откладывается в виде гликогена. Этот мижорганний цикл в обмене углеводов известен как цикл Кори. Важнейшее значение для организма имеет поддержание стабильного уровня глюкозы в крови, поскольку глюкоза является основным энергетическим субстратом, в первую очередь для нервной ткани.

 

В норме содержание глюкозы в крови колеблется в узких гомеостатических пределах и составляет 3,3-5,5 ммоль / л. Повышение его содержания в крови называется гипергликемией. Если гипергликемия достигает 9-10 ммоль / л («почечный порог»), то глюкоза выводится с мочой, то есть наблюдается глюкозурия. Снижение содержания глюкозы в крови называется гипогликемией.

 

Гипогликемия, при которой содержание глюкозы в крови достигает около 1,5 ммоль / л, сопровождается потерей сознания и возбуждением нервной системы вплоть до судорог («гипогликемическая кома»).

 

Для понимания механизма регуляции уровня глюкозы в крови целесообразно рассмотреть процессы, которые обуславливают его повышения или понижения (рис. 69).

 

Процессы, которые приводят к гипергликемии:

 

1) всасывание глюкозы из кишечника (пищевая гипергликемия);

 

2) распад гликогена до глюкозы (преимущественно в печени);

 

3) глюконеогенез (в печени и почках).

 

Процессы, приводящие к гипогликемии:

 

1) транспорт глюкозы из крови в ткани и окисления ее до конечных продуктов;

 

2) синтез из глюкозы гликогена в печени и скелетных мышцах;

 

3) образование из глюкозы в жировой ткани триацилглицеринов.

 

Важную роль в поддержании постоянства содержания глюкозы в крови играет печень. Значительное место в регуляции обмена углеводов принадлежит нервной ткани, мышцам и другим органам, которые усиленно потребляют глюкозу. При повышении концентрации глюкозы в крови печень фиксирует ее в виде гликогена. При снижении концентрации гликоген мобилизуется, превращаясь через глюкозо-1-фосфат в глюкозо-6-фосфат и далее с помощью фермента глюкозо-6-фосфатазы - на свободную глюкозу и фосфорную кислоту. Одновременно в печени усиливается глюконеогенез - образование глюкозы из молочной кислоты (див.цикл Кори) и безазотистых остатков некоторых аминокислот. С помощью этих противоположных процессов печень участвует в поддержании постоянного уровня глюкозы в крови. В фиксировании глюкозы печенью первое место по значению занимает фермент глюкокиназы, которая катализирует фосфорилирование глюкозы в глюкозо-6-фосфат.

 

Уровень глюкозы в крови влияет на скорость образования глюкозо-6-фосфата путем изменения активности глюкокиназы. При гипергликемии активность глюкокиназы увеличивается, при гипогликемии - снижается.

 

Таким образом, глюкокиназы выполняет регуляторную функцию поддержания постоянного уровня глюкозы в крови как одного из показателей гомеостаза, имеет важное физиологическое значение. Гипогликемия создает опасность нарушения обеспечение ЦНС энергией, что может привести к потере сознания, судороги и даже летальный исход. Стойкая гипергликемия является довольно частым симптомом при заболеваниях, прежде всего связанных с поражением эндокринной системы.

 

На уровне целого организма скорость ферментативных реакций и обмен углеводов в различных тканях и органах регулируется нервной системой и гормонами, которым принадлежит ключевая роль в интеграции метаболизма. Поэтому можно говорить о нейроэндокринную регуляцию метаболизма вообще и углеводного обмена в частности.

 

Влияние нервной системы на углеводный обмен первым доказал Клод Бернар (1849 г.). Он установил, что укол в области дна IV желудочка продолговатого мозга («сахарный укол») вызывает мобилизацию гликогена в печени с последующей гипергликемией и глюкозурией. Затем было получено ряд других фактов, свидетельствующих о нейрогуморальную регуляцию углеводного обмена.

 

Большое значение в регуляции углеводного обмена принадлежит коре больших полушарий головного мозга. Так, установлено, что факторы психогенного характера сопровождаются усиленным расщеплением гликогена в печени и повышением содержания глюкозы в крови.

 

Гипергликемия может быть вызвана условно-рефлекторным путем, что свидетельствует об участии коры больших полушарий в регуляции углеводного обмена. Ярким доказательством нейрогуморальной регуляции углеводного обмена является так называемая эмоциональная гипергликемия и глюкозурия.

 

Возбуждение, возникающее в ЦНС, быстро распространяется по нервным путям спинного мозга и симпатическими нервами достигает печени. Как результат часть гликогена печени распадается с образованием глюкозы. Концентрация глюкозы в крови при этом возрастает. Возбуждение симпатического отдела вегетативной нервной системы повышает уровень глюкозы в крови, а возбуждение парасимпатического отдела - снижает.

 

Наряду с таким непосредственным действием ЦНС на печень и поджелудочную железу важное влияние на содержание глюкозы в крови имеют гуморальные факторы. По сути механизм регулирующего влияния нервной системы на обмен углеводов реализуется, главным образом, через воздействие на эндокринные железы.

 

Так, снижение концентрации глюкозы в крови приводит к рефлекторному возбуждению центров в гипоталамусе. В этой части мозга происходит «переключение» с нервного пути на гуморальный (см. Гормоны).

 

Гуморальная регуляция углеводного обмена очень сложна. Важный регуляторное влияние на метаболизм углеводов оказывают гормоны поджелудочной железы инсулин и глюкагон и гормон мозгового вещества надпочечников - адреналин.

 

На обмен углеводов значительно влияют также гормоны коры надпочечников, щитовидной железы и передней доли гипофиза.

 

Единственным гормоном, который понижает содержание глюкозы в крови, является инсулин. Он стимулирует все три процесса усвоения глюкозы, а именно: ее транспорт в клетки, окисление до конечных продуктов - CO2 и H2O и синтез гликогена и триацилглицеринов в жировой ткани. Все остальные гормоны повышают уровень глюкозы, поэтому их называют контринсулярных.

 

По своему механизму действия контринсулярных гормонов существенно различаются друг от друга, но по конечным эффектом - повышением глюкозы в крови - все они являются антагонистами инсулина.

 

При недостаточности инсулина наблюдается гипергликемия, глюкозурия, снижение содержания гликогена в печени и мышечной ткани из-за их неспособности усваивать глюкозу; угнетение биосинтеза жирных кислот из глюкозы и ацетил-КоА и биосинтеза белков; резкое снижение активности глюкокиназы, усиление процессов глюконеогенеза. Описанная картина недостаточности инсулина особенно выразительной в случае перерождения островков Лангерганса поджелудочной железы, □-клетках которых вырабатывается инсулин. Это заболевание получило название сахарного диабета или сахарного мочеизнурение.

 

Тонкий механизм действия инсулина в мышцах связан, прежде всего, с повышением проницаемости клеточных мембран для глюкозы. Замедленное поступление глюкозы в мышечную клетку при недостаточности инсулина лимитирует ее метаболизм.

 

Гормоны коры надпочечников - глюкокортикоиды (кортизол, кортизон, кортикостерон) также действуют в печени и мышцах, проявляя антагонистическое действие в отношении инсулина. Замедляя обмен глюкозы в периферических органах и стимулируя глюконеогенез, глюкокортикоиды способны повышать уровень глюкозы крови. С этим связано возникновение так называемого «стероидного диабета» вследствие длительного применения препаратов глюкокортикоидов.

 

Вторым гормоном поджелудочной железы, влияет на углеводный обмен, является глюкагон, который синтезируется □-клетками островков Лангерганса и является полным антагонистом инсулина, действуя главным образом на печень. Синергистом глюкагона является гормон мозгового вещества надпочечников - адреналин.

 

Секреция адреналина особенно возрастает при остром стрессе, что сопровождается быстрой мобилизацией гликогена в печени и мышцах. В печени это приводит к выходу свободной глюкозы в кровь, одновременно тормозится поглощение глюкозы мышцами. Вместо глюкозы под влиянием катехоламинов (адреналина) в качестве источника энергии используются жирные кислоты, высвобождаемые из жировой ткани.

 

Адреналин и глюкагон ускоряют превращение неактивной фосфорилазы b в ее активную форму - фосфорилазу а. Одновременно тормозится активность гликогенсинтазы. Установлено также, что адреналин стимулирует выделение глюкагона и подавляет выделение инсулина.

 

Передняя доля гипофиза вырабатывает два гормона, которые имеют отношение к регуляции углеводного обмена: адренокортикотропный (АКТГ) и соматотропный (СТГ). Оба эти гормоны, по сути, действуют на обмен углеводов опосредованно. АКТГ стимулирует синтез и секрецию глюкокортикоидов в пучковой зоне коры надпочечников. Об их действии сказано выше. СТГ действует как антагонист инсулина. Он тормозит метаболизм глюкозы и стимулирует глюконеогенез в тканях, способствуя, таким образом, повышению уровня глюкозы в крови. Подытоживая вышесказанное, можно сделать вывод, что контринсулярные гормоны - адреналин, норадреналин, глюкагон, а также тироксин и трийодтиронин (последние два - гормоны щитовидной железы) стимулируют распад гликогена, а глюкокортикоиды и соматотропин стимулируют глюконеогенез.



Загрузка...
Загрузка...
Реферати і шпаргалки на українській мові.
Биология      Физика      Химия      Экономика     География
Микробиология      Теоретическая механика     География Белоруссии    География Украины    География Молдавии
Растительность мира      Электротехника    География Грузии    География Армении    География Азербайджана
География Казахстана    География Узбекистана    География Киргизии    География Туркменистана    Природоведение
География Таджикистана    География Эстонии