Роль инсулина в углеводном обмене

Категория Питание

Действие инсулина. 1. действие инсулина на белковый обмен веществ, также действие инсулина на углеводный обмен. и о плохом: действие инсулина на жировой обмен веществ в организме.

1. Действие инсулина на обмен углеводов.

Действие инсулина на обмен глюкозы в мышечных клетках. При низком содержании инсулина в крови мышечные клетки в норме не проницаемы для глюкозы и всю необходимую энергию получают за счёт окисления жирных кислот. Увеличение концентрации инсулина, вызванное повышением уровня глюкозы в крови после приема пищи, делает мышечные клетки проницаемыми для глюкозы, через увеличение GLUT-4 (GLUT — GLUcose Transporter — переносчик для глюкозы, встроенный в мембрану клетки), которая используется затем в качестве источника энергии. Однако при очень высокой нагрузки на мышцы, например тренировка, мембраны клеток становятся проницаемыми для глюкозы и в отсутствии инсулина. В этом случае потребность работающей мышцы в глюкозе как энергетическом субстрате удовлетворяется даже при базальном уровне инсулина. Детально этот механизм ещё не изучен. Когда мышца находится в неактивном состоянии, в ней сразу после приёма пищи, т. е. при высоких концентрациях инсулина и глюкозы, тоже образуется и сохраняется небольшое количество гликогена. При острой необходимости этот гликоген опять превращается в глюкозу, которая используется мышечными клетками. Как правило, глюкоза не выделяется обратно в кровь и не играет никакой роли в регуляции уровня сахара в крови после приёма пищи.


Действие инсулина на обмен глюкозы в печени. Печень — это один из наиболее важных органов тела, запасающих глюкозу. Глюкоза может свободно диффундировать в клетки печени и выходить из них, когда её содержание в крови снижается. В клетках печени глюкоза под влиянием инсулина превращается в гликоген, и её содержание в крови снижается. Один из главных эффектов инсулина состоит в активации фермента глюкозы, катализирующей фосфорилирование глюкозы, которая поступает в клетки печени. Наконец инсулин ингибирует ферменты, расщепляющие гликоген (фосфорилазы), благодаря чему высокий уровень инсулина способствует консервации гликогена. Следует также отметить и тот факт, что инсулин ингибирует глюконеогенез (синтез глюкозы из преимущественно аминокислот) в печени.

За счёт быстрого синтеза гликогена и подавления гликогена концентрация глюкозы в крови, повышающаяся после приёма пищи, быстро возвращается к нормальному уровню. В результате устраняется основной стимул секреции инсулина, и содержание последнего в крови также нормализуется.

Когда организму требуется энергия в промежутках между приёмами пищи, гликоген опять превращается в глюкозу. Концентрация инсулина в крови в этот период очень мала, поэтому фосфорилаз находится в активном состоянии и превращает гликоген в глюкозо — фосфат, который деформируется глюкозфосфатазой. Образующаяся при этом глюкоза может свободно выходить из клетки путём диффузии. Таким образом поддерживается постоянный уровень глюкозы в крови между приёмами пищи. При нормальном питании около 60% глюкозы, потребляемой человеком с пищей, временно запасается в печени, с тем, чтобы быстро высвобождаться за счёт расщепления гликогена.

Обмен глюкозы в нервных клетках. Клетки ЦНС свою довольно высокую потребность в энергии почти целиком покрывают за счёт глюкозы, причём её потребление не зависит от инсулина. Он не влияет на проницаемость мембран для глюкозы и не активирует ферментные системы этих клеток. Тот факт, что ЦНС получает необходимую ей энергию только за счёт окисления глюкозы, позволяет понять, почему снижение концентрации последней в крови ниже критического уровня (0,5-0,2 г/л) может привести к гипогликемии с помутнением сознания или даже комой. Большинство других клеток тела отвечает на инсулин подобно мышечным клеткам. Важно отметить ещё и следующий факт. В клетках инсулин чувствительных тканей инсулин стимулирует протекание реакций пентозофосфатного пути, что в конечном итоге способствует пролиферации (росту и размножению) клеток.

2. Действие инсулина на белковый обмен.

Получаемые с пищей белки расщепляются до аминокислот, которые служат затем субстратом для синтеза собственных белков тела. Этот процесс протекает оптимально только при условии действия инсулина. Инсулин обеспечивает активный транспорт в клетки многих, хотя и не всех, аминокислот. Сходным действием обладает гормон роста, но он активирует поглощение других групп аминокислот. Повышение концентрации аминокислот в клетках после приёма пищи приводит к стимуляции синтеза белка на рибосомах. Инсулин стимулирует синтез белка и косвенным путём, повышая скорость транскрипции ДНК в ядре и тем самым образование РНК. В сумме все эти эффекты инсулина способствуют синтезу белка. В последнее время также установлен его антикатаболический эффект. Соответственно отсутствие инсулина даёт противоположный эффект и приводит к истощению белковых ресурсов организма. В этом случае аминокислоты используются либо непосредственно в качестве энергетического субстрата, либо в процессе глюконеогенеза. Поскольку для синтеза белка инсулин имеет почти такое же важное значение, как гормон роста, человек может нормально расти только при оптимальном соотношении обоих гормонов.

3. Действие инсулина на жировой обмен.

Печень может запасать под действием инсулина лишь ограниченное количество гликогена. Излишки поступившей в печень глюкозы подвергаются фосфорилированию и таким путём удерживаются в клетке, но затем превращаются не в гликоген, а в жир. Это превращение в жир также является результатом прямого действия инсулина, а образующиеся при этом жирные кислоты транспортируются кровью в жировую ткань, где они поглащаются клетками, в которых и хранятся. В крови жиры находятся в составе липопротеинов, играющих важную роль в развитии атеросклероза и связанного с ним риска эмболии и инфаркта.

Действие инсулина клетки жировой ткани в принципе сходно с его действием на клетки печени, однако в печени образование жирных кислот идёт более интенсивно, поэтому они переносятся из неё в жировую ткань описанным выше путём. В клетках жирные кислоты хранятся в форме триглицеридов.

Под действием инсулина распад триглицеридов в жировой ткани снижается, за счёт ингибирования гормон-чувствительной липазы. Также инсулин активирует синтез жирных кислот жировыми клетками и участвует в обеспечении их глицеролом, необходимым для синтеза триглицеридов. Всё это в конечном итоге способствует накоплению жира.

Описанное выше действие инсулина на жировой обмен обратимо, и при низкой его концентрации триглицериды опять расщепляются на глицерол и жирные кислоты. Связано это с тем, что инсулин ингибирует чувствительную к гормонам липазу и при снижении его концентрации липолиз активируется. Свободные жирные кислоты, образующиеся при гидролизе триглицеридов, поступают одновременно в кровь и используются в качестве источника энергии в других тканях. Окисление свободных жирных кислот возможно во всех клетках тела, кроме нервных. Большая часть жирных кислот, освобождающихся при недостатке инсулина из жировых депо, опять поглощается печенью. Клетки печени способны синтезировать триглицериды даже в отсутствии инсулина, поэтому при его недостатке освобождающиеся из депо жирные кислоты накапливаются в печени в виде триглицеридов. Именно по этой причине у больных с дефицитом инсулина, т. е. при сахарном диабете, несмотря на общее похудание, развивается ожирение печени.

4. Действие инсулина на пролиферацию клеток.

Инсулин стимулирует пролиферацию ряда клеток в культуре. Возможно он участвует и в регуляции роста in vivo. В таких клетках инсулин усиливает способность факторов роста, ПГF2, вазопрессина и аналогов cAMP активировать размножение клеток. Инсулин поддерживает рост и репликацию многих клеток эпителиального происхождения, в том числе гепатоцитов, клеток гепатомы, клеток опухоли коры надпочечников и клеток карциномы молочной железы. Биохимический механизм влияния инсулина на репликацию клеток не выяснен, но предполагают, что он основан на анаболическом действии гормона. Возможно, здесь играет роль влияние на поглощение глюкозы, фосфата, нейтральных аминокислот и катионов. Гормон может стимулировать репликацию, используя свою способность активировать или инактивировать ферменты путём регуляции скорости и степени фосфорилирования белков или регулируя синтез ферментов.

Инсулиновый рецептор, как и рецептор многих факторов роста, обладает тирозинкиназной активностью. Помните, несколько выше я писал об этом. Дело в том, что по крайней мере 10 онкогенных продуктов (многие из которых, вероятно участвуют в стимулировании репликации злокачественных клеток) также представляют собой тирозинкиназы. Клетки млекопитающих содержат аналоги этих онкогенов — протоонкогены. Поясню проще — есть все основания предполагать, что инсулин стимулирут пролиферацию раковых клеток, и, возможно, в высоких дозах выступает в качестве проонкогена.

Теги: Инсулин, действие инсулина.

Адрес статьи в интернете: http://steroidman.ru/article_about_steroids/1342-dejstvie-insulina.html — Действие инсулина.

Буланов ю.б. — инсулин. молекулярная биология инсулина и углеводная реакция » фатальная энергия

Инcулин — это полипептидный гормон, состоящий из длинной цепочки аминокислот,разделенной дисульфидным мостиком на пептиды. Как видим, молекула инсулина не»тянет» на звание белковой молекулы, т.к. белковые молекулы состоятуже из нескольких полипептидных цепочек. В В-клетках инсулин образуется из своегопредшественника — проинсулина. В чистом кристаллическом виде инсулин был полученеще в 1922 г. из поджелудочных желез крупного рогатого скота. Выпускается он изних и по сей день. Существует 2 формы инсулина. Одна из них реагирует с мышечнойи жировой тканью, а другая только с жировой. Во всех препаратах инсулина эти 2формы находятся в комбинации друг с другом. Одновременное действие этих 2 форминсулина приводит к тому, что инсулин идет по трем метаболическим путям. Одиниз них — это белковый, а два других пути — жировые. Поэтому ели действие инсулинана организм не модулировать определенным образом, его применение будет давать1/3 мышечной массы и 2/3 массы жировой. Используя определенные способы модуляциидействия инсулина, мы можем добиться того, чтобы он давал прирост мышечной массына 3/4 и прирост жировой ткани только на 1/4. Это трудно, но возможно. О способахтакой модуляции разговор еще впереди.

Основную роль инсулин играет именно в углеводном обмене. Поэтому попробуем рассмотретьего несколько подробнее. Углеводы (глюкоза) играют основную роль в энергообеспеченииорганизма. Почему? Ведь жиры, например, при окислении дают энергии более чем в2 раза больше, чем углеводы. Однако углеводы намного легче (благодаря тому жеинсулину) проникают внутрь клетки и намного легче окисляются. На втором местепо легкости окисления вслед за глюкозой стоят аминокислоты. И лишь на последнемместе стоят жирные кислоты и глицерин — продукты распада подкожно-жировой клетчатки.Они плохо проникают в клетку, окисляются с трудом и никогда не окисляются полностью.

Глюкоза очень легко мобилизуется из гликогеновых депо и так же легко включаетсяв энергетический обмен. Скорость включения в энергетический обмен и наибольшаяполнота окисления — это преимущество глюкозы перед аминокислотами и жирными кислотами.

Сложные углеводы, которые мы потребляем с пищей, сначала расщепляются в желудочно-кишечномтракте до глюкозы, которая уже потом включается в углеводный обмен.

Глюкоза сама по себе не может проникнуть внутрь клетки без участия инсулина.Некоторые органы способны усваивать глюкозу внеинсулиновым путем. Так, например,усваивают глюкозу головной мозг печень, хрусталик глаза. Однако от инсулина зависитобщий уровень глюкозы в крови. Если этот уровень слишком низок, то это сказываетсяи на энергообеспечении вышеуказанных органов. Внеинсулиновым путем усваивают глюкозыэритроциты крови, но и здесь в результате влияния на общий уровень глюкозы инсулинкосвенным образом регулирует энергоснабжение эритроцитов. Поскольку эритроцитыпереносят кислород, отсюда прослеживается опосредованное влияние инсулина на кислородноеобеспечение всех внутренних органов нашего организма. Печень в большей степениусваивает глюкозу инсулиновым путем. Это связано с тем, что в печени инсулин идетне только на энергообеспечение клеток, но также и на синтез гликогена. Усилениеинсулинового пути обеспечения печени глюкозой одновременно усиливает и внеинсулиновыйпуть, ведь в печени синтезируется большинство ферментов, в том числе и ферментыуглеводного обмена. Надо отметить, что мозг все-таки более независим от инсулина,чем печень и другие внутренние органы. Его потребность в инсулине достаточно мала,и это при том, что в течение суток мозговая ткань поглощает не менее 100 — 150(!) г глюкозы.

Мышечная ткань усваивает глюкозу исключительно инсулиновым путем. Это связаноне только с особенностями энергоснабжения мышечной ткани, но и с накоплением вней гликогена.

Помимо глюкозы есть много других энергетических субстратов (веществ), которыми»питаются» внутренние органы, и в утилизации которых принимает участиеинсулин.

В нормальных физиологических условиях внутри целостного организма самьм сильнымстимулятором секреции инсулина поджелудочной железой является глюкоза. Повышениесодержания глюкозы в крови вызывает увеличение секреции инсулина панкреатическимиостровками. Снижение ее, наоборот, замедляет секрецию инсулина. Таким образом,содержание в крови инсулина регулируется по типу отрицательной обратной связи,и главным регулятором является глюкоза. Усиление секреции инсулина может бытьвызвано также жирными кислотами, глицерином, аминокислотами, пептидами и некоторымибелками, но все-таки в меньшей степени, чем глюкозой. Эти вещества в основномусиливают стимулирующее действие глюкозы на панкреатические островки.

Регуляция синтеза и секреции инсулина принципиально отличается от регуляции синтезаи секреции других гормонов тем, что основным регулятором работы поджелудочнойжелезы является сама глюкоза. Такой тип регуляции называется субстратной регуляциейот слова «субстрат», т.е. вещество. Регуляторами секреции и синтезадругих гормонов являются тройные гормоны гипофиза. Такая регуляция называетсятройной.

Гипоталамус — это центр чувствительности среднего мозга. В этом центре происходитпереключение химических сигналов в нервные и наоборот, нервных сигналов в химические.Глюкоза, поступающая в кровь, сразу же попадает в гипоталамус. Будучи в данномслучае основным регуляторным центром, гипоталамус тут же посылает регуляторныесигналы в поджелудочную железу. Эти сигналы идут по нервным путям (в основномэто блуждающий нерв). Одни волокна блуждающего нерва (симпатические) вызываютвыброс в кровь инсулина, уже имеющегося в поджелудочной железе. Другие волокнаблуждающего нерва (парасимпатические) передают сигналы, вызывающие одновременнокак выброс в кровь инсулина, так и усиление синтеза инсулина в поджелудочной железе.

Сама по себе поджелудочная железа также воспринимает сигналы от глюкозы, находящейсяв крови, и в ответ на эти сигналы увеличивает выброс в кровь инсулина. Все видырегуляции в организмы продублированы, иногда даже не однократно, а многократно.Регуляция содержания глюкозы в крови не является в этом плане исключением.

Сигналы из гипоталамуса и сигналы от глюкозы воспринимаются B-адренорецепторамиВ-клеток поджелудочной железы, B-адренорецепторы находятся на наружной мембранеклеток, Воспринимая сигнал, они запускают синтез особого фермента «аденилатциклазы»,который приводит к накоплению внутри клетки ц-АМФ (циклического аденозинмонофосфата).ц»АМФ является внутриклеточным посредником внешних регуляторных сигналов.Внутри клетки она запускает цепь необходимых биохимических реакций, которые иприводят к конечному результату.

Инсулин, в отличие от стероидных гормонов, сам по себе в изолированном виде внутрьклеток проникать не может. Вначале он воздействует на инсулиновые рецепторы клеток-мишеней.Инсулиновые рецепторы имеются только на мембранах клеток инсулинозависимых тканей.Передача гормонального сигнала внутри клетки осуществляется с помощью все тойже вездесущей ц-АМФ. Инсулин соединяется с ц-АМФ в комплекс и в виде такого комплексапроникает внутрь клетки, где и осуществляет все необходимые реакции.

Предыдущая глава | Оглавление | Следующая глава

Глюкоза и инсулин. роль в углеводном обмене организма.

Роль глюкозы и инсулина в углеводном обменеДля обеспечения жизнедеятельности человеческому организму необходима энергия, которая вырабатывается за счёт сложного процесса превращения углеводов, в частности, глюкозы. Основным источником поступления в кровь глюкозы является пища, которая содержит такие углеводы, как лактоза, сахароза, крахмал и другие. Как правило, большая часть этих углеводов в процессе пищеварения превращается в глюкозу.

Глюкоза представляет собой простой сахар, состоящий из шести атомов углерода, и является важным энергетическим источником для всего организма и единственным – для головного мозга. В свободном состоянии глюкоза практически не присутствует в пищевых продуктах, однако она входит в состав сахарозы и крахмала, из которых она выделяется в процессе пищеварения, давая организму необходимую энергию.

Входящие в состав пищи углеводы поставляют в организм около 60% энергии. Попав в желудочно-кишечный тракт, сложные углеводы расщепляются ферментами до простых молекул, называемых моносахаридами, которые затем всасываются в кровь. К моносахаридам относятся глюкоза, галактоза и фруктоза. Из всех моносахаридов 80% принадлежит глюкозе, к тому же, большая часть галактозы и фруктозы в процессе пищеварения также превращаются в глюкозу. В итоге, все поступающие с пищей углеводы в ходе метаболизма расщепляются до глюкозы.

Глюкоза может служить источником энергии, только функционируя внутри клетки. Каждая клетка организма запасает энергию посредством метаболического окисления глюкозы до углекислого газа и воды. Под воздействием этого процесса аккумулируемая в молекуле глюкозы энергия используется для образования энергоёмкого соединения – молекулы АТФ. Заключённая в молекуле АТФ энергия в последующем может использоваться организмом для осуществления химических внутриклеточных реакций.

Проникнув внутрь клеток, глюкоза берёт на себя центральную метаболическую роль, снабжая энергией многие биохимические реакции, необходимые для осуществления клеточных функций. Головной мозг, в отличие от других тканей, не способен синтезировать глюкозу и обеспечение его энергетических нужд полностью зависит от поступления глюкозы из крови. Чтобы головной мозг функционировал нормально, уровень глюкозы в крови должен составлять не менее 3.0 ммоль/л. Однако, он не должен быть слишком высоким. Поскольку глюкоза является осмотически активным веществом, то при возрастании её уровня в крови в соответствии с законами осмоса из тканей в кровь начинает поступать вода, а почки начинают активно выводить глюкозу, если её уровень достигает 10 ммоль/л. В результате организм лишается глюкозы – главного источника энергии.

Поговорим о том, как же глюкоза проникает внутрь клеток. В результате пищеварения и сложного обмена углеводов в крови оказывается повышенное содержание глюкозы. Это служит своеобразным сигналом поджелудочной железе для выработки ферментов и гормонов.

Клетки поджелудочной железы имеют разное строение и выполняют разные функции. Существуют так называемые бета-клетки, которые синтезируют гормон инсулин. При повышении в крови уровня глюкозы, инсулин выбрасывается в кровь, открывая ей своеобразный шлюз для попадания внутрь клеток, где в последующем она сможет использоваться организмом, как источник энергии. Но клетки организма нуждаются в постоянной энергетической подпитке, а не только во время еды, поэтому нормальная секреция инсулина у здорового человека идёт постоянно с показателем 0.5-1 в час.

Прием пищи стимулирует дополнительный выброс инсулина. Причём, это происходит практически моментально, что не приводит к повышению уровня сахара в крови. Между приемами пищи организму также необходим энергетический материал в виде глюкозы, и для этого печень резервирует необходимое количество углеводов, переработанных в гликоген, и по мере необходимости преобразует его обратно в глюкозу.

Одной из функций поджелудочной железы является регулирование уровня глюкозы в крови. Для этой цели в её клетках вырабатываются два гормона – антагониста: инсулин и глюкагон. То есть, если глюкозы в крови много – инсулин спешить провести её внутрь клеток, а энергетический излишек с помощью печени зарезервировать в гликоген. Если глюкозы в крови мало – глюкагон блокирует выработку гликогена, начиная активно перерабатывать его обратно в глюкозу, чтобы обеспечить необходимое энергетические питание организма. Таким образом, благодаря нормальной работе поджелудочной железы, поддержание уровня глюкозы в крови подвергается строгому контролю.

Кроме регулирования углеводного обмена, роль инсулина в нормальной работе организма невозможно переоценить. Инсулин – единственный гормон, помогающий поступившей в кровь глюкозе пройти печёночные, жировые и мышечные клетки. Если инсулина недостаточно, то происходит, приблизительно, то же, что может произойти с автомобилем; для запуска процесса сгорания топлива необходимо включить зажигание, но оно не работает, и топливо заливает двигатель. Функцию зажигания в организме выполняет именно инсулин. Если его не хватает, глюкоза не сгорает, не перерабатывается в энергию, а накапливается в крови и нарушает работу всего организма. Возникает инсулиновый голод среди сахарного изобилия.

Кроме того, инсулин помогает печени в образовании резервного энергетического запаса гликогена, играет огромную роль в обеспечении энергетического баланса организма, препятствуя переходу аминокислот в сахара, улучшает синтез белков, способствует преобразованию углеводов в жиры, то есть участвует практически во всех жизненно важных процессах. Если же, после переработки глюкозы и отложения гликогена в печени, показатель уровня сахара в крови остаётся высоким, то его избыток жировые клетки превращают в жир, что, соответственно, приводит к ожирению.

Однако, при длительном, неправильно составленном рационе питания, с большим количеством «быстрых» углеводов и рафинированных продуктов, работа поджелудочной железы может нарушиться. Это грозит развитием такого серьёзного заболевания, как сахарный диабет. Если клетки не могут усвоить глюкозу, поступившую в кровь при переваривании пищи, то её уровень постепенно повышается. Существует два типа сахарного диабета. I тип (инсулинозависимый) требует введения в организм инсулина извне, так как поджелудочная железа практически не вырабатывает инсулин. При II типе (инсулиннезависимом) вырабатывается достаточное количество инсулина, но он не работает должным образом. Поскольку клетки не получают необходимого количества энергии, возникает слабость и быстрое переутомление.

Если показатель уровня сахара в крови выше 10 ммоль/л, то к его выводу из организма подключаются почки. Поскольку увеличивается мочеотделение, появляется чувство постоянной жажды. В конце концов, организм переключается на другие виды горючего: жиры и белки. Но их расщепление происходит тоже под воздействием инсулина, которого катастрофически не хватает, поэтому жиры сгорают не до конца, что приводит к отравлению всего организма и может спровоцировать кому.

Поэтому, чтобы сохранить здоровье, необходимо тщательно следить за качеством рациона питания и, прежде всего, углеводов. Существует такое понятие, как гликемический индекс (ГИ) продуктов. Он показывает, с какой скоростью в организме расщепляется и преобразуется в глюкозу тот или иной продукт. При этом, чем быстрее расщепление, тем выше гликемический индекс. Так называемые «быстрые» углеводы заставляют поджелудочную железу реагировать выбросом рекордного количества инсулина. Употребление «быстрых» углеводов всегда ведёт к развитию ожирения, поскольку излишек глюкозы организм непременно отложит про запас в виде жира. Совсем другое дело обстоит с «медленными» углеводами, которые постепенно расщепляясь, позволяют инсулину равномерно проводить глюкозу в клетки, обеспечивая долговременное чувство сытости и необходимую энергетическую подпитку.

Таким образом, процесс обмена углеводов идёт по двум направлениям: преобразование пищевых веществ в энергию и перераспределение их избытка в энергетические резервы для подпитки между приемами пищи. Если энергетический резерв полон, а в крови ещё присутствует глюкоза, то организм её откладывает в виде жирового запаса. Поэтому очень важно подпитывать организм энергией, употребляя «медленные» углеводы. При правильной работе пищеварительной системы и поджелудочной железы, показатель содержания сахара в крови всегда будет оставаться в норме, способствуя сохранению здоровья и активного образа жизни.

Автор: Арина Михайлова

Метки: , , , ,

Оставить комментарий