Uma das funções mais importantes dos carboidratos é fornecer energia a todo o corpo. De todos os representantes dos carboidratos, o mais importante é a glicose, que é o principal produto inicial de quase todas as transformações dos carboidratos no organismo. Seu conteúdo no sangue é normalmente caracterizado por uma constância incrível, e as alterações nos níveis de glicose são usadas para avaliar a natureza do metabolismo dos carboidratos na clínica. Portanto, é importante estudar os mecanismos regulatórios responsáveis ​​por esse processo.

A regulação do metabolismo dos carboidratos é realizada por muitos sistemas do corpo. A principal importância pertence ao sistema nervoso central. Fatores externos (estados emocionais: sentimentos de medo, medo, alegria, etc.) e estímulos internos de mecanismos reguladores são registrados no sistema nervoso central, que responde imediatamente a eles. Um exemplo clássico de regulação do metabolismo de carboidratos é a chamada “injeção de açúcar” - irritação da parte inferior do quarto ventrículo cerebral, produzida pela primeira vez K. Bernardo. A estimulação desta área do cérebro leva imediatamente a um aumento nos níveis de açúcar no sangue. No corpo, esse irritante é um nível de açúcar no sangue mais baixo do que o normal (hipoglicemia). Nesse caso, impulsos do sistema nervoso são enviados às glândulas supra-renais e estimulam sua medula a produzir o hormônio adrenalina. Este último ativa a enzima fosforilase, que catalisa a degradação do glicogênio. Como resultado disso, a quantidade de glicose aumenta e, conseqüentemente, sua concentração no sangue aumenta ao normal, o que leva à remoção desse irritante.

A regulação hormonal é realizada por vários hormônios. Os hormônios mais importantes são os listados abaixo.

A insulina é um hormônio pancreático que reduz o açúcar no sangue ativando enzimas responsáveis ​​pelo uso da glicose pelas células do corpo (Fig. 53).

Na Fig. A Figura 53 mostra o mecanismo de ação da insulina. A glicose no sangue, com a participação da insulina, entra nas células do corpo, diminuindo o seu nível no sangue (efeito hipoglicemiante). Nas células, a glicose é convertida em éster de glicose-6-fósforo (G-6-P), que sofre degradação por meio da glicólise ou sob condições aeróbicas (ciclo pentose). Durante a glicólise, glicerol e uma pequena quantidade de acetil-CoA podem ser formados a partir de produtos intermediários, que entram no ciclo de Krebs. No ciclo das pentoses, a glicose é completamente oxidada, liberando uma grande quantidade de CO 2 (6 moléculas de CO 2 são formadas a partir de uma molécula de glicose) e uma série de compostos intermediários a partir dos quais os ácidos graxos podem ser sintetizados.

Entre outros hormônios envolvidos na regulação dos níveis de açúcar no sangue, a adrenalina, um hormônio da medula adrenal, é de interesse. A adrenalina aumenta os níveis de açúcar ativando a quebra do glicogênio (enzima fosforilase) em glicose e liberando-a no sangue. Além disso, a adrenalina ativa moderadamente a glicólise. Nesse caso, forma-se mais acetil-CoA e, conseqüentemente, mais energia.

O glucagon é um hormônio pancreático que atua de forma semelhante à adrenalina.

Glicocorticóides - hormônios do córtex adrenal, ativam o processo de conversão de gorduras e proteínas em carboidratos - gliconeogênese.

O hormônio adrenocorticotrófico (ACTH), produzido na glândula pituitária, estimula a produção de glicocorticóides, ou seja, promove indiretamente o aumento dos níveis de açúcar no sangue, ativando a gliconeogênese. De forma semelhante, aumenta o açúcar no sangue e o hormônio somatotrópico.

Portanto, apenas a insulina ajuda a diminuir os níveis de açúcar no sangue, enquanto outros hormônios fazem com que ele aumente. Estas relações aparentemente antagónicas entre a insulina, por um lado, e outras hormonas, por outro, são, de facto, fisiologicamente apropriadas em todo o organismo. Assim, a adrenalina e outros hormônios garantem a quebra da forma de reserva dos carboidratos - o glicogênio - em glicose e sua entrada no sangue. A insulina promove a utilização dessa glicose pelas células do corpo.

Entre outros mecanismos regulatórios, é necessário destacar o fígado, em cujas células ocorrem os processos de degradação e síntese de glicogênio. Portanto, o sangue que flui através do fígado fica saturado de glicose quando há falta dela no sangue, ou o nível de açúcar no sangue diminui quando há excesso dela.

Assim, vários fatores participam da regulação do metabolismo dos carboidratos, cuja ação conjunta fornece às células a energia e os nutrientes necessários, que se caracteriza por manter o açúcar no sangue em um nível muito determinado como indicador do metabolismo dos carboidratos de todo o organismo.

Carboidratos entre no corpo Com vegetal e em menores quantidades com alimentos de origem animal. Além disso, eles são sintetizados nele a partir dos produtos de degradação de aminoácidos e gorduras.

Os carboidratos são um componente importante de um organismo vivo, embora sua quantidade no corpo seja muito menor que as proteínas e gorduras - apenas cerca de 2% da matéria seca do corpo.

Os carboidratos servem como principal fonte de energia do corpo . A oxidação de 1 g de carboidratos libera 4,1 kcal de energia. A oxidação de carboidratos requer significativamente menos oxigênio do que a oxidação de gorduras. Isto aumenta especialmente o papel dos carboidratos na atividade muscular. Sua importância como fonte de energia é confirmada pelo fato de que quando a concentração de glicose no sangue diminui, o desempenho físico diminui drasticamente. Os carboidratos são importantes para o funcionamento normal do sistema nervoso.

A comida contém principalmente carboidratos complexos, que são decompostos nos intestinos e absorvidos pelo sangue , principalmente na forma de glicose. Em pequenas quantidades a glicose é encontrada em todos os tecidos . Sua concentração no sangue varia de 0,08 a 0,12%. Entrando no fígado e nos músculos, a glicose é usada para processos oxidativos e também é convertida em glicogênio e armazenada como reservas.

Durante o jejum, os estoques de glicogênio hepático e as concentrações de glicose no sangue diminuem. O mesmo acontece com o trabalho físico prolongado e extenuante sem ingestão adicional de carboidratos. Uma diminuição na concentração de glicose no sangue abaixo de 0,07% é chamada de hipoglicemia aparece fraqueza muscular, surge uma sensação de fome e a temperatura corporal cai. A perturbação do sistema nervoso se manifesta na ocorrência de convulsões, confusão e perda de consciência, e um aumento acima de 0,12% é hiperglicemia pode ocorrer após a ingestão de uma refeição rica em carboidratos de fácil digestão, com excitação emocional, bem como com doenças do pâncreas ou quando é removido em animais para fins experimentais.

O excesso de glicose é removido do sangue pelos rins (glicosúria). Em uma pessoa saudável, isso pode ser observado após ingerir 150-200 g de açúcar com o estômago vazio.

O fígado contém cerca de 10% de glicogênio e os músculos esqueléticos não contêm mais do que 2%. Suas reservas totais no corpo são em média de 350 g. Quando a concentração de glicose no sangue diminui, o glicogênio hepático é intensamente decomposto e a glicose é liberada no sangue. Graças a isso, um nível constante de glicose no sangue é mantido e a necessidade dela em outros órgãos é satisfeita.

No corpo, há uma troca constante de glicose entre o fígado, o sangue, os músculos, o cérebro e outros órgãos. O principal consumidor de glicose são os músculos esqueléticos. A quebra dos carboidratos neles contidos é realizada de acordo com o tipo de reações anaeróbicas e aeróbicas. Um dos produtos da degradação dos carboidratos é o ácido láctico.

As reservas de carboidratos são utilizadas de forma especialmente intensa durante o trabalho físico. No entanto, eles nunca estão completamente exaustos. Com a diminuição das reservas de glicogênio no fígado, sua degradação é interrompida, o que leva a uma diminuição da concentração de glicose no sangue para 0,05-0,06% e, em alguns casos, para 0,04-0,038%. Neste último caso, a atividade muscular não pode continuar. Assim, a diminuição da glicemia é um dos fatores que reduz o desempenho do corpo durante atividades musculares prolongadas e intensas. Durante esse trabalho, é necessária a reposição das reservas de carboidratos do organismo, o que se consegue aumentando os carboidratos na dieta, introduzindo-os adicionalmente antes do início do trabalho e imediatamente durante sua execução. Saturar o corpo com carboidratos ajuda a manter uma concentração constante de glicose no sangue, necessária para manter o alto desempenho humano.

O efeito da ingestão de carboidratos no desempenho foi estabelecido por experimentos laboratoriais e observações durante atividades esportivas. O efeito dos carboidratos ingeridos antes do trabalho, em igualdade de condições, depende da quantidade e do horário de ingestão.

O metabolismo dos carboidratos no corpo é regulado pelo sistema nervoso. Isto foi estabelecido por Claude Bernard, que, depois de furar o fundo com uma agulha4ventrículo cerebral (“injeção de açúcar”) observou aumento da liberação de carboidratos do fígado com subsequente hiperglicemia e glicosúria. Estas observações indicam a presença na medula oblonga existem centros que regulam o metabolismo dos carboidratos. Mais tarde descobriu-se que Os centros superiores que regulam o metabolismo dos carboidratos estão localizados na região subtalâmica do diencéfalo. Quando esses centros estão irritados, observam-se os mesmos fenômenos de uma injeção no fundo do quarto ventrículo. De grande importância na regulação do metabolismo dos carboidratos são estímulos reflexos condicionados . Um de evidência disso é o aumento da concentração de glicose no sangue quando surgem emoções (por exemplo, em atletas antes de competições importantes).

A influência do sistema nervoso central no metabolismo dos carboidratos é realizada principalmente através da inervação simpática. A irritação dos nervos simpáticos aumenta a produção de adrenalina nas glândulas supra-renais. Causa a quebra do glicogênio no fígado e nos músculos esqueléticos e, portanto, um aumento na concentração de glicose no sangue. O hormônio pancreático glucagon também estimula esses processos. O hormônio pancreático insulina é um antagonista da adrenalina e do glicogênio. Afeta diretamente o metabolismo dos carboidratos das células do fígado, ativa a síntese de glicogênio e, assim, promove sua deposição. Os hormônios das glândulas supra-renais, da glândula tireóide e da glândula pituitária participam da regulação do metabolismo dos carboidratos.

Carboidratos no corpo eles são importantes como material energético. O seu importante papel na energia do corpo deve-se à velocidade da sua degradação e oxidação, bem como ao facto de serem rapidamente retirados do depósito e poderem ser utilizados nos casos em que o corpo necessita de gastos energéticos adicionais e cada vez maiores, por exemplo , durante a excitação emocional (raiva, medo, dor), esforços musculares intensos, cãibras, sob condições que causam uma queda acentuada na temperatura corporal. O papel dos carboidratos na metabolismo músculos.

A importância dos carboidratos como fonte de energia pode ser constatada pelo fato de que quando os níveis de açúcar no sangue diminuem, com a chamada hipoglimia, observa-se queda da temperatura corporal e fraqueza muscular, acompanhada de sensação de cansaço. A hipoglicemia grave pode levar à morte.

Os carboidratos também são importantes no metabolismo do sistema nervoso central. Isto é indicado pelo facto de que se a quantidade de açúcar no sangue diminuir para 40 mg% em vez do conteúdo normal, que é em média 100 mg%, são observadas perturbações acentuadas na actividade normal do sistema nervoso central. Como resultado, ocorrem convulsões, delírio, perda de consciência e alterações no estado dos órgãos inervados pelo sistema nervoso autônomo: pele pálida ou avermelhada, sudorese, alterações na atividade cardíaca, etc.

Basta injetar uma solução de glicose sob a pele ou no sangue, dar para beber ou comer açúcar de mesa comum, para que em pouco tempo todos os efeitos adversos da hipoglicemia sejam eliminados.

Regulação do metabolismo de carboidratos

A influência do sistema nervoso sobre metabolismo de carboidratos foi descoberto pela primeira vez por Claude Vernard. Ele descobriu que uma injeção da medula oblonga na região inferior do quarto ventrículo (“injeção de açúcar”) provoca a mobilização das reservas de carboidratos do fígado, seguida de hiperglicemia e glicosúria. Os centros superiores de regulação do metabolismo dos carboidratos estão localizados no hipotálamo. Quando está irritado, ocorrem as mesmas alterações no metabolismo dos carboidratos que ocorre quando a parte inferior do quarto ventrículo é picada.

A influência dos centros do metabolismo dos carboidratos na periferia é realizada principalmente através do sistema nervoso simpático. Um papel importante no mecanismo de influência nervosa no metabolismo dos carboidratos é desempenhado pela adrenalina, que, formada durante a excitação do sistema nervoso simpático, atua no fígado e nos músculos e provoca a mobilização do glicogênio.

O metabolismo dos carboidratos é influenciado pelo córtex cerebral. Prova disso é o aumento do açúcar no sangue e até mesmo a excreção de pequenas quantidades dele na urina em estudantes após um exame difícil, em espectadores de uma partida de futebol e em jogadores substitutos que não participaram do jogo, mas foram preocupado com o sucesso de sua equipe.

A regulação humoral do metabolismo dos carboidratos é muito complexa. Além da adrenalina, participam hormônios pancreáticos - insulina e glucagon. Alguma influência sobre metabolismo de carboidratos Os hormônios da glândula pituitária, do córtex adrenal e da glândula tireóide também têm efeito.

O conteúdo de carboidratos em um organismo vivo não ultrapassa 2% do resíduo seco do peso corporal. A maior parte é encontrada nos músculos e no fígado na forma de glicogênio. O gasto energético do corpo é coberto principalmente pela oxidação dos carboidratos. São utilizados para a síntese de glicoproteínas, mucopolissacarídeos, ácidos nucléicos, coenzimas e aminoácidos, além de fazerem parte das estruturas celulares dos elementos.

Os carboidratos são uma importante fonte de energia. Embora o ATP seja o doador direto de energia nos processos vitais, sua ressíntese é em grande parte o resultado da quebra dos carboidratos. (Zimkin NV 1975). Com a oxidação completa de 1 g de carboidratos, são liberadas 4,1 kcal de energia, ou seja, 2,3 vezes menos do que durante a oxidação da gordura.

Os carboidratos na alimentação humana são principalmente de origem vegetal. Após a absorção, os monossacarídeos viajam pelas veias mesentéricas e porta até o fígado, onde a frutose e a galactose são convertidas em glicose. A glicose sofre oxidação e também se acumula na forma de glicogênio. O glicogênio representa 5% da massa total do fígado. Esta é uma questão importante de carboidratos no corpo. (Platonov VN 1988). O fígado também sintetiza carboidratos a partir de ácidos graxos, lactato, zheruvato e resíduos de aminoácidos livres de nitrogênio. Simultaneamente à oxidação e deposição no fígado, ocorrem processos de formação enzimática de glicose livre (na presença de glicose-6-fosfatose). Ao contrário do fígado, o músculo não contém glicose-6-fosfatose. Portanto, eles não formam glicose livre.

A glicose passa livremente para as células do fígado, sem consumo de energia. A permeabilidade das células musculares à glicose é reduzida em comparação com as células do fígado. O glicogênio é armazenado nos músculos, como no fígado. Seu conteúdo nos músculos esqueléticos atinge 1,5-2% da massa total desse tecido. A capacidade total do depósito de carboidratos em um corpo humano de 70 kg é de 400-700 g, mas o glicogênio muscular não pode servir como regulador dos níveis de glicose no sangue, mas é um combustível de reserva para o trabalho muscular. A liberação de energia do glicogênio ocorre durante a glicogenólise: para cada resíduo de glicose do glicogênio, 3 moléculas de ATP são sintetizadas. Quando os carboidratos são fornecidos abundantemente ao corpo, eles são convertidos em ácidos graxos e armazenados como gordura. (Petrovsky BV 1984).

Durante a oxidação dos carboidratos, é liberada energia, que é utilizada para a biossíntese, a formação de calor e também para a realização de formas específicas de atividade vital. No corpo, há uma troca constante de glicose entre o fígado, o sangue, os músculos, o cérebro e outros órgãos. O principal consumidor de glicose são os músculos esqueléticos. A quebra dos carboidratos neles contidos é realizada de acordo com o tipo de reações anaeróbicas e aeróbicas. A fosforação oxidativa da glicose é energeticamente mais favorável do que a sua degradação sem oxigênio. Sob condições de repouso muscular relativo, os processos anaeróbicos de degradação da glicose (glicólise) são inibidos pelo metabolismo aeróbio. E somente em eletrólitos maduros os processos glicolíticos são conduzidos. (Nozdrachev AD 1991). Nas células neoplásicas, os processos oxidativos são suprimidos pela degradação glicolítica dos carboidratos. A degradação anaeróbica do glicogênio ou da glicose termina com a formação de ácido láctico, a maior parte do qual é convertida em lactato e liberada no sangue. O lactato sanguíneo pode ser usado no músculo cardíaco como substrato direto para a oxidação e nos músculos em repouso e no fígado para a ressíntese de glicogênio. Os produtos da degradação aeróbica dos carboidratos são a água e o dióxido de carbono, que são excretados do corpo por meio de seus próprios canais. (Kots Ya.M. 1982).

Muitos tecidos do corpo satisfazem suas demandas por substâncias energéticas absorvendo glicose do sangue. Os níveis normais de glicose no sangue (80-120 mg%) são mantidos através de efeitos reguladores na síntese ou degradação do glicogênio no fígado. Uma diminuição da glicose no sangue abaixo de 70 mg% (hipoglicemia) interrompe o fornecimento de glicose aos tecidos. Exceder o nível normal de glicose no sangue é observado após a alimentação (hiperglicemia nutricional), durante trabalho muscular intenso e de curto prazo (hiperglicemia miogênica ou de trabalho) e durante a excitação emocional (hiperglicemia emocional). Se o nível de glicose no sangue exceder 150-180 mg%, a glicose será encontrada na urina (glicosúria). Essa é uma forma de eliminar o excesso de carboidratos do corpo. Um distúrbio com risco de vida é um distúrbio do metabolismo de carboidratos, no qual a hiperglicemia é o resultado da permeabilidade prejudicada das membranas celulares ao açúcar devido à falta de insulina. Ao mesmo tempo, não é o excesso de açúcar que é excretado na urina, mas o açúcar que é vital para as células. (Vorobyova E.A. 1981).

O metabolismo dos carboidratos no corpo é regulado pelo sistema nervoso. Isto foi estabelecido por Claude Bernard, que, após injetar uma agulha no fundo do nono ventrículo do cérebro (“injeção de açúcar”), observou um aumento na liberação de carboidratos do fígado, seguido de hiperglicemia e glicosúria. Essas observações indicam a presença na medula oblonga de centros que regulam o metabolismo dos carboidratos. Mais tarde descobriu-se que os centros superiores que regulam o metabolismo dos carboidratos estão localizados na região subtalâmica do diencéfalo. Quando esses centros estão irritados, observam-se os mesmos fenômenos de uma injeção no fundo do 9º ventrículo. Os estímulos reflexos condicionados são de grande importância na regulação do metabolismo dos carboidratos. Uma prova disso é o aumento da concentração de glicose no sangue quando surgem emoções (por exemplo, em atletas antes de competições importantes). (Geselevich V.A. 1969).

A influência do sistema nervoso central no metabolismo dos carboidratos é realizada principalmente através da inervação simpática. A irritação dos nervos simpáticos aumenta a produção de adrenalina nas glândulas supra-renais. Causa a quebra do glicogênio no fígado e nos músculos esqueléticos e, portanto, um aumento na concentração de glicose no sangue. O hormônio pancreático glicogênio também estimula esses processos. O hormônio pancreático insulina é um antagonista da adrenalina e do glicogênio. Afeta diretamente o metabolismo dos carboidratos das células do fígado, ativa a síntese de glicogênio e, assim, promove sua deposição. Os hormônios das glândulas supra-renais, da glândula tireóide e da glândula pituitária participam da regulação do metabolismo dos carboidratos. (Zimkin NV 1975).

Metabolismo de carboidratos durante a atividade muscular.

No início do trabalho muscular, e por vezes até no período pré-início, os recursos de hidratos de carbono do corpo são mobilizados. O resultado do aumento da degradação do glicogênio hepático é a hiperglicemia moderada. A taxa de liberação de glicose do fígado é de 300 mg/min durante operação de alta potência. O principal consumidor de glicose no sangue durante o trabalho é o tecido cerebral. Uma certa porção da glicose no sangue é absorvida pelo músculo cardíaco. Os músculos esqueléticos consomem relativamente pouca glicose no sangue, que preferencialmente utilizam seu próprio glicogênio nos processos energéticos, cuja quebra começa logo no início do trabalho. Somente à medida que o nível de glicogênio muscular diminui é que o uso de glicose no sangue aumenta. (Nozdrachev AD 1991).

À medida que o trabalho continua, o nível de glicose no sangue se normaliza e é mantido dentro dos limites normais por um período muito longo. Ao mesmo tempo, ocorre uma diminuição do conteúdo de glicogênio nos músculos e no fígado, o que acaba levando a uma queda na concentração de glicose no sangue, acompanhada por uma deterioração do desempenho. A hipoglicemia e os fenômenos que a acompanham podem ser prevenidos com sucesso durante atividade física prolongada pela ingestão oportuna de soluções de carboidratos. Se o nível de glicose no sangue diminuir para 40 mg%, a atividade do sistema nervoso central é gravemente perturbada, até a perda de consciência. Esta condição é chamada de choque hipoglicêmico. (Ilyin EP 1980).

A homeostase energética fornece as necessidades energéticas dos tecidos usando vários substratos. Porque Os carboidratos são a principal fonte de energia para muitos tecidos e a única para os tecidos anaeróbicos; a regulação do metabolismo dos carboidratos é um componente importante da homeostase energética do corpo.

A regulação do metabolismo dos carboidratos é realizada em 3 níveis:

    central.

    interórgão.

    celular (metabólico).

1. Nível central de regulação do metabolismo de carboidratos

O nível central de regulação é realizado com a participação do sistema neuroendócrino e regula a homeostase da glicose no sangue e a intensidade do metabolismo dos carboidratos nos tecidos. Os principais hormônios que mantêm níveis normais de glicose no sangue de 3,3-5,5 mmol/l incluem insulina e glucagon. Os níveis de glicose também são influenciados pelos hormônios de adaptação – adrenalina, glicocorticóides e outros hormônios: tireoide, SDH, ACTH, etc.

2. Nível interorgânico de regulação do metabolismo de carboidratos

Ciclo glicose-lactato (ciclo Cori) Ciclo glicose-alanina

Ciclo glicose-lactato não necessita da presença de oxigênio, funciona sempre, garante: 1) aproveitamento do lactato formado em condições anaeróbias (músculos esqueléticos, hemácias), o que previne a acidose láctica; 2) síntese de glicose (fígado).

Ciclo glicose-alanina funciona nos músculos durante o jejum. Na deficiência de glicose, o ATP é sintetizado devido à quebra de proteínas e ao catabolismo de aminoácidos em condições aeróbicas, enquanto o ciclo glicose-alanina garante: 1) remoção do nitrogênio dos músculos de forma atóxica; 2) síntese de glicose (fígado).

3. Nível celular (metabólico) de regulação do metabolismo de carboidratos

O nível metabólico de regulação do metabolismo dos carboidratos é realizado com a participação dos metabólitos e mantém a homeostase dos carboidratos no interior da célula. O excesso de substratos estimula seu uso e os produtos inibem sua formação. Por exemplo, o excesso de glicose estimula a glicogênese, a lipogênese e a síntese de aminoácidos, enquanto a deficiência de glicose estimula a gliconeogênese. A deficiência de ATP estimula o catabolismo da glicose, e o excesso, ao contrário, o inibe.

4. Faculdade Pedagógica. Características etárias de PFS e GNG, significância.

ACADEMIA MÉDICA DO ESTADO

Departamento de Bioquímica

eu aprovo

Cabeça departamento prof., doutor em ciências médicas

Meshchaninov V.N.

_____''_____________2005

PALESTRA Nº 10

Tópico: Estrutura e metabolismo da insulina, seus receptores, transporte de glicose.

Mecanismo de ação e efeitos metabólicos da insulina.

Faculdades: terapêutica e preventiva, médica e preventiva, pediátrica. 2º curso.

Hormônios pancreáticos

O pâncreas desempenha duas funções importantes no corpo: exócrina e endócrina. A função exócrina é desempenhada pela parte acinar do pâncreas; ela sintetiza e secreta suco pancreático. A função endócrina é desempenhada pelas células do aparelho das ilhotas do pâncreas, que secretam hormônios peptídicos envolvidos na regulação de muitos processos no corpo. 1-2 milhões de ilhotas de Langerhans constituem 1-2% da massa do pâncreas .

Na parte das ilhotas do pâncreas, existem 4 tipos de células que secretam hormônios diferentes: células A- (ou α-) (25%) secretam glucagon, células B- (ou β-) (70%) - insulina, D - (ou δ-) células (<5%) - соматостатин, F-клетки (следовые количества) секретируют панкреатический полипептид. Глюкагон и инсулин в основном влияют на углеводный обмен, соматостатин локально регулирует секрецию инсулина и глюкагона, панкреатический полипептид влияет на секрецию пищеварительных соков. Гормоны поджелудочной железы выделяются в панкреатическую вену, которая впадает в воротную. Это имеет большое значение т.к. печень является главной мишенью глюкагона и инсулина.

A estrutura da insulina

A insulina é um polipeptídeo que consiste em duas cadeias. A cadeia A contém 21 resíduos de aminoácidos, a cadeia B contém 30 resíduos de aminoácidos. Existem 3 pontes dissulfeto na insulina, 2 conectam as cadeias A e B, 1 conecta os resíduos 6 e 11 na cadeia A.

A insulina pode existir na forma de: monômero, dímero e hexâmero. A estrutura hexamérica da insulina é estabilizada por íons zinco, que estão ligados aos resíduos His na posição 10 da cadeia B de todas as 6 subunidades.

As insulinas de alguns animais têm semelhança significativa na estrutura primária com a insulina humana. A insulina bovina difere da insulina humana em 3 aminoácidos, enquanto a insulina suína difere em apenas 1 aminoácido ( alá em vez de três na extremidade C da cadeia B).

Em muitas posições da cadeia A e B existem substituições que não afetam a atividade biológica do hormônio. Nas posições das ligações dissulfeto, resíduos de aminoácidos hidrofóbicos nas regiões C-terminais da cadeia B e nos resíduos C e N-terminais da cadeia A, as substituições são muito raras, porque Essas áreas garantem a formação do centro ativo da insulina.

Biossíntese de insulina envolve a formação de dois precursores inativos, pré-pró-insulina e pró-insulina, que, como resultado da proteólise sequencial, são convertidos no hormônio ativo.

1. A pré-pró-insulina (L-B-C-A, 110 aminoácidos) é sintetizada nos ribossomos do RE; sua biossíntese começa com a formação do peptídeo sinal hidrofóbico L (24 aminoácidos), que direciona a cadeia crescente para o lúmen do RE.

2. No lúmen do RE, a pré-pró-insulina é convertida em pró-insulina após a clivagem do peptídeo sinal pela endopeptidase I. As cisteínas da pró-insulina são oxidadas para formar 3 pontes dissulfeto, a pró-insulina torna-se “complexa” e tem 5% da atividade da insulina.

3. A pró-insulina “complexa” (B-C-A, 86 aminoácidos) entra no aparelho de Golgi, onde, sob a ação da endopeptidase II, é clivada para formar insulina (B-A, 51 aminoácidos) e peptídeo C (31 aminoácidos).

4. A insulina e o peptídeo C são incorporados aos grânulos de secreção, onde a insulina se combina com o zinco para formar dímeros e hexâmeros. No grânulo secretor o conteúdo de insulina e peptídeo C é de 94%, pró-insulina, intermediários e zinco - 6%.

5. Os grânulos maduros se fundem com a membrana plasmática e a insulina e o peptídeo C entram no líquido extracelular e depois no sangue. No sangue, os oligômeros de insulina se decompõem. 40-50 unidades são secretadas no sangue por dia. insulina, isso representa 20% de sua reserva total no pâncreas. A secreção de insulina é um processo dependente de energia que ocorre com a participação do sistema microtúbulo-viloso.

Esquema de biossíntese de insulina em células β das ilhotas de Langerhans

RE - retículo endoplasmático. 1 - formação de um peptídeo sinal; 2 - síntese de pré-próinsulina; 3 - clivagem do peptídeo sinal; 4 - transporte da pró-insulina para o aparelho de Golgi; 5 - conversão da pró-insulina em insulina e peptídeo C e incorporação da insulina e do peptídeo C em grânulos secretores; 6 - secreção de insulina e peptídeo C.

O gene da insulina está localizado no cromossomo 11. Três mutações deste gene foram identificadas; os portadores apresentam baixa atividade insulínica, hiperinsulinemia e nenhuma resistência à insulina.

Regulação da síntese e secreção de insulina

A síntese de insulina é induzida pela secreção de glicose e insulina. Reprime a secreção de ácidos graxos.

A secreção de insulina é estimulada por: 1. glicose (principal regulador), aminoácidos (especialmente leu e arg); 2. Hormônios gastrointestinais (agonistas β-adrenérgicos, via AMPc): GUI , secretina, colecistocinina, gastrina, enteroglucagon; 3. altas concentrações de hormônio do crescimento, cortisol, estrogênios, progestágenos, lactogênio placentário, TSH, ACTH a longo prazo; 4. glucagon; 5. aumento de K + ou Ca 2+ no sangue; 6. medicamentos, derivados de sulfonilureia (glibenclamida).

Sob a influência da somatostatina, a secreção de insulina diminui. As células β também são influenciadas pelo sistema nervoso autônomo. A parte parassimpática (terminações colinérgicas do nervo vago) estimula a liberação de insulina. A parte simpática (adrenalina através dos receptores α 2 -adrenérgicos) suprime a liberação de insulina.

A secreção de insulina ocorre com a participação de diversos sistemas, nos quais o papel principal pertence ao Ca 2+ e ao AMPc.

Admissão Sá 2+ no citoplasma é controlado por vários mecanismos:

1). Quando a concentração de glicose no sangue aumenta acima de 6-9 mmol/l, ela, com a participação de GLUT-1 e GLUT-2, entra nas células β e é fosforilada pela glucoquinase. Neste caso, a concentração de glicose-6ph na célula é diretamente proporcional à concentração de glicose no sangue. A glicose-6ph é oxidada para formar ATP. O ATP também é formado durante a oxidação de aminoácidos e ácidos graxos. Quanto mais glicose, aminoácidos e ácidos graxos houver em uma célula β, mais ATP será formado a partir deles. O ATP inibe os canais de potássio dependentes de ATP na membrana, o potássio se acumula no citoplasma e causa despolarização da membrana celular, o que estimula a abertura dos canais de Ca 2+ dependentes de voltagem e a entrada de Ca 2+ no citoplasma.

2). Hormônios que ativam o sistema trifosfato de inositol (TSH) liberam Ca 2+ das mitocôndrias e do RE.

acampamento é formado a partir do ATP com a participação do AC, que é ativado pelos hormônios do trato gastrointestinal, TSH, ACTH, glucagon e complexo Ca 2+ -calmodulina.

cAMP e Ca 2+ estimulam a polimerização de subunidades em microtúbulos (microtúbulos). O efeito do AMPc no sistema microtubular é mediado pela fosforilação das proteínas microtubulares PC A. Os microtúbulos são capazes de se contrair e relaxar, movendo os grânulos em direção à membrana plasmática, permitindo a exocitose.

A secreção de insulina em resposta à estimulação da glicose é uma reação bifásica que consiste em um estágio de liberação rápida e precoce de insulina, denominado primeira fase de secreção (começa após 1 minuto, dura 5-10 minutos) e segunda fase (dura até 25-25 minutos). 30 minutos) .

Transporte de insulina. A insulina é solúvel em água e não possui proteína transportadora no plasma. T1/2 da insulina no plasma sanguíneo é de 3 a 10 minutos, peptídeo C - cerca de 30 minutos, pró-insulina 20 a 23 minutos.

Destruição da insulina ocorre sob a ação da proteinase dependente de insulina e da glutationa-insulina transhidrogenase nos tecidos alvo: principalmente no fígado (cerca de 50% da insulina é destruída em 1 passagem pelo fígado), em menor grau nos rins e na placenta.