55. Особенности обмена глюкозы в разных органах и клетках: эритроциты, мозг, мышцы, жировая ткань, печень.

Метаболизм глюкозы в эритроцитах. Эритроциты лишены митохондрий, поэтому в качестве энергетического материала они могут использовать только глюкозу. 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 ГЛЮТ-2. Около 90% поступающей глюкозы используется в анаэробном гликолизе, а остальные 10% - в пентозофосфатном пути. Конечный продукт анаэробного гликолиза лактат выходит в плазму крови и используется в других клетках, прежде всего гепатоцитах. АТФ, образующийся в анаэробном гликолизе, обеспечивает работу Nа⁺, К₊-АТФ-азы и поддержание самого гликолиза, требующего затраты АТФ в гексокиназной и фосфофруктокиназной реакциях. 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 NADPH, необходимого для восстановления глу-татиона.

Метаболизм глюкозы в печени.Основная рольпеченив углеводном обмене заключается в обеспечении постоянстваконцентрацииглюкозывкрови. Это достигается регуляцией междусинтезом и распадом гликогена, депонируемого впечени. Впеченисинтез гликогенаи его регуляция в основном аналогичны тем процессам, которые протекают в других органах итканях, в частности вмышечной ткани.Синтез гликогенаизглюкозыобеспечивает в норме временный резервуглеводов, необходимый для поддержанияконцентрацииглюкозывкровив тех случаях, если ее содержание значительно уменьшается (например, у человека это происходит при недостаточном поступленииуглеводовс пищей или в период ночного «голодания»). Необходимо подчеркнуть важную рольферментаглюкокиназы в процессе утилизацииглюкозыпеченью. Глюкокиназа, подобногексокиназе, катализируетфосфорилированиеглюкозыс образованием глюкозо-6-фосфата, при этомактивностьглюкокиназы впеченипочти в 10 раз превышаетактивностьгексокиназы. Важное различие между этими двумяферментамизаключается в том, что глюкокиназа в противоположностьгексокиназеимеет высокое значение КМ дляглюкозыи не ингибируется глюкозо-6-фосфатом. Считают, что основная рольпечени– расщеплениеглюкозы– сводится прежде всего к запасанию метаболитов-предшественников, необходимых длябиосинтеза жирных кислотиглицерина, и в меньшей степени кокислениюее до СО2 и Н2О. Синтезированные впеченитриглицериды в норме выделяются вкровьв составелипопротеинови транспортируются вжировую тканьдля более «постоянного» хранения. Вреакцияхпентозофосфатного пути впечениобразуется НАДФН, используемый для восстановительныхреакцийв процессах синтезажирных кислот,холестеринаи другихстероидов. Кроме того, при этом образуются пентозофосфаты, необходимые для синтезануклеиновых кислот. Наряду с утилизациейглюкозывпеченипроисходит и ее образование. Непосредственным источникомглюкозывпеченислужитгликоген.Распад гликогенавпеченипроисходит в основном фосфоролитическим путем. В регуляции скоростигликогенолизавпеченибольшое значение имеет система циклическихнуклеотидов. Кроме того,глюкозавпечениобразуется также в процессеглюконеогенеза.

Метаболизм глюкозы в мозгу.Основнымсубстратомдыханиямозговойтканиявляетсяглюкоза. В 1 мин 100 гтканимозга потребляют в среднем 5 мгглюкозы. Подсчитано, что более 90% утилизируемойглюкозывтканимозга окисляется до СО₂и Н₂О при участиицикла трикарбоновых кислот. В физиологических условиях роль пентозофосфатного путиокисленияглюкозыв мозговойтканиневелика, однако этот путьокисленияглюкозыприсущ всемклеткамголовного мозга. Образующаяся в процессепентозофосфатного циклавосстановленная форма НАДФ (НАДФН) используется для синтезажирных кислотистероидов. Междуглюкозойигликогеноммозговойтканиимеется тесная связь, выражающаяся в том, что при недостаточном поступленииглюкозыизкровигликогенголовного мозга является источникомглюкозы, аглюкозапри ее избытке – исходным материалом длясинтеза гликогена.Распад гликогенав мозговойтканипроисходит путем фосфоролиза с участием системыцАМФ. Однако в целом использованиегликогенав мозге по сравнению сглюкозойне играет существенной роли в энергетическом отношении, так как содержаниегликогенав головном мозге невелико. Наряду с аэробнымметаболизмом углеводовмозговаятканьспособна к довольно интенсивному анаэробномугликолизу. Значение этого явления пока недостаточно ясно, ибогликолизкак источник энергии ни в коей мере не может сравниться по эффективности с тканевымдыханиемв головном мозге.

Метаболизм глюкозы в мышцах.При работе умеренной интенсивности мышца может покрывать свои энергетические затраты за счет аэробногометаболизма. Однако при больших нагрузках, когда возможность снабжениякислородомотстает от потребности в нем, мышца вынуждена использовать гликолитический путь снабжения энергией. При интенсивной мышечной работе скорость расщеплениягликогенаилиглюкозыс образованиеммолочной кислотыувеличивается в сотни раз. Соответственно содержаниемолочной кислотывмышечной тканиможет повышаться до 1,0–1,2 г/кг и более. С токомкровизначительное количествомолочной кислотыпоступает впечень, где ресинтезируется вглюкозуигликоген(глюконеогенез) за счет энергии окислительных процессов.

Метаболизм глюкозы в жировой ткани. В адипоцитах 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 NADPH, служащего донором водорода в реакциях синтеза жирных кислот.