Физиологична функция на противоинсулиновата система
Адреналин: ad = при, ren = бъбрек
Глюкагон: γλυκύς = sьЯ, agere = шофиране, движение („захар донесе“)
Глюконеогенеза: γλυκύς = sьЯ, νέος = нов, γένεσις = произход
Кетонно тяло: Произведено от ахд. Акетон (за ацетон)
след хранене: след = след, прандиум = втора закуска
| В допълнение към еритроцитите и бъбречната медула, нервната система разчита на глюкозата като енергиен източник. Достатъчната концентрация на глюкоза в кръвта (≥3,7 mM/l) е от съществено значение за нейното доставяне. Следователно, спадът в нивото на кръвната захар причинява множество неврологични симптоми, като пристъпи на глад, дезориентация, разширяване на зениците, двойно виждане, мускулни тремори, повишаване на кръвното налягане и сърдечната честота и накрая безсъзнание. Няколко хормона предпазват нивото на кръвната захар: с увеличаване на хипогликемията се увеличава глюкагонът и адреналинът, след това растежният хормон и накрая кортизолът. Това отново повишава нивото на глюкозата (оттук и наименованието "контра-инсулинови" хормони). Съотношението на глюкагон към нивото на инсулин в кръвта (коефициент на глюкагон-инсулин) отразява текущата метаболитна ситуация. След хранене (след хранене) инсулинът преобладава, докато на гладно (пострезорбтивно) глюкагонът преобладава. Проглюкагонът произвежда глюкагон и глюкагоноподобни пептиди (GLP1, GLP2) в панкреаса, червата и мозъка - с широк спектър на действие: GLP1 насърчава чувствителността към инсулин и усвояването на глюкоза в мускулите, костната форма и сърдечната функция и защитава нервната тъкан. Глюкагонът активира ключови ензими за доставка на захар и инактивира техните аналози; стимулира глюконеогенезата от глицерин (разграждане на мазнините), Я-окисление, кетогенеза в черния дроб и липолиза в мастната тъкан. Адреналинът и кортизолът мобилизират запасите от гликоген и протеини, както и липолизата, стимулират използването на мускулни протеини и глюконеогенезата в черния дроб. Общият резултат от ефекта на контраинсулиновите хормони е по-добрата достъпност на субстратните молекули и стабилизирането на нивото на кръвната захар. |
10%), те произвеждат соматостатин, който има ефект на намаляване на секрецията върху стомаха и панкреаса (инхибира отделянето на инсулин и глюкагон) и се използва терапевтично за лечение на кървене, язви и възпаления
PP- (γ-, F-) клетки (те произвеждат панкреатичен полипептид, който потиска дейността на панкреаса, има антисекреционен (жлъчен) и редуциращ подвижността (чревен) и редуциращ апетита ефект
ε клетки (δ клетките имат грелинови рецептори) и индиректно инхибира индуцираната от глюкоза секреция на инсулин.
Приемът на храна (увеличено количество субстрат) се увеличава, физическата активност (консумацията на глюкоза) понижава нивото на кръвната захар. Освен тези преки влияния, хормоните действат върху усвояването, синтеза и съхранението на аминокиселини, свободни мастни киселини и глюкоза в клетката, от една страна, и тяхното разграждане, от друга:
По този начин инсулинът насърчава съхранението на захар (гликогенов синтез - глюкагон, глюкокортикоиди, соматотропин и катехоламини имат гликогенолитичен ефект) и гликолиза (инхибират глюкокортикоиди и соматотропин) и инхибира глюконеогенезата (глюкагон, глюкокортикоиди анхоламини). Като цяло инсулинът има анаболен (изграждащ) ефект и понижава нивото на кръвната захар (и по този начин намалява повишаването на глюкозата след хранене), докато другите споменати хормони го повишават (което е необходимо в случай на спадащо ниво на глюкоза - консумацията на глюкоза е по-голяма от попълването на глюкозата).
Централната нервна система е една от тези тъкани, които са постоянно зависими от снабдяването с кръвна захар за своя енергиен метаболизъм. Ако това не помогне, симптомите на недостиг се появяват за много кратко време, включително до припадък (хипогликемичен шок). Нивото на кръвната захар (отрезвяване) трябва да бъде около 4-5 mM/l (референтен диапазон 3,3-6,0 mM) или 70-90 mg/dl.
Хипогликемията причинява многобройни симптоми като нервност, объркване, нарушения на говора, изпотяване, ненаситен глад, гадене. Могат да възникнат вегетативни явления, напр. при високо кръвно налягане, тахикардия, мидриаза.
Съотношението концентрация на инсулин/глюкагон характеризира състоянието на енергийния метаболизъм:
Той е висок след поглъщане (фаза на абсорбция; много инсулин), а излишната глюкоза се съхранява
Във фаза след абсорбция тя е ниска (малко инсулин), собствените енергийни запаси на тялото се използват.
Клиничният референтен диапазон за нивото на кръвната захар на гладно е между 3,3 и 6,0 mM глюкоза/литър кръв:
9 mM). След това връщането към стойностите на гладно (главно поради инсулина) отнема няколко часа.
Клетъчното поемане и използване на захарта (оползотворяване на глюкозата) зависи не само от концентрацията и хормоните, но също така се контролира от метаболитните нужди: усвояването на глюкозата от мускулите се увеличава (
40% от телесното тегло!) С тяхната активност. Упражнението има многобройни положителни ефекти, включително незабавно понижаване на нивото на кръвната захар (намалена нужда от лекарства при диабетици).
Поглъщането на глюкоза в мозъка се намалява от нивото на кръвната захар от 3,7 mM/l. Симптоми като безпокойство, треперене, ненаситен глад, огнища на изпотяване се откриват от 3.0 mM/l, безсъзнание може да настъпи от 2.7 mM/l.
Кръвната захар има два аспекта (подобно на кислорода): от една страна, тя е от съществено значение за човешкия живот, а от друга е потенциално вредна:
Глюкозата доставя на клетките енергия, нервната тъкан до голяма степен зависи от глюкозата. Ако се абсорбира повече глюкоза, отколкото се нуждае от метаболизма, тя се съхранява в черния дроб и се превръща в мазнини. В противен случай ще се попълни чрез разграждане на гликоген (гликогенолиза) и натрупване на захар (глюконеогенеза).
Глюкозата е силно реактивна молекула - тя може по химичен път да променя биомолекулите (напр. Напреднали продукти за ликиране на напреднали клетки - AGEs). Това изисква подходящи процеси на регенерация и се ускорява с увеличаване на нивата на глюкоза. Това може да доведе до функционални увреждания, които се появяват и като късни ефекти в случай на неадекватно лекуван захарен диабет (нарушения на кръвообращението, неадекватно регулиране на кръвното налягане, увреждане на нервите и др.).
Спад в нивото на кръвната захар може напр. възникват чрез физически стрес (повишено усвояване на глюкоза в мускулните клетки → по-ниско ниво на кръвната захар → намалена секреция на инсулин) и стрес, но също и чрез предозиране на инсулин.
| Физическата активност (напр. Тренировка за издръжливост) понижава нивото на кръвната захар. |
Хормоналните системи реагират поетапно на спад в нивата на кръвната захар (хипогликемия):
4,6 mM/l намалява секрецията на инсулин
Кръвна глюкоза под
3.8 mM/l отделя глюкагон и адреналин
Кръвна глюкоза под
3,7 mM/l стимулира секрецията на растежен хормон (GH действа по различно време: отнема около час, за да повиши нивото на кръвната захар с антагонистичния му ефект. Първоначално това отпада поради ефекта на соматомедин)
Кръвна глюкоза под
3,2 mM/l стимулира освобождаването на кортизол (ясните симптоми на хипогликемия изчезват
50-150 ng/l (в зависимост от метода)
Биологичен полуживот
80%), биологичният полуживот е 5-6 минути. Само малка част от секретирания хормон достига до системното кръвообращение, т.е. до тъкани извън храносмилателната система, като мастна тъкан, в която глюкагонът насърчава разграждането на мазнините и инхибира липогенезата.
1 mM по-ниско от нивото на кръвната захар (4-5 mM) и осигурява бързо усвояване на глюкозата от клетките.
Глюкагонът действа чрез глюкагоновите рецептори (> снимката по-горе) предимно върху черния дроб, където много бързо (секунди) осигурява на тялото достатъчно количество глюкоза. Глюкагоновите рецептори са метаботропни (тип III - G протеин, аденилат циклаза), повишават нивото на цАМФ, като по този начин активират протеин киназа А и по този начин активират ключови ензими за доставката на захар (гликоген фосфорилаза, фруктоза-1,6-бифосфатаза), докато действат като антагонисти (гликоген Инактивирайте фосфофруктокиназа).
Ефекти на глюкагона:
Насърчава глюкагон
Глюконеогенеза (липолиза в мастната тъкан)
Гликогенолиза
Я-окисление
Кетогенеза (черен дроб; спестява кръвна захар)
| Глюкагонът насърчава гликогенолизата и глюконеогенезата, нивото на глюкозата се увеличава. |
Глюкагонът намалява
активност на гликолизата
синтез на гликоген
синтеза на свободни мастни киселини в черния дроб (de novo липогенеза)
Стимулиране: Освобождаването на глюкагон се стимулира
чрез спад в нивата на кръвната захар (> фигура)
чрез аминокиселини, особено аргинин (аргининът също стимулира секрецията на инсулин)
Вегетативната част подпомага образуването на глюкагон - както симпатиков (Я-рецептори), така и парасимпатиков.
| Аргининът стимулира отделянето както на инсулин, така и на глюкагон . |
Инхибиране: Глюкагоновата секреция се инхибира
чрез увеличаване на концентрацията на глюкоза и свободни мастни киселини в кръвта
Хормонално през съседни островни клетки (инсулин и GABA от Я клетки, соматостатин от δ клетки) и от червата (секретин, GLP-1, GIP).
Ефекти на глюкагон: Глюкагонът има енергизиращ ефект и (подобно на GLP) укрепва сърцето (честота, удар). Изглежда, че инхибира секрецията на панкреатичен сок.
Черен дроб: Глюкагонът увеличава чернодробната гликогенолиза, синтезът на гликоген се инхибира, глюконеогенезата се насърчава (използват се аминокиселини, освобождава се азот, резултатът е отрицателен N баланс.) Тъй като гликолизата също се инхибира, глюкозата се освобождава в кръвта.
Циркаден ритъм: За разлика от инсулина, глюкагонът показва само леки колебания в стойностите на концентрацията в кръвта през деня.
Адреналинът действа върху черния дроб, мастните и мускулните клетки и увеличава (чрез β2 рецептори) енергийния обмен. Глюкозата и свободните мастни киселини се осигуряват от разграждането на гликогена, разграждането на мазнините (липолиза, чрез Я3 рецептори) и чернодробната глюконеогенеза (чрез Я2 рецептори); нивото на кръвната захар се повишава.
Повишаването на нивото на глюкозата се поддържа от инхибирането на производството на инсулин (чрез α2 рецептори) и освобождаването на глюкагон (Я адренорецептори). Адреналинът насърчава глюконеогенезата и гликогенолизата (черния дроб) чрез α1 рецептори. В мускулите адреналинът увеличава усвояването на глюкоза.
Аварийни ситуации, стрес и емоционално напрежение стимулират отделянето на адреналин чрез действието на симпатиковата нервна система. Хипогликемията стимулира хипоталамусните неврони да активират симпатиковата нервна система и по този начин катехоламинергична контрарегулация (мобилизация на глюкоза).
Освобождаването на кортизол - най-важният глюкокортикоид - се стимулира от ACTH (кортикотропин) от предната част на хипофизната жлеза. Повишава кръвната захар и пренасочва притока на кръв към работещите мускули при стрес (за повече подробности вижте там).
Чрез активиране на вътреклетъчни рецептори, глюкокортикоидите водят до разграждане на протеините в мускулите и стимулират превръщането на аминокиселините в глюкоза (глюконеогенеза) в черния дроб. Те инхибират усвояването на захарта от клетките и увеличават разграждането на триглицеридите в мастната тъкан, което увеличава нивото на мастните киселини в кръвта.
Симптоми на хипогликемия:
Мускули: слабост
Мозък: Нарушения на концентрацията, забавяне, объркване, промени в настроението, нарушена координация, нарушения на съня
с тежка хипогликемия (