Причины кетоза и ацидоза. Влияние инсулина на обмен белка
а) Повышенное использование жиров в связи с отсутствием инсулина является причиной кетоза и ацидоза. Отсутствие инсулина приводит к повышенному образованию ацетоуксусной кислоты в печени. Это является результатом следующих событий: при отсутствии инсулина на фоне избытка жирных кислот в печени заметно активируется транспортный механизм, представленный карнитином, обеспечивающий поступление жирных кислот в митохондрии. В митохондриях быстро совершается процесс бета-окисления жирных кислот, при этом образуется чрезвычайно большое количество ацетил-КоА. Избыток ацетил-КоА объединяется в виде ацетоуксусной кислоты, которая в итоге поступает в кровоток. Далее она доставляется периферическим клеткам, где вновь превращается в ацетил-КоА и используется для получения энергии обычным способом.
В то же время отсутствие инсулина снижает использование ацетоуксусной кислоты периферическими тканями, поэтому большое количество выделяющейся из печени ацетоуксусной кислоты не может быть метаболизировано тканями. Это приводит (для облегчения понимания просим вас изучить рисунок ниже) к значительному увеличению ее концентрации после прекращения секреции инсулина, поэтому иногда ее концентрация превышает 10 мэкв/л, что можно считать проявлением тяжелого ацидоза.
Как объяснялось в отдельной статье на сайте (просим вас пользоваться формой поиска выше), часть ацетоуксусной кислоты превращается в β-гидроксимасляную кислоту и ацетон. Эти два вещества наряду с ацетоуксусной кислотой называют кетоновыми телами, и их присутствие в больших количествах в жидких средах организма называют кетозом. Далее увидим, что при тяжелом диабете ацетоуксусная и гидроксимасляная кислоты могут явиться причиной тяжелого ацидоза и комы, приводящих к смерти.
Влияние удаления поджелудочной железы на приблизительную концентрацию в крови глюкозы, свободных жирных кислот и ацетоуксусной кислоты в плазме
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) Влияние инсулина на обмен белка и рост. Инсулин обеспечивает синтез и хранение белков. В течение нескольких часов после еды, когда в крови присутствует чрезвычайно большое количество питательных веществ, не только углеводы и жиры, но и белки могут запасаться в тканях. Для этого нужен инсулин. Способ, с помощью которого инсулин обеспечивает хранение белка, не вполне понятен, в отличие от механизмов, существующих для углеводов и жиров. Приведем некоторые факты.
1. Инсулин стимулирует поступление многих аминокислот в клетки. Из всех известных аминокислот инсулин стимулирует транспорт преимущественно валина, лейцина, изолейцина, тирозина и фенилаланина. Таким образом, инсулин наряду с гормоном роста обладает способностью увеличивать поступление в клетки аминокислот. Хотя, по-видимому, эти гормоны стимулируют избирательное их поступление.
2. Инсулин стимулирует процессы трансляции, что приводит к образованию новых белков. Необъяснимым образом инсулин «включает» рибосомальные механизмы. При отсутствии инсулина эти структуры работу приостанавливают.
3. Инсулин увеличивает скорость транскрипции определенных генов в клеточном ядре с большим латентным периодом, что приводит к увеличению количества образующейся РНК. Таким образом, инсулин еще больше стимулирует синтез белка, особенно многочисленных ферментов, обеспечивающих хранение углеводов, жиров и белков.
4. Инсулин тормозит катаболизм белков, уменьшая скорость высвобождения аминокислот из клеток, особенно мышечных. Возможно, это является результатом способности инсулина уменьшать обычное расщепление белков лизосомами клеток.
5. В печени инсулин подавляет скорость глюконеогенеза. Это достигается снижением активности ферментов, обеспечивающих глюконеогенез. Вследствие того, что наиболее употребимым субстратом для синтеза глюкозы в процессе глюконеогенеза являются аминокислоты, подавление глюконеогенеза способствует сохранению аминокислот в виде белков в клетках.
Подводя итог, можно сказать, что инсулин обеспечивает образование белка и предупреждает его распад.