Влияние аминокислот и гормонов на секрецию инсулина. Инсулин в углеводно-жировом обмене
а) Аминокислоты. Некоторые аминокислоты дополняют повышение секреции инсулина, обеспечиваемое глюкозой. Наиболее активными из них являются аргинин и лизин. Стимулирующие эффекты аминокислот отличаются от эффектов, осуществляемых глюкозой. Так, введение только аминокислот на фоне отсутствия подъема уровня глюкозы сопровождается незначительным изменением концентрации инсулина, но если одновременно поднять уровень глюкозы в крови, то индуцированная глюкозой секреция инсулина превысит почти в 2 раза тот уровень, что отмечался при избытке аминокислот. Таким образом, аминокислоты резко потенцируют стимуляторное влияние глюкозы на секрецию инсулина. Стимуляция секреции инсулина аминокислотами важна, т.к. инсулин в итоге обеспечивает транспорт аминокислот в клетки наряду с образованием белков, поэтому инсулин нужен для утилизации как избытка аминокислот, так и углеводов.
б) Гастроинтестинальные гормоны. Смесь различных важных гастроинтестинальных гормонов (гастрина, секретина, холецистокинина, желудочного ингибирующего пептида, который, возможно, наиболее активен) вызывает умеренное увеличение продукции инсулина. Эти гормоны выделяются желудочно-кишечным трактом после приема пищи. Они вызывают «ожидаемое» повышение продукции инсулина, как бы подготавливающее организм к поступлению глюкозы и аминокислот в связи с приемом пищи. Гастроинтестинальные гормоны действуют подобно аминокислотам: потенцируя влияние глюкозы, почти в 2 раза увеличивают продукцию инсулина на фоне повышения уровня глюкозы в крови.
в) Другие гормоны и автономная нервная система. Другие гормоны либо напрямую увеличивают секрецию инсулина, либо усиливают стимулирующее действие глюкозы. К таким гормонам относят глюкагон, гормон роста, кортизол и в меньшей степени — прогестерон и эстрогены. Стимуляторные эффекты этих гормонов важны прежде всего потому, что продолжительное влияние возросшего уровня этих гормонов может приводить к истощению клеток островков Лангерганса и создавать угрозу развития сахарного диабета. В самом деле, диабет часто возникает у больных, длительное время получавших большие дозы указанных гормонов. Диабет — особенность, одинаково свойственная больным гигантизмом и акромегалией, людям с опухолями, продуцирующими гормон роста, и лицам с повышенной секрецией глюкокортикоидов коры надпочечников.
В некоторых случаях стимуляция парасимпатических нервов, иннервирующих поджелудочную железу, может увеличивать секрецию инсулина. Однако вызывает сомнение физиологическое значение этого влияния в регуляции секреции инсулина.
г) Роль инсулина (и других гормонов) в сопряжении метаболизма углеводов и липидов. Из предыдущего обсуждения должно быть понятно, что инсулин обеспечивает использование углеводов для энергетических потребностей и, напротив, снижает использование жиров для этих целей, поэтому отсутствие инсулина приводит к использованию жиров, делая невозможным использование глюкозы в тканях, за исключением ткани мозга. Более того, сигналом, управляющим механизмом сопряжения, является концентрация глюкозы в крови. Когда концентрация глюкозы низка, секреция инсулина подавляется, и для энергетических целей практически повсеместно, кроме ткани мозга, используются исключительно жиры. Если концентрация глюкозы высока, это стимулирует продукцию инсулина и использование в качестве источника энергии углеводов вместо жиров. Избыток углеводов поступает в печень и хранится в виде гликогена, там же он может храниться в виде жиров. Кроме того, он депонируется в мышцах в виде гликогена, поэтому одной из наиболее важных функциональных ролей инсулина в организме является контролирование использования для энергетических нужд одного из этих двух видов питательных веществ в те или иные моменты времени.
Наконец, четыре других известных гормона также играют важную роль в механизме сопряжения: гормон роста передней доли гипофиза, кортизол коры надпочечников, адреналин мозгового вещества надпочечников и глюкагон — гормон, продуцируемый альфа-клетками островков Лангерганса поджелудочной железы. Оба гормона (и гормон роста, и кортизол) секретируются в ответ на гипогликемию и тормозят использование глюкозы, пока обеспечивается использование жиров. Однако эффекты действия обоих гормонов проявляются медленно, требуя многих часов для достижения максимальной представленности.
Адреналин особенно важен для увеличения концентрации глюкозы в крови в период стресса, когда возбуждается симпатическая нервная система. Однако действие адреналина отличается от действия других гормонов тем, что он одновременно увеличивает концентрацию в плазме глюкозы и жирных кислот. Объяснение такого рода эффектов заключается в том, что адреналин оказывает:
(1) активное влияние на процессы гликогенолиза в печени и поэтому способствует выделению большого количества глюкозы в кровь в течение нескольких минут;
(2) непосредственное влияние на процессы липолиза в жировых клетках вследствие активации гормон-сенситивной липазы в жировых клетках и существенно повышает уровень жирных кислот в крови.
В этом случае увеличение уровня жирных кислот количественно превышает увеличение концентрации глюкозы в крови, поэтому адреналин особенно стимулирует использование жиров в таких стрессорных ситуациях, как физические нагрузки, циркуляторный шок и состояние гнева.
