Влияние инсулина на обмен углеводов

Органы–мишени инсулина. Основные мишени инсулина — печень, скелетные мышцы, клетки жировой ткани. Поскольку инсулин является главным регулятором метаболизма молекул, — источников энергетического обмена в организме — то именно в этих органах развёртываются основные физиологические эффекты инсулина на обмен белков, жиров и углеводов.

Физиологические эффекты инсулина

· Рецептор инсулина относится к каталитическим и кодируется геном INSR. Продукт транскрипции гена и продукты трансляции мРНК подвергаются модификациям, в результате которых в плазматическую мембрану клеток–мишеней встраивается тетрамер, состоящий из пары a‑СЕ (их внеклеточная часть связывает инсулин) и пары b‑СЕ (их внутрицитоплазматическая часть является тирозин киназой).

Ú Субстраты рецептора инсулина — 4 внутриклеточных белка IRS (Insulin Receptor Substrate), фосфорилируемых b‑СЕ рецептора инсулина. Дальнейшая внутриклеточная передача сигнала происходит несколькими различными путями и приводит к реализации множества эффектов инсулина на клетки–мишени.

Ú Мутации. Известно не менее 30 мутаций гена INSR и генов, кодирующих белки внутриклеточной передачи сигнала, приводящих к развитию полной или частичной нечувствительности мишеней к эффектам инсулина (как следствие, у носителей дефектного аллеля развивается сахарный диабет типа II).

· Функции инсулина разнообразны (регуляция обмена источников энергии — углеводов, липидов и белков). В клетках–мишенях инсулин стимулирует трансмембранный перенос глюкозы и аминокислот, синтез белка, гликогена и триглицеридов, гликолиз, а также рост и пролиферацию клеток, но подавляет протеолиз, липолиз и окисление жиров (см. подробнее ниже).

· Скорость проявления эффектов инсулина. Физиологические эффекты инсулина по скорости их наступления после взаимодействия гормона с его рецепторами подразделяют на быстрые (развиваются в течение секунд), медленные (минуты) и отсроченные (часы).

Таблица. Долговременность эффектов инсулина

Быстрый (секунды)

Увеличение^* транспорта глюкозы^**, аминокислот и K⁺ внутрь инсулин-чувствительных клеток

Медленный (минуты)

Стимуляция белкового синтеза

Торможение распада белков

Активация ферментов (например, гликогенсинтазы и гликолитических)

Ингибирование гликоген фосфорилазы и ферментов глюконеогенеза

Отсроченный (часы)

Транскрипция генов, трансляция мРНК, синтез белка, рост и размножение^*** клеток

Примечания. * В органах–мишенях инсулина; исключение составляют нейроны головного мозга, скорость поступления глюкозы в которые не зависит от инсулина. ** Идентифицировано 8 трансмембранных переносчиков глюкозы GLUT, в том числе GLUT1 (эритроциты), GLUT2 (островки Лангерханса и печень), GLUT4 (чувствительный к инсулину, органы–мишени инсулина), GLUT5 (канальцы почек). *** Почему инсулин отнесён к функциональной группе гормонов-митогенов.

· Печень. Инсулин оказывает на гепатоциты следующие эффекты:

à глюкоза постоянно поступает в клетки печени через трансмембранный переносчик GLUT2; инсулин мобилизует дополнительный трансмембранный переносчик GLUT4, способствуя его встраиванию в плазматическую мембрану гепатоцитов.

à способствует синтезу гликогена из поступающей в гепатоциты глюкозы путём увеличения транскрипции гена глюкокиназы и активирования гликоген синтазы;

à предупреждает распад гликогена путём ингибирования активности гликоген фосфорилазы и глюкозо-6-фосфатазы;

à стимулирует гликолиз и окисление углеводов путём активирования глюкокиназы, фосфофруктокиназы и пируват киназы;

à активирует метаболизм глюкозы через гексозомонофосфатный шунт;

à ускоряет окисление пирувата путём активирования пируватдегидрогеназы;

à подавляет глюконеогенез путём ингибирования активности фосфоенолпируват карбоксикиназы, фруктозо-1,6-бифосфатазы и глюкозо-6-фосфатазы;

· Скелетные мышцы. В скелетных мышцах инсулин:

à активирует поступление глюкозы в саркоплазму посредством трансмембранного переносчика GLUT4, способствуя его встраиванию в плазматическую мембрану.

à способствует синтезу гликогена из поступающей в гепатоциты глюкозы путём увеличения транскрипции гена гексокиназы и активирования гликоген синтазы;

à стимулирует гликолиз и окисление углеводов путём активирования гексокиназы, фосфофруктокиназы и пируват киназы;

· Жировая ткань. Инсулин влияет на метаболизм адипоцитов следующим образом:

à активирует поступление глюкозы в саркоплазму посредством трансмембранного переносчика GLUT4, способствуя его встраиванию в плазматическую мембрану.

à стимулирует гликолиз, что приводит к образованию a-глицерофосфата, идущего на построение триглицеридов;

à ускоряет окисление пирувата путём активирования пируватдегидрогеназы и ацетил-КоА‑карбоксилазы, что благоприятствует синтезу свободных жирных кислот;

Дата добавления: 2014-01-07