Ocherki_klinicheskoy_biokhimii

61

один из главных датчиков – «подчиняющихся» элементов этой игры - В – клетки поджелудочной железы. С них и начнём.

Шаг 1. Попадание глюкозы в клетку. В – клетки поджелудочной активно экспрессируют ГЛЮТ – 2 – переносчик глюкозы. Попадая в В – клетки, глюкоза претерпевает фосфорилирование. (активацию):

(изображение взято с портала https://biokhimija.ru/uglevody/trasnport-monosaharov.html )

Данная реакция необходима по нескольким причинам:

-Глюкозо – 6 – фосфат (Г6ф) – это активная форма глюкозы, необходимая для осуществления реакций в клетки с её участием

-Образование Г6Ф необходимо для постоянного притока глюкозы в клетки. (глюкоза и Г6Ф – разные молекулы, что имеет значение для диффузии глюкозы в клетку и поддержания концентрационного градиента)

В печени и В – клетках поджелудочной железы работает Гексокиназа – 4 или Глюкокиназа. Этот фермент характеризуется тем, что не ингибируется конечным продуктом реакции – Г6Ф. Это значит, что образование Г6Ф будет пропорциональным количеству глюкозы. Отсюда вытекают и иные особенности,

о которых мы скажем позже. Примечательно, что образование Г6Ф невозможно без магния!!!

Попадая в В – клетки, Г6Ф вовлекается в гликолиз, активно включается в цикл трикарбоновых кислот (ЦТК). Чуть позже мы разберём их более детально.

Главное, на что здесь надообратить внимание, это на результат ЦТК в В– клетках.

Ты наверняка где – то слышал о том, что ЦТК сопряжено с митохондриальным

62

дыханием, а то – с синтезом АТФ – главное источника энергии в клетки. При резком повышении глюкозы в В - клетке растёт интенсивность ЦТК, что приводит к росту концентрации АТФ и повышению соотношения АТФ/АДФ.

Шаг 2. Секреция инсулина. Сдвиг соотношения АТФ/АДФ изменяет активность мембранных калиевых каналов – снижает (тем самым закрывая калиевые каналы).

Этот канал очень интересный в силу наличия в нём множества рецепторных мишеней. (см. далее)

Как результат, возникает деполяризация мембраны. Это становится пинком для открытия кальциевых каналов L – типа. Кальций, универсальный посредник экзоцитоза, индуцирует экзоцитоз и здесь: повышение концентрации кальция истерически провоцирует выброс инсулина.

Резюмируя, проследим цепь реакций: попадание глюкозы в кровь  попадание глюкозы в В – клетки поджелудочной  интенсификация ЦТК и рост АТФ  аллостерическое ингибирование калиевых каналов молекулами АТФ

деполяризация мембраны рост концентрации кальция в клетке(выход из внутриклеточных депо)  экзоцитоз инсулина

Шаг 2.1. Другой регулирующий механизм

Секреция инсулина зависит и от концентрации цАМФ в В – клетках. цАМФ участвует в фосфорилировании белков, ответственных за секрецию инсулина

(иными словами, чем больше цАМФ в клетке, тем активнее белки экзоцитоза и тем

63

выше секреция инсулина). Это относительно новые данные, не удивляйся, что их нет в библиотечных учебниках. Зато теперь ты знаешь, что секреция инсулина может усиливаться через изменение концентрации цАМФ. А увеличивается он воздействием кишечныхгормонов на В – клетки. К ним относится инкретины. Они воздействуют на свои рецепторы, что приводит к увеличению цАМФ.

Инкретины — класс гормонов, продукция которых организмом начинается после приёма пищи и которые являются стимуляторами секреции инсулина. К инкретинам относятся пептидные гормоны глюкозозависимый инсулинотропный полипептид (ГИП) и энтероглюкагон (синоним глюкагоноподобный пептид-1; ГПП-1)

Инкретины вырабатываются в кишечнике в ответ на прием пищи. До 70 %

секреции инсулина после приема пищи у здоровых людей обусловлено именно эффектом инкретинов. У больных сахарным диабетом 2-го типа этот эффект значительно снижен

Куда стекает кровь от кишечника? Надеюсь для тебя не будет открытием, что в воротную вену печени, в эту биохимическую лабораторию, которая способна не только эффективно перерабатывать этанол и ибупрофен при месячных, но и осуществлять кучу других функций. Одной из них является контроль уровня глюкозы в крови путём высвобождения глюкозы из гликогена. Впрочем, печеньне единственная,ктополучаетлакомыйкусок.Глюкозыобычнохватаетнавсеклетки.

А вот что с ней происходит дальше, мы сейчас и посмотрим.

64

3.2. Превращения глюкозы в клетке.

Попадая в клетку, как мы и обсуждали ранее, глюкоза претерпевает превращение в Г6ф. Это делает её молекулой лёгкого поведения, которая вступает всамыеразные, подчас поражающие извращением, реакции.

Первая группа реакций: синтетические

- Глюкоза – субстрат пентозофосфатного пути – источника рибозо – 5 фосфата

(нуклеотиды) и НАДФН (восстановительного эквивалента, участвующего в целой серии синтетических реакций)

(изображение взято с интернет – портала https://studopedia.info/1-52648.html)

- Сахара могут быть элементом гликокаликса и частью некоторых поверхностных рецептороввклетке. Впроцесс синтеза такихрецепторовглюкоза вписывается уже будучи производным самой себя, например, N – ацетилсиаловой кислотой.

Сиаловая кислота вписывается в процесс на стадии посттрансляционной модификации протеинов (когда к белкув комплексе Гольджи, после трансляции на рибосомах присоединяется небелковый компонент). Пример таких рецепторов – вирусные рецепторы (рецепторы к нейраминидазе вируса гриппа). Это тот самый

65

рецептор клеток мерцательного эпителия дыхательных путей, который позволяет вирусу гриппа проникать в клетку и реализовать свой пролиферативный потенциал.

N – ацетилнейраминовая кислота

(изображение взято с Википедии)

- Синтез гликогена в печени и мышцах – запасающей формы глюкозы. Данный процесс осуществляется следующим образом:

(изображение взято с интернет – портала http://topuch.ru/obmen-uglevodov/index3.html )

66

(изображение взято с интернет – портала https://helpiks.org/4-1010.html)

Здесь присутствует знакомый нам по предыдущей лекции УДФ – глюкуронид

(глава 1). Примечательно, что исходным субстратом для синтеза данного кофермента – УДФ ГЛК – является сама глюкоза (глюкоза рибозо – 1 – фосфат

 УТФ  УДФ  УДФ – глюкоза) Всёпереплетено…

Вторая группа реакций: катаболические реакции.

Но основное предназначение глюкозы – светить другим, сгорая самой.Получается это у неё неплохо, поэтому мы получаем просто нескончаемый поток энергии.

Поговорим, как это происходит.

3.3. Гликолиз

Схема проста, смысл тоже: из одной молекулы глюкозы должно получится две молекулы пировиноградной кислоты. Это ты знаешь ещё с 5 класса своей коррекционной школы:

Глюкоза 2 ПВК + 2 АТФ

Гликолиз включает в себя два этапа:

67

(столь удобная схема взята с Википедии. Статья: гликолиз)

Реакции просты для запоминания (просто прописывай их в перерывах между

отработками), дам пару комментариев.

-Фосфофруктокиназная реакция здесь главная реакция. Она является лимитирующей реакцией, и её скорость является определяющей скорость гликолиза. Это настолько важная реакция, что на неё даже расходуется АТФ.

-Первый этап заканчивается на раздроблении сахара на 2 триуглеродных (С3)

фрагмента – глицеральдегид – 3 фосфат и дифосфоглицерат. Они взаимно

превращаются друг в друга. 95 % продуктов реакции – глицеральдегид. По мере

68

истощения пула кетона дифосфоглицерата, глицеральдегид любезно и по – джентельменски превращается в указанное соединение.

Глицеральдегид – 3 фосфат является мостиком между углеводным и липидным обменом, а также мостиком к твоим бокам. Глицеральдегид является субстратом для синтеза глицерола, а тот – для синтеза триацилглицеридов – основной запасающей формы жиров. Так что возьми с полки ещё одну шоколадку и продолжаем.

- для экзамена тебе нужно знать, в каких реакциях образуется АТФ, в каких используется. В каких реакциях образуется НАДН, а в каких используется и при каких обстоятельствах. Взгляни, всмотрись в схему и перепиши её пару раз.

Интересен фермент енолаза. В клетках нервной ткани и диффузной нейроэндокринной системы обнаружили особую фракцию – нейро – специфическая енолаза. Одно время её пытались использовать как онкомаркер мелкоклеточного рака лёгкого. Были попытки использовать его для оценки повреждения ЦНС при черепно – мозговой травме.

- Фосфоенолпируват – один из промежуточных этапов глюконеогенеза – синтеза глюкозы из неуглеводных предшественников через ПВК. После фосфоенолпирувата, глюконеогенез становится повторением реакции гликолиза,

только в обратном направлении. (за исключением фосфофруктокиназной реакции

– она неповторима и незаменима).

69

- Гликолиз бывает аэробным – осуществляемый в присутствии кислорода и способствующий образованию ПВК. А может быть анаэробным – физиологическим (в эритроцитах, на исходе работы скелетных мышцах) и

патологическим (гипоксия различного генеза).

Разница в исходе гликолиза. Если есть кислород, гликолиз закончится на образовании пировиноградной кислоты, который станет Ацетилом – КоА и даст много – много энергии. А если у нас гипоксия, будет функционировать лактат – дегидрогеназа, и из ПВК образуется лактат (молочная кислота). Этот фермент имеет колоссальное значение, а реакция обладает важным патогенетическим значением в развитии многих важных патологических процессов.

3.4.Промежуточный этап

Мы коснёмся промежуточного этапа к образованию конечных метаболитов и к твоему отчислению. Здесь мы имеем дело с пируватдегидрогеназным комплексом.

Это конгломерат 5 ферментов, которые последовательно превращают ПВК в Ацетил–КоА– субстрат для цикла Кребса (ЦТК).

70

https://studwood.ru/1630087/meditsina/okislitelnoe_dekarboksilirovanie_okislenie_piruvata_atsetil

_proishodit_uchastii_ryada_fermentov_kofermentov )

Сможешь ли ты это выучить? Мне всё равно, я лишь хочу акцентировать внимание на том, что здесь активно участвует тиамин (В1). Сладкоежкам и алкоголикам рекомендуют получать дополнительную дотацию витамина В1 в

силу того, что при указанных поведенческих особенностях биоэнергетика может несколько страдать: в первом случае, часть глюкозы уйдёт в бока, а во втором глюкоза в принципе не нужна для ЦТК. (и тоже уйдёт в бока, если ты выпиваешь в прикуску с чем – то сладким и жирным) (уровень доказательности – мнение отдельных экспертов).

И мы подошли к самому главному и любимому всеми студентами (даже троечниками). К циклу трикарбоновых кислот.

3.5.Цикл трикарбоновых кислот.

Его суть проста: пока Ацетил – Коа сгорает в серии реакций, в некоторых из них высвобождаются восстановительные эквиваленты – 2 НАДН и ФАДН2. Они являются донорами электронов для электрон – транспортной цепи. Электрон – транспортная цепь, в свою очередь, является базой формирования энергии АТФ.

Не надо говорить на экзамене, что смысл ЦТК – сжечь Ацетил КоА до воды и углекислоты. Углекислота – это побочный продукт ЦТК. Но имеющий для клинической практики важное значение.

Также, хочуакцентировать внимание на том, что ЦТК является множественным по значению циклом: здесь можно найти молекулы, активно участвующие в различных анаболических процессах. (например, сукцинат является субстратом для синтеза гема; ацетил – КоА – для синтеза жирных кислот, кетоновых тел и холестерола; а – кетоглутарат – для синтеза глутамата и реакций трансаминирования).