Нарушение углеводного обмена на этапе депонирования гликогена

Глюкоза может поступать в клетки экзогенным путем (из пищи) и эндогенно из депонированного гликогена (в результате гликогенолиза) или из других субстратов в результате глюконеогенеза.

Всосавшаяся в тонкой кишке экзогенная глюкоза поступает через воротную вену в печень и попадает в гепатоциты, где с помощью активированной инсулином глюкокиназы превращается в глюкозо-6-фосфат (Г-6-Ф) (рис. 12-14). Глюкокиназа гепатоцитов и панкреоцитов работает в абсорбтивном периоде, когда концентрация глюкозы крови может повышаться до 8 ммоль/л, а в воротной вене - до 10 ммоль/л. Особые свойства глюкокиназы, которая в отличие от гексокиназ клеток других тканей не игибируется Г-6-Ф (конечным продуктом этой реакции), позволяют, в первую очередь гепатоцитам, захватывать глюкозу из кровотока в абсорбтивном периоде. Это предотвращает чрезмерное повышение ее концентрации в крови после приема пищи и такие нежелательные последствия гипергликемии, как гликозилирование белков.

Процесс облегченной диффузии глюкозы в клетки осуществляется с помощью белков-транспортеров глюкозы (ГЛЮТ 1, 2, 3, 5, 6), поэтому скорость трансмембранного переноса глюкозы в этом случае зависит только от ее концентрации в крови (табл. 12-1). Исключение составляют клетки мышечной и жировой ткани, где облегченная диффузия регулируется инсулином (гормон поджелудочной железы) - инсулинзависимые ткани. При отсутствии инсулина цитоплазматическая мембрана этих клеток непроницае-

Рис. 12-14. Метаболизм глюкозы после еды. Всосавшаяся в кишечнике глюкоза поступает в печень. Печень поддерживает постоянную доставку энергетических субстратов для других органов, в частности мозга. Поступление глюкозы в печень и мозг не зависит от инсулина, в мышцы и жировую ткань - инсулинзависимое. Во всех клетках первый этап метаболизма глюкозы - образование глюкозо-6-фосфата (Г-6-Ф). В печени инсулин стимулирует фермент глюкокиназу, переводя глюкозу в Г-6-Ф и далее в гликоген, избыток Г-6-Ф переводится в жирные кислоты с последующим образованием триацилглицеролов (ТАГ), которые освобождаются из печени в виде липопротеинов очень низкой плотности (ЛПОНП). В мышцах глюкоза запасается в виде гликогена, в жировой ткани переходит в ТАГ, в мозговой ткани глюкоза используется как энергетический субстрат

ма для глюкозы, так как она не содержит белки-транспортеры. В этих тканях ГЛЮТ 4 находятся в цитозольных везикулах, и их транслокация (перемещение) на мембрану клеток возможна лишь после взаимодействия инсулина с инсулиновым рецептором (рис. 12-15).

Таблица 12-1. Распределение и свойства белков-транспортеров глюкозы в организме человека

 

Типы ГЛЮТ	Локализация в органах, свойства ГЛЮТ
ГЛЮТ 1	На цитоплазматической мембране клеток мозга, почек, толстого кишечника, тканей глаза, плаценты, эритроцитов; обеспечивает стабильный поток глюкозы в клетку при нормогликемии
ГЛЮТ 2	На цитоплазматической мембране клеток печени, почек, тонкого кишечника, β-клеток островков Лангерганса; обеспечивает поток глюкозы в абсорбтивном периоде пищеварения(наследственный дефект ГЛЮТ 2 или нарушение его функции - один из механизмов снижения чувствительности β-клеток к глюкозе, приводящей к инсулинорезистентности при СД 2 типа)
ГЛЮТ 3	На цитоплазматической мембране клеток мозга, почек, плаценты, скелетных мыщц плода и др. тканей; обладает большим, чем ГЛЮТ 1, сродством к глюкозе, обеспечивает поток глюкозы при гипогликемии
ГЛЮТ 4	В цитоплазме клеток скелетных мышц, миокарда, жировой ткани в специальных везикулах; инсулинзависимыйпереносчик глюкозы, обеспечивает поток глюкозы в абсорбтивном периоде пищеварения (наследственный дефект ГЛЮТ 4 или нарушение его функции - один из механизмов инсулинорезистентности СД 2 типа)
ГЛЮТ 5	На цитоплазматической мембране энтероцитов, клеток почек; способен переносить и фруктозу
ГЛЮТ 6	Выделен в 1990 г. из тканей взрослого человека, на 80% по свойствам идентичен ГЛЮТ 3

Гликоген. Из Г-6-Ф в результате сочетанного действия гликогенсинтазы и «ветвящего» фермента (амило-1,4->1,6-глюкозил- транферазы) синтезируется гликоген - полисахаридный полимер человека и животных. Гликоген является депонированной формой глюкозы. Он содержится практически во всех тканях; в клетках нервной системы его количество минимально, а в печени и мышцах его особенно много. Гликоген содержит только два типа гликозиднъгх связей: α (1->4)-тип и α (1->6)-тип. Связь α (1->4)-тип формируется через каждые 8-10 остатков D-глюкозы (рис. 12-16). Основным гормоном, активирующим синтез гликогена, является инсулин.

Рис. 12-15. Влияние инсулина на перемещение транспортера глюкозы (ГЛЮТ) 4 из цитоплазмы в плазматическую мембрану клеток в инсулинзависимых тканях: 1 - связывание инсулина с рецептором; 2 - участок инсулинового рецептора, обращенный внутрь клетки, который стимулирует перемещение ГЛЮТ 4; 3, 4 - ГЛЮТ 4 в составе везикул перемещаются к плазматической мембране, включаются в ее состав; 5 - ГЛЮТ 4 переносят глюкозу в клетку

Рис. 12-16. Структура гликогена