Утворення пірувату з лактату в печінці

Лактат, утворенний з пірувату в анаеробному гліколізі, є кінцевим продуктом метаболізму; його включення в обмін речовин (окислення або використання в синтезі глюкози — глюконеогенезі) можливе лише через реокислення до пірувату в лактатдегідрогеназній реакції: L-лактат + НАД+ =піруват + НАДН + Н+

Реакція каталізується розглянутою вище лактатдегідрогеназою і є протилежною за напрямком відносно лактатдегідрогеназної реакції, яка утворює лактат із пірувату в умовах анаеробного гліколізу. Напрямок ЛДГ-азної реакції в бік утворення пірувату наявний саме в глюконеогенних тканинах (печінка, нирки), де його спрямованість визначається відповідними відношеннями НАД+ /НАДН, піруват/лактат, присутністю певного ізоферменту ЛДГ. При цьому джерелом лактату для печінкового глюконеогенезу є лактат, який надходить через плазму кровіз місць його утворення — переважно скелетних м’язів.

41. Глюкозо-лактатний (цикл Корі) та глюкозо-аланіновий цикли.

Глюкозо-лактатний цикл

Таким чином, формується циклічний процес (глюкозо-лактатний цикл, або цикл Корі), що пов’язує процеси утворення лактату в клітинах м’язової тканини в ході анаеробного гліколізу, його вихід у кров через плазматичні мембрани м’язових клітин і використання лактату (після окислення в піруват) в гепатоцитах для глюконеогенезу.Частина пірувату) окислюється в піруватдегідрогеназній реакції до ацетил-КоА. У скелетних м’язах ЛДГ-азна реакція перебігає переважно в бік утворення з пірувату лактату.За рахунок відновлення пірувату в лактат та подальшого його використання для глюконеогенезу в печінці (цикл Корі), скелетні м’язи не тільки втрачають “зайву” молочну кислоту, що утворюється в особливо значних кількостях при інтенсивній фізичній праці, а й підтримують високе співвідношення НАД+ /НАДН, необхідне для активного функціонування гліколізу (використання НАД+ у процесі гліколітичної оксидоредукції).

Глюкогенні амінокислоти

Безпосередніми попередниками глюкози при її синтезі є піруват, оксалоацетат та фосфоенолпіруват. Амінокислоти, які в результаті втрати аміногрупи (в реакціях дезамінування або трансамінування) перетворюються в зазначені безазотисті сполуки, можуть, таким чином, розглядатися як субстрати глюконеогенезу; такі амінокислоти отримали назву глюкогенних амінокислот. Глюконеогенез за участю амінокислот найбільш активний за умов повного голодування, коли підтримання рівня енергетичних процесів в організмі, зокрема нормальної концентрації глюкози крові та головного мозку, здійснюється за рахунок катаболізму власних тканинних білків.

Глюкозо-аланіновий цикл

Важливим субстратом глюконеогенезу в печінці є алані н, який може утворюватися в скелетних м’язах у зворотній реакції трансамінування пірувату з глутаматом: піруват + глутамат =L-аланін + + α-кетоглутурат. Вивільняючись із працюючих м’язів у кров, аланін поглинається гепатоцитами і (після перетворення в піруват) використовується в глюконеогенезі (глюкозо-аланіновий цикл)

42. Глюкоза крові(глюкоземія): нормоглікемія, гіпо- та гіперглікемії, глюкозурія. Цукровий діабет- патологія обміну глюкози

Нормальна концентрація глюкози в крові здорової людини складає 3 ,3-5,5 ммоль/л (60-100 мг %). Цей рівень глюкоземії є життєво необхідним для нормального енергетичного обміну головного мозку і підтримується за рахунок динамічної рівноваги між фізіологічними та біохімічними процесами, що поставляють глюкозу в кров, та відповідними процесами, що зменшують її кількість у плазмі крові за рахунок надходження у клітини внутрішніх органів. Зміни концентрації глюкози в плазмі крові призводять до зсувів у біосинтезі та секреції в кров гормонів, які мають найбільше значення для регуляції процесів ферментативного контролю метаболізму глюкози, головним чином глюкагону, інсуліну, глюкортикоїдів та соматотропіну. Співвідношення глюкагон/інсулін має найбільше значення для регуляції взаємовідношення між активностями процесів глюконеогенезу та гліколізу.

1. Зменшення рівня глюкоземії(гіпоглюкоземія, гіпоглікемія), що настає через декілька годин після останнього споживання їжі, супроводжується підвищенням рівня секреції α-клітинами острівкової частини підшлункової залози гормону глюкагону, який стимулює процеси глюконеогенезу. За рахунок активації каскадної аденілатциклазної системи в мембранах гепатоцитів глюкагон стимулює фосфороліз глікогену, що також робить свій внесок у збільшення рівня вільної глюкози.

2. Збільшення рівня глюкоземії (гіперглюкоземія, гіперглікемія) стимулює секрецію β-клітинами підшлункової залози гормону інсуліну, який підвищує ступінь проникності плазматичних мембран багатьох клітин для глюкози (окрімголовного мозку), сприяючи їх внутрішньоклітинному метаболізму. Інсулін зменшує швидкість синтезу ферментів глюконеогенезу в печінці та, навпаки, стимулює синтез ключових регуляторних ферментів гліколізу — гексокінази, фосфофруктокінази, піруваткінази, переводячи, таким чином, обмін глюкози з глюкогенного на гліколітичний шлях. Крім того, інсулін стимулює синтез у печінці та м’язах глікогену, що також є метаболічним процесом, спрямованим на зменшення концентрації вільної глюкози.

· Адреналін —гормон мозкової частини надниркових залоз, збільшення секреції якого призводить до підвищення вмісту глюкози в крові за рахунок стимуляції фосфоролізу глікогену в м’язах та частково в печінці, що, через Г-6-Ф-азну реакцію, супроводжується гіперглюкоземією.

· Глюкокортикоїди, основним представником яких є кортизол, стимулюють глюконеогенез за рахунок стимуляції синтезу в печінці ферментів глюконео- генезу — головним чином ФЕП-кінази, та ферментів, що перетворюють у субст- рати глюконеогенезу деякі глюкогенні амінокислоти (серин, тирозин, триптофан).

· Соматотропін — гормон аденогіпофіза, що, подібно до інсуліну, збільшує проникність плазматичних мембран клітин м’язової та жирової тканини для глюкози, але, на відміну від інсуліну, — активує глюконеогенез в печінці.

Цукровий діабет — ендокринна хвороба, що характеризується генетично детермінованим абсолютним або відносним дефіцитом гормону підшлункової залози інсуліну. В основі розвитку цукрового діабету лежить зниження продукції інсуліну в β-клітинах острівкового (інсулярного) апарату підшлункової залози або нездатність відповідних клітинних рецепторів реагувати на інсулін.

Відповідно до зазначеного розрізняють:

– інсулінозалежний цукровий діабет (ІЗЦД), який розвивається внаслідок руйнування значної кількості (звичайно більше 90 %) секретуючих інсулін β-клітин. Причиною деструкції β-клітин є генетично зумовлений автоімунний процес. ІЗЦД складає 10-15 % всіх випадків цукрового діабету і проявляється гіперглікемією та схильністю до кетонемії та кетоацидозу.

– інсулінонезалежний цукровий діабет (ІНЗЦД) — форма цукрового діабету, за якого у більшості хворих зберігаються β-клітини в інсулярній частині підшлункової залози, але порушені специфічні реакції клітин на дію інсуліну або регуляція його секреції під впливом збільшеної концентрації глюкози крові. Проявляється гіперглікемією та ожирінням. Найбільш характерним клініко-біохімічним проявом цукрового діабету є збільшення (порівняно з нормою) рівня глюкози в крові в умовах натщесерце або після прийому їжі, який перевищує значення, характерні для фізіологічної, алімен- тарної гіперглюкоземії.

У разі зростання рівнів глюкоземії більше 180 мг % (“нирковий поріг” для глюкози), остання починається виводитися із сечею — глюкозурія.

43. Гормональна регуляція концентрації та обміну глюкози в крові.

· Адреналін —гормон мозкової частини надниркових залоз, збільшення секреції якого призводить до підвищення вмісту глюкози в крові за рахунок стимуляції фосфоролізу глікогену в м’язах та частково в печінці, що, через Г-6-Ф-азну реакцію, супроводжується гіперглюкоземією.

· Глюкокортикоїди, основним представником яких є кортизол, стимулюють глюконеогенез за рахунок стимуляції синтезу в печінці ферментів глюконео- генезу — головним чином ФЕП-кінази, та ферментів, що перетворюють у субст- рати глюконеогенезу деякі глюкогенні амінокислоти (серин, тирозин, триптофан).

· Соматотропін — гормон аденогіпофіза, що, подібно до інсуліну, збільшує проникність плазматичних мембран клітин м’язової та жирової тканини для глюкози, але, на відміну від інсуліну, — активує глюконеогенез в печінці.

44. Пентозофосфатний шлях окислення глюкози:схема процесу та біологічне значення.

Альтернативний механізм метаболізму глюкози — пентозофосфатний (фосфо- глюконатний) шлях, в результаті функціонування якого утворюється інший тип метаболічної енергії, а саме — відновлений НАДФ+ (НАДФН), що в подальшому використовується у різних реакціях відновлювального біосинтезу, зокрема синтезу ліпідів. Крім генерації НАДФН, пентозофосфатний шлях є постачальником пентоз, необхідних для синтезу багатьох важливих біомолекул.