МЕХАНИЗМЫ РЕГУЛЯЦИИ УГЛЕВОДНОГО ОБМЕНА

АННОТАЦИЯ

На основании анализа научной литературы дается описание регуляции углеводного обмена, факторам, которые оказывают влияние на гомеостаз глюкозы, приводятся нормы уровня глюкозы крови по возрастам.

Ключевые слова: глюкоза, механизмы регуляции, гормоны.

Одной из важнейших функций углеводов является обеспечение всего организма энергией. Из всех представителей углеводов главное значение принадлежит глюкозе, которая является основным исходным продуктом почти всех превращений углеводов в организме. Ее содержание в крови в норме отличается удивительным постоянством, и по изменению уровня глюкозы судят о характере углеводного обмена в клинике. Поэтому важное значение представляет изучение регуляторных механизмов, ответственных за этот процесс [1].

Регуляция углеводного обмена осуществляется посредством взаимодействия нейроэндокринной системы, печени, мышечной, жировой и других тканей. Сигналы об изменении уровня глюкозы в крови поступают в кору головного мозга от рецепторов интимы крупных сосудов. Взаимодействие нейроэндокринной системы выражается в разных ответных реакциях: при гипогликемии наблюдается адреналово-симпатический ответ, а при гипергликемии – ваго-инсулярный. При гипогликемии периферические ткани используют как субстрат биологического окисления липиды, а при гипергликемии – глюкозу. При гипогликемии происходит мобилизация жирных кислот (активация липолиза в жировой ткани) и увеличение их окисления в мышцах при одновременном снижении утилизации глюкозы. Жирные кислоты угнетают поглощение глюкозы мышцами. При голодании энергетические расходы покрываются за счет окисления жиров. Глюкоза сохраняется для снабжения энергией клеток нервной ткани. Повышение уровня глюкозы в крови приводит к снижению липолиза и усилению липогенеза, так как в мышцах повышается утилизация глюкозы. Взаимоотношения между концентрацией глюкозы и жирных кислот – глюкозо-жирнокислотный цикл Рэндла, который не зависит от гормонов. Регуляция углеводного обмена на клеточном уровне происходит путем регуляции активности ферментов углеводного обмена с участием двух основных механизмов:

1. Механизм срочной регуляции (быстрая ответная реакция).

Суть процесса: активация или торможение готовых молекул белков-ферментов за короткий промежуток времени (несколько секунд или минут). В регуляции принимают участие аллостерические ферменты, конформация или активность которых зависит от соотношения концентраций в клетке аллостерических эффекторов: НАДН/НАД+, АТФ/АМФ, ацетил-KoA/HSKoA, цитрата, фосфорилированных форм сахаров. Изменение конформации ферментов происходит также в результате ковалентной модификации. Модуляторами ферментов являются гормоны.

2. Механизм медленной регуляции (медленная ответная реакция).

Суть процесса: регуляция зависит от скорости биосинтеза белков-ферментов, продолжительность процесса составляет дни и недели. Индукция приводит к активации биосинтеза белков, репрессия – к торможению данного процесса. Контроль осуществляется при участии гормонов [2].

Гормоны, регулирующие углеводный обмен. Основное место в гормональной регуляции гомеостаза глюкозы в организме отводится двум группам гомонов:

- гормоны, понижающие уровень глюкозы в крови – инсулин;

- гормоны, повышающие уровень глюкозы в крови (адреналин, глюкагон и другие контринсулярные гормоны).

Инсулин – единственный гормон, способствующий утилизации глюкозы и снижающий ее продукцию. Главным регулятором синтеза инсулина является глюкозный стимул. Глюкоза регулирует экспрессию генов инсулина. Инсулин стимулирует синтез жирных кислот и триглицеридов в печени и жировой ткани, препятствует липолизу, блокирует гормон-чувствительную липазу в жировой ткани. Оценивая роль инсулина в обмене веществ, можно сказать, что это анаболический гормон, способствующий накоплению энергии как в виде АТФ, так и в виде гликогена, нейтральных жиров и белков. Инсулин обеспечивает взаимосвязь углеводного, белкового и жирового обмена за счет регуляции основных путей окисления глюкозы [3].

К контринсулярным гормонам относятся катехоламины, глюкагон, соматотропный гормон (СТГ), адренокортикотропный гормон (АКТГ), ТТГ, глюкокортикоиды и др. Контринсулярные гормоны оказывают действие как по срочному, так и медленному механизмам опосредованно через цАМФ. Катехоламины (адреналин) образуются в мозговом веществе надпочечников и выбрасываются в кровь под действием нервных импульсов. Адреналин (эпинефрин) стимулирует распад гликогена в печени и мышцах. В мышцах он активирует гликогенолиз до молочной кислоты без освобождения глюкозы из-за отсутствия в них глюкозо-6-фосфатазы.

Глюкагон образуется в альфа-клетках поджелудочной железы. Он, подобно адреналину, активирует фосфорилазу, гликогенолиз и освобождение глюкозы из печени в кровяное русло. Это влияние намного сильнее, чем у адреналина. Однако глюкагон не действует на мышечную фосфорилазу, т.е. не мобилизует гликоген мышц. Гипергликемический эффект глюкагона – результат стимуляции печеночного гликогенолиза и глюконеогенеза, индукции секреции адреналина, торможения транспорта глюкозы в мышцы.

Гормоны гипофиза. На углеводный обмен влияют тропные гормоны. Соматотропный гормон действует на все клетки организма и поджелудочную железу, стимулируя выработку глюкагона альфа-клетками; АКТГ стимулирует образование глюкокортикоидов в коре надпочечников; ТТГ действует на щитовидную железу и продукцию Т3, Т4. Йодтиронины действуют по медленному механизму, повышают скорость транскрипции и синтеза белков-ферментов, повышают основной обмен.

Соматотропный гормон (гормон роста) – антагонист инсулина. Активирует инсулиназу, увеличивает выход глюкозы в печеночные вены, индуцирует ключевые ферменты глюконеогенеза, уменьшает поглощение глюкозы на периферии (репрессия ферментов гликолиза). Соматотропин усиливает липолиз, в результате чего в крови повышается концентрация свободных жирных кислот. Они подавляют действие инсулина на мембранный транспорт глюкозы. Продолжительное введение гормона роста может привести к диабету.

Глюкокортикоиды – гормоны коры надпочечников, действуют по механизму медленной регуляции. Глюкокортикоиды стимулируют катаболизм белков и глюконеогенез за счет аминокислот, повышают содержание гликогена в печени и в меньшей степени в мышцах, уменьшают мембранный транспорт глюкозы и ее утилизацию на периферии, репрессируют гексокиназу.

Содержание глюкозы в крови характеризуется возрастными особенностями. Концентрация глюкозы в крови новорожденных в среднем 3,33±1,66 ммоль/л. У детей раннего возраста наблюдается склонность к гипогликемии. Уровень глюкозы в крови детей 5-6 лет в среднем 3,88±1,11 ммоль/л. К 14-15 годам гликемия достигает показателей взрослого 4,4-6,1 ммоль/л [2].

Список литературы:

1. Регуляция углеводного обмена [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL: http://chemlib.ru/books/item/f00/s00/z0000039/st071.shtml (6.09.2022).
2. Данилова Л.А. Биохимия : учеб. для вузов. – СПб: СпецЛит, 2020. С.162-169.
3. Недосугова Л.В. Роль эндокринной системы в поддержании гомеостаза глюкозы в норме и при патологии // РМЖ. Медицинское обозрение. – 2021. – №9. – С. 586-591.