Гормоны, регулирующие обмен белков, жиров, углеводов

Инсулин

Белково-пептидной природы. Состоит из 2 ппц, соединенных дисульфидными связями.

Синтезируется в β-клетках островков Лангерганса (поджелудочная железа). Синтезируется в виде неактивного предшественника. Активируется частичным протеолизом.

Действует через специфические инсулиновые рецепторы: может менять активность фермента путем фосфорилирования или дефосфорилирования и/или индуцировать транскрипцию и синтез новых белков-ферментов.

Влияние на обмен веществ

Углеводный:

ü Основное влияние - вместе с глюкагоном поддерживает нормальный уровень глюкозы в крови (артериальная кровь - 3,5-5,5 мМ/л, венозная кровь - 6,5).

ü Активирует регуляторные ферменты синтеза гликогена (гликогенсинтаза), гликолиза (глюкокиназа, ФФК, пируваткиназа), ПФП (глюкоза-6Ф-дегидрогеназа).

Липидный:

ü Стимулирует депонирование жиров (увеличивает синтез ЛП-липазы)

ü Стимулирует синтез жиров в печени и жировой ткани

ü Способствует синтезу жиров из углеводов в жировой ткани (активирует ГЛЮТ-4)

ü Активирует синтез жирных кислот (ацетил-КоА-карбоксилаза)

ü Активирует синтез холестерола (ГМГ-редуктаза).

Белковый:

ü Стимулирует синтез белков (анаболический эффект)

ü Увеличивает транспорт аминокислот в клетки

ü Усиливает синтез ДНК и РНК.

Стимулирует синтез глюкозы.

С возрастом концентрация Са²⁺ снижается и нарушается секреция инсулина.

В крови время полужизни - 3-5 минут.

После действия разрушается в печени под действием инсулиназы (расщепляет цепи инсулина).

При недостатке инсулина возникает сахарный диабет.

Сахарный диабет - заболевание, связанное с частичным или полным отсутствием инсулина.

Сахарный диабет 1 типа

Сахарный диабет 2 типа

ИЗСД (инсулинзависимый сахарный диабет) Полное отсутствие синтеза и секреции инсулина в клетках поджелудочной железы. Причины: · Аутоиммунное поражение клеток (выработка антител к клеткам железы) · Гибели клеток в результате вирусных инфекций (оспа, краснуха, корь).   Составляет 10-30% от всех заболевших сахарным диабетом. В основном проявляется у детей и подростков.   Развивается быстро.

ИНЗСД (инсулиннезависимый сахарный диабет) Частичное нарушение синтеза и секреции инсулина (иногда гормон вырабатывается в нормальном количестве) Причины: · Нарушение активации · Нарушение передачи сигнала от инсулина в клетки (нарушение рецепторов) · Недостаток синтеза ГЛЮТ-4 · Генетическая предрасположенность · Ожирение · Неправильное питание (много углеводов) · Малоподвижный образ жизни · Длительные стрессовые ситуации (адреналин ингибирует синтез инсулина).   Развивается медленно.

Биохимические проявления сахарного диабета

1) Гипергликемия - нарушается потребление глюкозы инсулин-зависимыми тканями (жировая, мышцы). Даже при высокой концентрации глюкозы эти ткани находятся в состоянии энергетического голода.

2) Глюкозурия - при концентрации в крови >8,9 мМ/л глюкоза появляется в моче как патологический компонент.

3) Кетонемия - глюкоза не поступает в инсулин-зависимые ткани, то в них активируется β-окисление (жирные кислоты становятся основным источником энергии). Следовательно, образуется очень много ацетил-КоА, который не успевает утилизироваться в ЦТК и идет на синтез кетоновых тел (ацетон, ацетоацетат, β-гидроксибутират).

4) Кетонурия - появление кетоновых тел в моче.

5) Азотемия - при недостатке инсулина повышается катаболизм белков и аминокислот (дезаминирование), образуется много NH_3.

6) Азотурия - из аммиака образуется мочевина, которой больше выводится с мочой.

7) Полиурия - выведение глюкозы с мочой приводит к увеличению выделения воды (при сахарном диабете - 5-6 л/сут).

8) Полидепсия - повышенная жажда.

Осложнения сахарного диабета:

· Острые

· Поздние

А: Острые осложнения проявляются в виде комы (нарушение обмена, потеря сознания).

Виды комы, в основе которых ацидоз и дегидратация тканей:

I - кето-ацидотическая кома - повышенный синтез кетоновых тел и ацидоз;

II - лакто-ацидотическая кома - нарушение кровообращения, снижение функции гемоглобина, которое вызывает гипоксию. Следовательно, катаболизм глюкозы смещается в сторону "анаэробного" гликолиза до лактата. Образуется много молочной кислоты, возникает ацидоз;

III - гиперосмолярная кома - из-за гипергликемии повышено осмотическое давление крови, и вода переносится из клеток в сосудистое русло, возникает дегидратация. В результате нарушается водно-электролитный обмен. Следовательно, происходит снижение периферического кровотока (мозга и почек) и гипоксия.

Б: Поздние осложнения:

основная причина - гипергликемия.

В результате происходит неферментативное (спонтанное) гликозилирование белков, при этом нарушается их функция. Так возникают различные "-патии" (ангио-, нейро-, нейро-, ретино-).

Например, в результате гликозилирования гемоглобина образуется гликозилированный ("гликированный") гемоглобин - HbA_1c.

В норме концентрация HbA_1c - 5%. При сахарном диабете - до 50%.

У него снижается сродство к кислороду → гипоксия.

В хрусталике глюкоза присоединяется к кристаллину, что повышает агрегацию молекул. Следовательно, возникает помутнение хрусталика, приводящее к катаракте.

При сахарном диабете нарушается синтез коллагена: из-за гликозилирования нарушается функция базальных мембран (например, кровеносных сосудов), следовательно, нарушается проницаемость сосудов и кровотока (в нижних конечностях). Это приводит к возникновению синдрома диабетической стопы и гангрене.

Присоединение глюкозы к апо-белкам В100 ЛНП изменяет их строение, они захватываются макрофагами как чужеродные, проникают в поврежденный эндотелий сосудов, повышая риск атеросклероза.

Лечение сахарного диабета:

· диетотерапия,

· инсулинотерапия (инъекции инсулина свиньи, отличающегося от человеческого одной аминокислотой),

· прием сахароснижающих препаратов:

o производные сульфанилмочевины - стимулируют синтез инсулина в поджелудочной железе (маннинил),

o бигуаниды - замедляют всасывание глюкозы в кишечнике, улучшают потребление тканями глюкозы (активируют ГЛЮТ-4).

Глюкагон

Состоит из 39 аминокислотных остатков.

Синтезируется в α-клетках островков Лангерганса (поджелудочная железа). Действует через цАМФ, рецепторы на поверхности мембраны.

Гипергликемический фактор (повышает уровень глюкозы в крови).

Влияние на обмен веществ:

Углеводный:

· стимулирует распад гликогена (гликогенфосфорилаза),

· стимулирует глюконеогенез (фруктоза-1,6-бисфосфатаза);

Липидный: усиливает мобилизацию жиров из жировой ткани (активирует ТАГ-липазу путем фосфорилирования),

· усиливает β-окисление жирных кислот (КАТ-I),

· индуцирует синтез кетоновых тел в митохондриях.

Адреналин

Производное тирозина. Катехоламин.

Синтезируется в мозговом слое надпочечников, синтез и секреция под влиянием ЦНС.

Действует через цАМФ, рецепторы находятся на поверхности мембраны (α- и β-адренергические).

Гормон стресса.

Повышает концентрацию глюкозы в крови, т.к. активирует гликогенфосфорилазу в печени.

В экстренных ситуациях активирует мобилизацию гликогена в мышечной ткани с образованием глюкозы для мышц.

Тормозит секрецию инсулина.

Кортизол

Синтезируется из холестерола путем гидроксилирования через прегненолон и прогестерон. Синтезируется в корковом веществе надпочечников.

Рецепторы в цитоплазме.

Влияние на обмен веществ:

· Стимулирует глюконеогенез (ПВК-карбоксилаза, ФЕП-карбоксикиназа). При высоких концентрациях повышает распад гликогена, что приводит к повышению уровня глюкозы в крови.

· Ингибирует синтез жиров в конечностях, стимулирует липолиз, синтез жиров в других частях тела.

· В периферических тканях (мышцах) тормозит биосинтез белков, стимулирует их катаболизм до аминокислот (для глюконеогенеза). В печени стимулирует синтез белков-ферментов глюконеогенеза.

Вызывает инволюцию лимфоидной ткани, гибель лимфоцитов.

Производные кортизола обладают противовоспалительной функцией (ингибируют фосфолипазу А2, что ведет к снижению уровня простагландинов - медиаторов воспаления).

Гиперкортицизм.

Причины:

· повышенная секреция АКТГ (из-за опухоли) - болезнь Иценко-Кушинга;

· опухоль надпочечников - синдром Иценко-Кушинга.

В результате активирования глюконеогенеза, распада гликогена повышается концентрация глюкозы в крови. Возникает стероидный диабет (худые конечности, большой живот, лунообразное лицо).

Тиреоидные гормоны

Т₃ и Т₄ вырабатываются в фолликулах щитовидной железы из аминокислоты тирозина.

Рецепторы к ним располагаются в ядре, могут в цитоплазме.

Синтез зависит от поступления йода с пищей и водой. Для поддержания нормального синтеза требуется около 150 мкг йода в сутки (беременным - 200 мкг).

Механизм синтеза

1. В клетках фолликулов синтезируется тиреоглобулин (содержит 115 остатков тирозина).

2. Затем он поступает в полость фолликула.

3. Там происходит включение ионизированного йода (I^- → I⁺) под действием тиреопероксидазы в третье или третье и пятое положение кольца тирозина. Образуется монойодтирозин (МИТ) и дийодтирозин (ДИТ).

4. Затем они конденсируются:

МИТ + ДИТ = Т₃ (трийодтирозин)

ДИТ + ДИТ = Т₄ (тетрайодтирозин)

Т₃ и Т₄ в составе тиреоглобулина не обладают активностью и могут находиться в фолликулах до появления стимула. Стимул - ТТГ.

5. Под действием ТТГ происходит активация ферментов (протеазы), которые отщепляют Т₃ и Т₄ от тиреоглобулина.

6. Т₃ и Т₄ поступают в кровь. Там они связываются с белками-переносчиками:

· тироксинсвязывающий глобулин (основной)

· тироксинсвязывающий преальбумин.

Наибольшей активностью обладает Т₃, т.к. у него сродство к рецепторам в 10 раз выше, чем у Т₄.

Действие Т₃, Т₄

1) Действует на клетки:

§ повышает энергетический обмен (кроме гонад и клеток мозга)

§ усиливает потребление кислорода клетками

§ стимулирует синтез компонентов ЦПЭ

§ увеличивает количество митохондрий

§ в больших концентрациях - разобщитель окислительного фосфорилирования.

2) Повышает основной обмен.

При недостатке тиреоидных гормонов у новорожденных возникает кретинизм, у взрослых - гипотиреоз, микседема (слизистый отек), т.к. повышается синтез ГАГ и гиалуроновой кислоты, которые задерживают воду.

Также могут наблюдаться: Аутоиммунный тиреоидит. Эндемический зоб. Базедова болезнь.