Влияние инсулина на обмен углеводов. Обмен глюкозы под действием инсулина
а) Влияние инсулина на обмен углеводов. Сразу после потребления пищи, богатой углеводами, глюкоза, всасываясь в кровь, стимулирует секрецию инсулина. Инсулин, в свою очередь, повышает поступление, хранение и использование глюкозы почти всеми тканями организма, особенно мышцами, жировой тканью и печенью.
Схема инсулин-рецептора. Инсулин связывается с альфа-субъединицей рецептора, что вызывает фосфорилирование бета-субъединицы рецептора.
Это, в свою очередь, индуцирует активность тирозинкиназы. Рецептор тирозинкиназной активности запускает каскад реакций фосфорилирования в клетке, что увеличивает или снижает активность ферментов, включая субстраты инсулин-рецептора, которыми опосредованы влияния глюкозы на метаболизм глюкозы, жиров и белков.
Например, транспортеры глюкозы продвигаются к мембране клетки, облегчая поступление глюкозы в клетку
б) Инсулин повышает поступление и метаболизм глюкозы в мышцах. Неоднократно на протяжении суток мышечная ткань обеспечивает свои энергетические потребности не столько глюкозой, сколько жирными кислотами. Это объясняется тем, что мембрана мышечной клетки в покое обладает низкой проницаемостью для глюкозы, кроме случаев, опосредованных стимулирующими влияниями инсулина; в промежутках между приемами пищи количество секретируемого инсулина слишком мало, чтобы обеспечить поступление значительного количества глюкозы в клетки.
Однако существуют два состояния, когда мышцы потребляют большое количество глюкозы. Одно из них — тяжелые физические нагрузки. Потребление глюкозы в такой ситуации не требует большого количества инсулина, поскольку мышечные волокна становятся более проницаемы для глюкозы даже при отсутствии инсулина за счет процессов сокращения.
Вторым случаем высокого потребления глюкозы мышцами становится период через несколько часов после приема пищи. В это время концентрация глюкозы в крови высока и поджелудочная железа секретирует большое количество инсулина. Высокая концентрация инсулина обеспечивает быстрый транспорт глюкозы в мышечные клетки. Это вызывает преимущественное по сравнению с жирными кислотами использование глюкозы мышечными клетками, что мы обсудим далее.
в) Хранение глюкозы в мышцах. Если мышцы после приема пищи не работают, а глюкоза в больших количествах еще поступает в клетки, она преимущественно запасается в виде гликогена (предельная концентрация которого в мышцах составляет 2-3%) вместо того, чтобы использоваться в энергетических целях. В дальнейшем гликоген может использоваться мышцами для получения энергии.
Депонирование гликогена особенно полезно во время коротких периодов экстремальных потребностей мышц в энергии и способно продемонстрировать в течение нескольких минут высокий уровень энергообеспечения даже при отсутствии кислорода за счет гликолитического расщепления гликогена до молочной кислоты.
г) Количественное влияние инсулина на облегчение транспорта глюкозы через мембраны мышечных клеток. Это влияние показано на рисунке ниже в виде результатов экспериментов.
Влияние инсулина, облегчающее повышение концентрации глюкозы внутри мышечных клеток.
Заметьте, что при отсутствии инсулина (контроль) внутриклеточная концентрация глюкозы остается близкой к нулю, несмотря на ее высокую внеклеточную концентрацию
Нижняя кривая («контроль») показывает концентрацию свободной глюкозы, измеренную внутри клетки. Концентрация свободной глюкозы остается почти равной нулю, несмотря на то, что концентрация глюкозы во внеклеточной жидкости достигает 750 мг/дл. Кривая, помеченная «инсулин», показывает, что концентрация глюкозы во внутриклеточной жидкости достигает 400 мг/дл при добавлении инсулина. Таким образом, инсулин может повышать скорость транспорта глюкозы в покоящиеся мышечные клетки почти в 15 раз.
Видео физиология гормонов поджелудочной железы и регуляции уровня глюкозы - профессор, д.м.н. П.Е. Умрюхин
