В організмі людини існують системи які, узгоджують та координують роботу різних органів і тканин.
До таких систем відносять, гормональну (ендокринну),нервова, а також судинна, яка забезпечує перенесення всіх хімічних речовин в організмі. У нормі ці системи взаємодоповнюють одна одну.
Регуляція метаболізму дає змогу організмам відповідати на сегнали та активно взаємодіяти з навколишнім середовищем. Чим складніший організм, тим досконалішою є система регуляції.
Системи регуляції обміну речовин і функції організму людини утворюють три ієрархічні рівні:
Перший рівень – центральна і периферійна нервові системи. Нервові клітини отримують сегнали,що надходять із зовнішнього і внутрішнього середовищ, передають імпульси використовуючи хімічні сигнали – медіатори. Зумовлюють зміни метаболізму в ефекторних клітинах.
Другий рівень – ендокринна система – охоплює: (1)центральні ендокринні утворення – гіпоталамус, гіпофіз, епіфіз; (2)периферійні ендокринні залози (щитоподібну, пара щитоподібну та надниркові залози).(3) А також органи змішаних функцій, що поєднюють ендокринні з не ендокринними: підшлункова,статеві залози,тимус,плацента. Ендокринна система регулює діяльність внутрішніх органів за допомогою гормонів, що виділяються ендокринними клітинами безпосередньо у кров.
Третій рівень – внутрішньоклітинний. Це зміни метаболізму в межах клітини або окремого метаболічного шляху, що відбувається в результаті:
- зміни активності ферментів через активацію або інгібування;
- зміни кількості ферментів за механізмом індукції чи репресії синтезу білків;
- зміни швидкості транспортування речовин через мембрани клітин.
Загальні властивості гормонів
Гормони у загальному значені – це біологічно активні речовини і носії специфічної інформації, за допомогою якої здійснюється зв`язок між різними клітинами й тканинами, необхідні для регулювання чисельних функцій організму.
Хімічна природа гормонів, механізми їх біосинтезу й метаболізму досить різноманітні:
Деякі синтезуються й декретуються у своїй кінцевій формі ( альдостерон, катехоламіни, гідрокортизон, трийодтиронін );
Перед секрецією зазнають внутрішньої модифікації, синтезуючись із про гормону-попередника.
Деякі гормони в периферійних тканинах перетворюються на активніші (гор.щит. зал
Клітина-мішень – це така клітина, в якій гормон викликає специфічну біохімічну або фізіологічну реакцію. Визначають такі фактори:
Швидкість синтезу і секреції гормону;
Анатомічна близькість клітини-мішені до джерела гормону;
Константа дисоціації гормону зі специфічним білком-переносником у плазмі крові;
Швидкість розпаду й виведення гормону.
Власне клітинна відповіть на дію гормону залежить від:
Активності й ступеня зайнятості специфічних рецепторів на плазматичній мембрані, цитозолі аьо ядрі;
Стану сенситизації-десенситизації клітин, що залежать від пост рецепторних механізмів.
Розрізняють такі варіанти дії гормонів:
Гормональна, або гемокринна, тобто дія на значному віддалені від місця утворення;
Ізокринна, або місцева, коли хімічна речовина, синтезована в одній клітині, виявляє дію на клітину, що перебуває у тісному контакті з нею.
Нейрокринна,або нейроендокринна, коли гормон, вивільняючись із нервових закінчень, виконує функцію нейротрансмітера або нейромедіатора;
Паракринна – різновид ізокринної, але при цьому гормон, що утворюється в одній клітині, надходить у міжклітинну рідину і впливає на прилеглі клітини;
Юрстакринна – різновид паракринної дії, коли гормон не потрапляє в міжклітинну рідину, а сигнал передається через плазматичну мембрані іншої клітини
Аутокринна – коли гормон, шо вивільняться з клітини, впливає на неї, змінюючи її функціональну активність;
Солінокринна, коли гормон з однієї клітини надходить у просвіт протоки й досягає таким чином іншої клітини.
Роль гормонів у регуляції обміну глюкози
Інсулін синтезується бета-клітинами підшлункової залози з амінокислот. Спочатку відбувається синтез проінсуліну(гормон попередник інсуліну). Перетворення про інсуліну в активний інсулін здійснюється під дією протеїнази.
Щодоби підшлункова залоза людини секрету в кров 40-50 од. інсуліну.
Головним сигналом для синтезу і секреції інсуліну є підвищення рівня глюкози в крові.
Молекула інсуліну складається з двох поліпептидних ланцюгів: А-ланцюг містить 21амінокислотний залшок, В-ланцюг - 30 амінокислотних залишків. Обидва ланцюги пов`язані між собоюдвома дисульфідними містками між залишками цистеїну у положені А7 і В7, А20-В19, А – ланцюг має внутрішній дисульфід ний зв`язок А6-А4.
Біосинтез інсуліну активується: глюкозою, амінокислотами (лейцином і аргініном), глюкогоном і соматотропіном.
Антагоністи інсуліну: адреналін,глюкагон, кортизол,соматотропний гормон, адренокортикотропний гормон. (за впливом їх на концентрацію глюкози в крові)
Механізм дії інсуліну
Механізм дії інсуліну пов`язаний з активацією ферментів, що беруть участь у фосфорилюванні глюкози та інших сполук. Активність цих ферментів визначається наявністю інсуліну як активатора.
Нестача інсуліну призводить до зниження гліколізу, унаслідок чого зменшується утворення макроергічних сполук, необхідних організму для життєдіяльності і пластичних процесів.
Найбільш чутливі до інсуліну м`язова, сполучна тканина, менше – печінка. Нечутлива до інсуліну нервова тканина.
Інсулін діє зв`язуючись зі специфічними рецепторами цитоплазматичних мембран інсулінозалежних тканин.
Інсуліновий рецептор складається з двох субодиниць – альфа і бета, які зв`язані дисульфід ними зв`язками.
Порушення структури або спорідненості рецептора до інсуліну, активація протеїнкінази або порушення з`єднання між субодиницями – основна причина цукрового діабету 2 типу.
Глюкагон та його дія
Глюкагон у підшлунковій залозі синтезується в альфа-клітинах з проглюкагону. Крім цього він синтезується у тонкій кишці, пілоричній частині шлунка, селезінці. Глюкагон складається з 29 амінокислотних залишків.
Секреція глюкагону стимулюється - гіпоглікемією.
Глюкагон, що виділився з альфа-клітин, потрапляє у портальну вену, далі – у печінку і впливає на всі види обміну речовин.
Глюкагон виявляє: глікогенолітичну, глюконеогенетичну, лі політичну та інсуліностимулюючу дію.
Механізм дії глюкагону
Механізм дії глюкагону пов`язаний із взаємодією зі специфічними рецепторами плазматичних мембран(гепатоцити), активацією аденілатциклази і підвищенням цАМФ у клітинах.
Глюкагон не впливає на розпад глікогену в м`язах.
Одночасно він гальмує синтез глікогену в печінці, пригнічуючи активність глікогенсинтази, та стимулює гліконеогенез
Механізм регуляції обміну вуглеводів, білків, ліпідів
Найважливіше значення для організму має підтримання постійного рівня глюкози, оскільки вона є основним енергетичним субстратом, прердусім для нервової тканини.
Процеси, що призводять до гіперглікемії:
Посилене всмоктування глюкози в кишці;
Позпад глікогену до глюкози (переважно у печінці)
Глюконеогенез ( в печінці і нирках)
Вживання їжі, багатої на вуглеводи
Вживання антагоністів інсуліну
Процеси, що призводять до гіпоглікемії:
Транспорт глюкози з крові в тканини та окиснення її до кінцевих продуктів;
Синтез із глюкози глікогену в печінці та скелетних м`язах
Утворення із глюкози у жировій тканині триацилгліцеринів
Секреція інсуліну
Глюкозурія ( наявність глюкози в сечі)
М`язова діяльність
Об`єктами регуляції є три основних процеси вуглеводного обміну:
Відкладання вуглеводів у печінці та м`язах у формі глікогену і перетворення їх у жири, тобто депонування як джерела енергії
Гліколіз,гліконеогенез і надходження у кров глюкози
Розщеплення глюкози із вивільненням енергії
Ці процеси тісно пов`язані між собою. Порушення цієї координації виявляється у вигляді гіпер та гіпоглікемії і глюкозурії.
Причини виникнення цукрового діабету
За механізмом виникнення цукрового діабету розрізняють панкреатичний діабет, тобто зумовлений порушенням біосинтезу і виділення інсуліну, та позапанкреатичний – за умов нормального синтезу і виділення інсуліну.
Панкреатичний дефіцит інсуліну виникає внаслідок порушень на будь-якій стадії його утворення й секреції.
Позапанкреатичний дефіцит інсуліну виникає у випадках появи чинників, що пригнічують дію інсуліну або пришвидшують його катаболізм.
Серед чинників ризику виникнення цукрового діабету:
Надмірне вживання їжі, особливо багатої на вуглеводи, що легко засвоюються.
Гострі та повторні стресові впливи, шо призводять до нервового перевантаження
Вплив інфекцій, особливо вірусних
Виражений атеросклероз
Вікові зміни в організмі, що провокують виникнення цукрового діабету
Порушення вуглеводного білкового, жирового обміну, при цукровому діабеті
Порушення жирового обміну у випадку дефіциту інсуліну характеризується зниженням утворення жиру з вуглеводів. Посилення лі полізу. Посилюється також окиснення жирних кислот у тканинах.
Відбувається посилене утворення в печінці та накопичення в організмі кетонових тіл. Це пояснюється тим, що ацетил-КоА, який у великій кількості утворюється внаслідок розщеплення жирних кислот не може цілковито перетворитись на цитрат, тим самим утилізуватись у циклі Кребса.
Порушення білкового обміну при цукровому діабеті проявляється не тільки пригніченням анаболічних процесів, а й посиленням катаболізму білків із використанням амінокислот для утворення вуглеводів (глюконеогенезу). Сповільнення синтезу білків і пришвидшення глюконеогенезу спричиняють негативний азотистий баланс. Через порушення білкового обміну пригнічуються пластичні процеси, загоювання ран, утворення антитіл.
Фізіологічна глюкозурія – може спостерігатись у здорової людини при вживанні їжі з високим вмістом цукрі . Так звана харчова глюкозурія
Глюкоза в сечі ( глюкозурія) поріг становить 9,5-10 ммоль/л
Емоційна глюкозурія спостерігається при викеді адреналіну у кров
Методи діагностики цукрового діабету
Глюкозо толерантний тест
Визначення глікозильваного гемоглобіну
Відсутність або низький рівень інсуліну і С-пептиду у крові та сечі
Кетонемія і кетонурія
Глюкозурія
альбумінурія