Но так как витамин есть во всех продуктах, гиповитаминоз встречается очень редко.

Лекарственные формы

Пантотенат кальция, коэнзим А.

Вопрос 12

Глюкозо-лактатный цикл

– это циклический процесс, объединяющий реакции глюконеогенеза и реакции анаэробного гликолиза. Глюконеогенез происходит в печени, субстратом для синтеза глюкозы является лактат, поступающий в основном из эритроцитов или мышечной ткани.

*Глюкозо-лактазный цикл или Цикл Кори открыла чешская ученая, лауреат Нобелевской премии Тереза Кори.

Он представляет собой биохимический транспорт лактата из мышц в печень и дальнейший синтез глюкозы из лактата, катализируемый ферментами глюконеогенеза.

ИСТОЧНИКИ ЛАКТАТА:

1) ЭРИТРОЦИТЫ У эритроцитов анаэробный гликолиз – единственный способ образования энергии (т.к. нет

митохондрий), поэтому там непрерывно образуется молочная кислота. 2) СКЕЛЕТНЫЕ МЫШЦЫ

В скелетных мышцах высокое накопление молочной кислоты (лактата) является следствием гликолиза при очень интенсивной работе, при этом внутриклеточный рН снижается до 6,3-6,5. Но даже при работе низкой и средней интенсивности в скелетной мышце всегда образуется некоторое количество лактата.

При накоплении лактата в мышцах возникает лактоацидоз, раздражаются чувствительные нервные окончания, что вызывает боль в мышцах.

Большаячастьлактатакровизахватываетсягепатоцитами,окисляетсявпировинограднуюкислоту и вступает на путь глюконеогенеза. Глюкоза, образованная в печени, используется самим гепатоцитом или возвращается обратно в мышцы, восстанавливая во время отдыха запасы гликогена. Также она может распределиться по другим органам.

Итак, по порядку:

●При дефиците кислорода у миоцитов (при высокой физической нагрузке, например), пируват идёт не в ЦТК, а превращается в лактат – уже известный нам анаэробный гликолиз. Чтобы предотвратить лактоацидоз, лактату необходимо эвакуироваться из клетки.

●На поверхности миоцита есть особый белок – монокарбоксилатный транспортёр, который транспортирует лактат из клетки в кровоток. Это происходит довольно быстро, примерно за час лактат удаляется из мышечной ткани.

●Из кровотока лактат захватывается клетками печени, которые тоже имеют на своей поверхности монокарбоксилатный транспортёр (вау), лактат преобразуется в пируват, а тот – в глюкозу. То есть происходит процесс глюконеогенеза.

●Далее эта глюкоза попадает в кровоток и потребляется скелетными мышцами для генерации молекул АТФ.

●Цикл замкнулся.

Значение Цикла Кори:

1)Утилизация лактата из мышечной ткани для предотвращения лактоацидоза

2)При длительных нагрузках и недостатке кислорода, продолжать получение энергии в виде двух молекул АТФ для продолжения работы.

Глюкозо-аланиновый цикл Функции Глюкозо-аланинового цикла или Цикла Кэхилла:

1)Утилизация токсичных азотных отходов из мышцы в печень

2)Получение небольшого количества глюкозы (по сравнению с циклом Кори)

Во время интенсивной мышечной работы (на самом деле и при голодании) в миоците распадаются белки, при этом вполне ожидаемо образуются аминокислоты.

Аминокислоты подвергаются окислительному дезаминированию с образованием аммиака (аминокислоты обычно - валин, изолейцин, лейцин).

Аммиак очень опасен, поэтому необходимо как-то его обезвредить. В мышцах ферментов для утилизации аммиака нет, зато печень в этом специалист. Для этого нам необходимо доставить аммиак в печень, и делать мы это будем через аланин. Вопрос – как?

При гликолизе в мышце образуется пируват, который вступает в реакцию трансаминирования с глутаматом, т.е. происходит перенос аминогруппы с глутамата на пируват. Фермент – аланинаминотрансфераза (АЛТ). При этом глутамат превратился в α-Кетоглутарат, а пируват – в аланин. Аланин является транспортной формой аминного (аминокислотного) азота и пирувата из мышцы в печень.

Вгепатоците уже идёт обратная реакция трансаминирования, и аминогруппа через глутамат передаётся на синтез мочевины, а пируват, конечно, используется для синтеза глюкозы в процессах глюконеогенеза.

ОСОБЕННОСТИ МЕТАБОЛИЗМА ГЛЮКОЗЫ В ПЕЧЕНИ, МОЗГЕ, СКЕЛЕТНЫХ МЫШЦАХ, ЖИРОВОЙ ТКАНИ, ЭРИТРОЦИТАХ

ВПЕЧЕНИ

Основная роль печени в углеводном обмене – обеспечение постоянства концентрации глюкозы в крови. Это обеспечивается регуляцией между синтезом и распадом гликогена, активно депонируемого в печени. Синтез гликогена из глюкозы обеспечивает (в норме) временный резерв углеводов, необходимый для поддержания концентрации глюкозы в крови – это происходит при гипергликемии.

Когда же наступает ужасный момент (вы не поели) и возникает гипогликемия (пониженная концентрация глюкозы в крови), происходит распад гликогена до глюкозы, и только печень может образовать глюкозу и выпустить её обратно в кровоток, чтобы контролировать концентрацию

глюкозы в крови, ведь только у неё есть фермент глюкозо-6-фосфатаза, который превращает глюкозо-6-фосфат в глюкозу.

В МОЗГЕ

Основной субстрат для питания клеток мозга – это глюкоза. Только глюкоза проникает через гематоэнцефалический барьер с помощью не требующей энергии системы облегченного транспорта, которая при физиологической концентрации глюкозы в крови ускоряет ее проникновение, по сравнению с другими гексозами, примерно в 16 раз.

В связи с ее быстрым поступлением в головной мозг глюкоза в физиологических условиях является практически почти единственным субстратом. Однако в головной мозг могут диффундировать и транспортироваться через гематоэнцефалический барьер также и кетоновые тела, обеспечивающие увеличение резерва топлива для мозга при повышении содержания в крови бета-гидроксибутирата, ацетоацетата и других кетонов при таких состояниях, как голодание, высокое содержание жиров в пище или кетоацидоз. Во время голодания выработка глюкозы печенью, действительно, может уменьшиться ниже уровня, необходимого для удовлетворения потребностей мозга в субстрате; в таких случаях утилизация кетонов может обеспечить мозгу до 30% топлива, необходимого для окислительного метаболизма.

Гипогликемия лишает головной мозг субстрата, необходимого для дыхания, и можно было бы полагать, что она нарушает церебральный метаболизм, снижая, как и гипоксия, снабжение головного мозга энергией. Это оказалось справедливым для очень тяжелой или продолжительной гипогликемии.

Однако при менее серьезном или преходящем ограничении поступления глюкозы функции и метаболизм головного мозга угнетаются прежде, чем можно обнаружить уменьшение уровня АТФ в ткани мозга.

Вскоре после открытия инсулина стало ясно, что гипогликемическая кома может длиться примерно в течение часа, не приводя к каким-либо остаточным неврологическим последствиям пли структурным поражениям головного мозга.

В МЫШЦАХ

При работе умеренной интенсивности мышца может покрывать свои энергетические затраты за счет аэробного распада глюкозы. Однако при больших нагрузках, когда возможность снабжения кислородом отстает от потребности в нем, мышца вынуждена использовать гликолитический путь снабжения энергией. При интенсивной мышечной работе скорость расщепления гликогена или глюкозы с образованием молочной кислоты увеличивается в сотни раз. Соответственно содержание молочной кислоты в мышечной ткани может повышаться до 1,0–1,2 г/кг и более. С током крови значительное количество молочной кислоты поступает в печень (Цикл Кори), где ресинтезируется в глюкозу и гликоген(глюконеогенез) за счет энергии окислительных процессов. Что ещё хочу заметить: мышцы, хоть и менее активно, в отличии от печени, но всё же запасают гликоген. От печени их отличает то, что распад этого гликогена идёт только на покрытие собственных нужд, в то время как печень регулирует уровень глюкозы в крови во всём организме.

ВЖИРОВОЙ ТКАНИ

Вадипоцитах для обеспечения реакций синтеза жира распад глюкозы идёт по двум путям: гликолиз, обеспечивающий образование глицерол-3-фосфата и ацетил-КоА, и пентозофосфатный

путь, окислительные реакции которого обеспечивают образование НАДФН, служащего донором водорода в реакциях синтеза жирных кислот.

В ЭРИТРОЦИТАХ Единственный источник энергии для эритроцитов – глюкоза. В эритроцитах катаболизм

глюкозы обеспечивает сохранение структуры и функции гемоглобина, целостность мембран и образование энергии для работы ионных насосов. Глюкоза поступает в эритроциты путём облегчённой диффузии с помощью ГлюТ2.

И так как в эритроцитах нет митохондрий, гликолиз так может протекать только анаэробный, т.е. собразованиемлактата.Лактатвыходитвкровяноеруслоииспользуетсявдругихклетках,прежде всего в гепатоцитах (цикл Кори).

Важная особенность анаэробного гликолиза в эритроцитах по сравнению с другими клетками - присутствие в них фермента бисфосфоглицератмутазы. Бисфосфоглицератмутаза катализирует образование 2,3-бисфосфоглицерата из 1,3- бисфосфоглицерата.

Образующийся только в эритроцитах 2,3-бисфосфоглицерат служит важным аллостерическим регулятором связывания кислорода гемоглобином. Глюкоза в эритроцитах используется и в пентозофосфатном пути, окислительный этап которого обеспечивает образование кофермента НАДФН, необходимого для восстановления глутатиона.

ОСОБЕННОСТИ ОКИСЛЕНИЯ ГЛЮКОЗЫ В ЭРИТРОЦИТЕ – ГЛИКОЛИЗ, ПЕНТОЗОФОСФАТНЫЙ ШУНТ, 2,3-ДИФОСФОГЛИЦЕРАТНЫЙ ШУНТ.

Энергетическое обеспечение эритроцита осуществляется за счет утилизации глюкозы в реакциях анаэробного гликолиза, в силу отсутствия митохондрий.

Эритроциту не очень нужен рибозо-5-фосфат, зато очень нужен НАДФН, потому что он активно используется для восстановления актиоксиданта глутатиона ферментом глутатионредуктазой (для защиты гемоглобина).

Последовательно идут оба этапа пензофосфатного пути. Глюкозо-6-фосфат превращается в рибозо-5-фосфат и далее во фруктозо-6-фосфат и глицеральдегид-3-фосфат, которые "проваливаются" в гликолиз с образованием лактата. В конечном результате происходит одновременное генерирование НАДФН иАТФ.2,3-Дифосфоглицерат образуется в эритроцитах из 1,3-дифосфоглицерата, промежуточного метаболита гликолиза, в реакциях, получивших название шунт Раппопорта.

Отличительной особенностью гликолиза в эритроцитах по сравнению с другими клетками является выработка значительного количества 2,3- дифосфоглицериновой кислоты, регулирующей кислородосвязывающую функцию гемоглобина.

2,3-Дифосфоглицерат располагается в центральной полости тетрамера дезоксигемоглобина и связывается с β-цепями. Функция 2,3-дифосфоглицерата заключается в снижении сродства гемоглобина к кислороду, что имеет особенное значение при подъеме на высоту и при нехватке кислорода во вдыхаемом воздухе. В этих условиях связывание кислорода с гемоглобином в легких не нарушается, так как концентрация его относительно высока. Однако в тканях за счет 2,3- дифосфоглицерата отдача кислорода возрастает в 2 раза.

ВЛИЯНИЕ ЭТИЛОВОГО АЛКОГОЛЯ НА ОБМЕН УГЛЕВОДОВ В ОРГАНИЗМЕ.

Краткая схема, а затем разбираемся что к чему:

АЛКОГОЛЬ -> НАД из гликолиза -> накопление ацетил-SKoA и лактата -> ацидоз

|

V

Недостаток субстратов глюконеогенеза -> гипогликемия

Что же происходит?

Основным путем метаболизма и утилизации этилового спирта является алкогольдегидрогеназный путь. В ходе него этиловый спирт превращается в ацетил-SKoA и дальше может использоваться в ЦТК для дальнейшего окисления и получения энергии.

Для того, чтобы обезвредить большое количество этанола, нужно затратить большое количество НАД. Главными источниками НАД в гепатоцитах являются 6 и 11 реакции гликолиза (превращение диоксиацетонфосфата в глицерол-3-фосфат и пирувата в лактат, в основном, конечно, образование лактата).

Происходит накопление лактата, который свободно выходит в кровь и вызывает лактоацидоз. Также накопление алкогольного ацетил-SKoA ингибирует фермент пируватдегидрогеназу, что приводит к еще большему накоплению лактата и, соответственно, лактоацидозу.

В этот же момент субстраты глюконеогенеза (в основном ПВК, но и диоксиацетонфосфат) затрачиваются для получения НАД, а значит это приводит к нехватке глюкозы, а в дальнейшем к

гипогликемии.