Osnovy_biokhimii_Uayt_tom_3 (1123311), страница 103

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 103)

46.!.ЗЛ Регуляции сеирепин инсулина Скорость секреции инсулина зависит от концентрации глюкозы в крови. При повышении содержания глюкозы в крови секреция инсулина увеличивается, а при снижении концентрации глюкозы в крови образование инсулина поджелудочной железой уменьшается. При добавлении глюкозы !и ч(!го к изолированным островковым клеткам в них стимулируется синтез инсулина. С помощью этой модельной системы удалось показать, что глюкоза оказывает действие в условиях, прн которых используется ранее синтезированная мРНК, т. е.

глюкоза проявляет посттранскрипциональный эффект. Некоторые гормоны и другие агенты, например глюкагон (см ниже), секретин и холецистокинин (гл, 34), соматотропнн (гл, 48) и простагландин Е1 (гл. 19), которые повышают аденилатциклазиую активность островковых клеток, усиливают секрецию инсулина. Активация циклазы этими агентами может увеличивать также иидуцнруемую глюкозой секрецию инсулина. Однако сАМР не является необходимым медиатором стимулирующего действия глюкозы на секрецию инсулина.

Механизм регуляторного влияния глюкозы на секрецию инсулина весьма сложен. Секреторная реакции на глюкозу является Сае+-зависимой. Сае+ поступает в островковые клетки вместе с глюкозой; концентрация последней быстро уравновешивается по обеим сторонам мембраны островковых клеток; в этих клетках глюкоза фосфорилнруется в глюкозо-б-фосфат (разд. 14.3.1.1) в ходе реакции, катализируемой глюкокиназой (фермент характеризуется высоким сродством к глюкозе); далее происходит значительное ускорение гликолиза.

Наблюдается приблизптельно пропорциональная зависимость между скоростью гликолиза, суммарным поглощением Сае+ и скоростью синтеза инсулина. С другой стороны, голодание, сопровождающееся понижением концентрации глюкозы в крови, приводит к торможению метаболизма островковых клеток и их способности синтезировать инсулин. В обоих случаях скорости поглощения Сае+ и секреции ппсулниа, по-видимому, наиболее тесно сопряжены с активностью фосфофруктокиназы в м.поджалгдочнхя жклезл !637 островковых клетках.

Таким образом, изменение секреции инсулина в зависимости от концентрации глюкозы в крови является следствием влияния интенсивности гликолиза в В-клетках на скорость транспорта Са'+ через плазматические мембраны клеток. В то время как скорость секреции инсулина является Саь+-зависимой, скорость синтеза гормона не зависит от Са'+. Известно, также, что лекарственные вещества, стимулирующие секрецию инсулина, (разд. 46.1.4 4), не увеличивают синтез гормона. Г1ри исследовании секреции инсулина препаратами изолирован« ных островков, перфузируемой поджелудочной железой, а также интактным организмом установлено, что процесс секреции является двухфазным: он характеризуется короткой начальной вспышкой секреции и последующим продолжительным медленным ее повышением.

Было высказано предположение, что небольшая секреция, происходящая в течение первой фазы, обусловлена освобождением запасенного инсулина, в то время как в течение второй фазы секретируется в основном вновь синтезируемый инсулин (в эксперименте вторая фаза секреции частично тормозится ингибиторами белкового синтеза). Ряд других важных физиологических стимулов увеличивает секрецию инсулина.

Глюкагон (см. ниже), второй гормон поджелудочной железы, усиливает секрецию путем активации аденилатциклазы мембран В-клеток поджелудочной железы. Секреция инсулина значительно увеличивается также при богатой белками пище и внутривенном введении некоторых аминокислот, особенно ь-аргинина и ь-лейцина. При введении последнего увеличение секреции выражено слабее. Введение аргинииа, следовательно, может быть использовано для тестирования способности поджелудочной железы секретировать инсулин.

Соматотропин (гормон роста) является еще одним агентом, стимулирующим секрецию инсулина; его освобождение из гнпофиза стимулируется при белковом питании, а также при введении аргинина илн лейцина. Таким образом, субстраты, необходимые для синтеза белка, увеличивают освобождение гормонов, участвующих в регуляции белкового синтеза. 46.1.4. Действие инсулина Исторически влияние инсулина на метаболизм углеводов привлекало наибольшее внимание. Этот гормон получил даже название гипогликемического фактора; инсулин, однако, влияет также на скорости ряда других процессов, не связанных с утилизацией глюкозы (см.

ниже). Главными мишенями инсулина являются клетки мышц, печени и жировой ткани. Кроме того, инсулин оказывает влияние на ряд других клеток, например фибробласты и лимфоциты, и может также сииергично с другими гормонами действовать на некоторые ткани (например, сннергично с пролактнном (гл. 48) он действует на ткань молочной железы). 1638 у. БиОхимия эндокгинньгх желез Рецепторы инсулина локализованы на говерхности клеток-мишеней; гормон проявляет свое действие, не проникая в клетку. Хотя в опытах !и у!(го показано, что специфические инсулинсвязывающие участки имеются в ядрах клеток печени крысы, вопрос о значении потенциальных внутриклеточных участков связывания инсулина требует дополнительных исследований. Добавление инсулина !п у!(го к клеткам-мишеням приводит к быстрому увеличению числа микроворсинок на поверхности клетки.

Это происходит параллельно с увеличением поглощения клетками метаболитов, например уридина, лейцина и глюкозы. Такое действие инсулина становится наиболее заметным, когда величина клеточной поверхности оказывается лимитирующим фактором метаболизма, например в том случае, когда происходит слияние клеток. Связывание инсулина со своими рецепторами характеризуется отрицательной кооперативностью, т. е.

сродство рецепторов оказывается непостоянным, оно уменьшается с увеличением доли чза11ятыхъ рецепторов, Это явление обусловлено отчасти взаимодействием по типу «бок о бок» между самими рецепторами. Связывание инсулина с рецепторами клеток жировой ткани, печени, мышцы и лимфоидной ткани характеризуется феноменом насыщения, оно зависит от температуры и стереохимически высокоспецифпчно.

Сродство проинсулина к мембранам жировых клеток в 20 раз меньше, чем инсулина, что согласуется со значительно меньшей биологической активностью прогормона. Рецептор инсулина в мембранах печеночных и жировых клеток является, по-видимому, гликопротеидом (М 300000), с которым ассоциированы липиды; последние влияют на доступность связывающих участков для гормона. Так, после обработки жировых клеток нейраминидазой происходит селективная утрата способности клеток к ответной реакции на инсулин; при этом транспорт глюкозы и лнполитическое действие различных гормонов, например адреналина (равд.

45.!.!.3), изменяются незначительно. Если же клетки предварительно обработать фосфолнпазами А или С, то наблюдается увеличение способности связывать инсулин. Трипсинизация жировых клеток разрушает инсулиновые рецепторы. Имеющиеся в настоящее время данные свидетельствуют о том, что конформация молекулы инсулина имеет решающее значение для образования инсулин-рецепторного комплекса. Связываюшаяся с рецептором зона инсулина включает многие гидрофобные аминокислотные остатки В-цепи гормона, и, как полагают, связывание с рецептором осуществляется в пезультате гидрофобных взаимодействий и образования специфических водородных связеР. Микронитчатые компоненты трансмембранной цитоскелетной структуры (равд. 1 !.3.

! ) клеток-мишеней инсулина модулируют, по-видимому, связывание гормона, изменяя доступность рецептор- Ее. ПОДЖЕЛУДОЧНАЯ ЖЕЛЕЗА Таблица 46.1 Изменении некоторых метаболических процессов в интактном организме при избытке илн недостатке инсулина Набмток Недостаток метаболические процесс инсулина» ннсуиннаа Липогеаез Синтез белка Синтез гликогена Кетогеиез (за счет укирных кислот) Гл~оконеогенез (за счет аии- иокислот) Глнкогснолиз Липолиз а 1 скорость процесса унетичеиа; 1 скорость умеиьмепа. процесса ных участков.

Это напоминает ту функцию рассматриваемых микронитчатых структур, которую они выполняют в образовании «шапочекв на поверхности лимфоцитов (гл. 32). Аутоантитела к локализованным на клеточной поверхности рецепторам инсулина были обнаружены в крови некоторых пациентов с крайне высокой резистентностью к действию вводимого инсулина. Эти аутоантитела, тормозят связывание инсулина с его рецепторами. Связывание инсулина с клетками-мишенями приводит к процессам, которые увеличивают скорость синтеза и накоплении белков, а также веществ, являющихся резервуаром энергии, а именно гликогена и липидов. Стимулирование инсулином синтеза макро- молекул не связано с его влиянием на утилизацию глюкозы.

Практически все клетки нуждаются в инсулине для осуществления транслокации предшественников запасаемых резервных веществ из внеклеточного во внутрнклеточный компартмент; следует, однако, отметить, что поглощение глюкозы клетками мозга не изменяется при недостатке инсулина (разд. 37.3.1). В результате стимулирования связанной с мембраной сАМР- фосфодиэстсразы (которая снижает внутриклеточную [сАМР)) н, возможно, также с помошью других механизмов инсулин способен тормозить обычную ответную реакцию клеток на гормоны, действие которых связано с образованием сАМР.

Характеристики

Список файлов книги