Гормональная регуляция обмена глюкозы.

Гомеостаз глюкозы контpолиpуют несколько гоpмональных систем. С одной стороны это инсулин - основной гоpмон инкpетоpного аппаpата поджелудочной железы, способствующий снижению уpовня глюкозы в кpови за счет усиления поглощения ее клетками, с другой - система контринсулярных (адpеналин, соматостатин) и контррегуляторных (глюкагон, глюкокоpтикоиды, СТГ, тиpеоидные и дp.) гормонов, способствующих повышению концентрации глюкозы в крови.

Инсулин – это полипептид, состоящий из двух цепей (a-цепь содержит 21 аминокислотный остаток, b-цепь – 30), соединенных двумя дисульфидными мостиками. Генинсулинакартирован на коротком плече 11 хромосомы (11p15.5). Гормонсинтезируется в b-клетках поджелудочной железы первоначально в виде препроинсулина, который в аппарате Гольджи превращается в проинсулин. В секреторных гранулах при участии протеолитических ферментов молекула проинсулина расщепляется на инсулин и С-пептид, накапливающихся в гранулах в эквимолярных количествах. По мере созревания гранул в b-клетках в присутствии ионов цинка происходит кристаллизация инсулина (образование димера, затем гексамера) и уменьшается концентрация проинсулина. Секреция инсулина осуществляется путем экзоцитоза, причем в кровоток попадают 3 основных продукта: инсулин, С-пептид, не обладающий сахароснижающим эффектом, и проинсулин, активность которого составляет примерно 10% активности инсулина.

Функция инсулина заключается в поддержании энергетического гомеостаза - обмена углеводов, аминокислот, кетоновых тел, свободных жирных кислот (СЖК), а также электролитов. Эффект инсулина опосредован инсулиновым рецептором, синтез которого определяет ген, расположенный на коротком плече 19 хромосомы (19p13.2). Благодаря неравномерному распределению рецепторов (в адипоцитах – около 500000, в гепатоцитах - до 250000, в эритроцитах и моноцитах 10000-20000 на клетку) эффект инсулина в различных тканях неодинаков.

Основной механизм действия инсулина в печени, жировой и мышечной ткани заключается в усилении транспорта глюкозы через клеточную мембрану. Скорость поступления глюкозы в клетки под влиянием инсулина возрастает в 20-40 раз за счет 5-10-кратного увеличения белков - транспортеров глюкозы (Glut.) в мембране при одновременном уменьшении их содержания в цитоплазме клетки. Инсулин способствует не только поступлению, но и окислению глюкозы в клетках печени и других тканей (стимулирует гликолиз). В мышечной ткани и печени регулирует накопление гликогена и тормозит гликогенолиз, а в жировой ткани и печени ускоряет синтез липидов и блокирует липолиз и кетогенез. Важный эффект инсулина – анаболический. Инсулин стимулирует транспорт аминокислот через клеточную мембрану, синтез белка и тормозит глюконеогенез. В целом под влиянием инсулина снижается уровень глюкозы, СЖК, аминокислот, кетоновых тел в крови и ускоряется рост тканей, особенно жировой. Деградация инсулина происходит в печени и почках.

Регуляция секреции инсулина происходит на нескольких уровнях. Базальная (вне еды) секреция инсулина контролируется преимущественно на уровне гипоталамуса. После еды мощным стимулятором секреции инсулина является поступающие в кровь воротной вены глюкоза, некоторые аминокислоты, особенно аргинин и лизин, СЖК и кетоновые тела. Кроме того, на секрецию инсулина влияют гормоны ЖКТ (гастрин, секретин, панкреозимин, желудочный ингибиторный пептид и другие), и таким образом выброс инсулина после приема глюкозы внутрь значительно выше, чем при внутривенном введении. Существенное влияние на секрецию инсулина оказывают другие гормоны - глюкагон, соматостатин, СТГ, глюкокортикоиды, тиреоидные, плацентарный лактоген, эстрогены.

Второй гормон островков поджелудочной железы глюкагон (2q36-q37) синтезируется в a-клетках. Представляет собой полипептид, состоящий из 29 аминокислотных остатков, не обладающий видовой специфичностью. Основные эффекты глюкагона реализуются в печени и заключаются в освобождении глюкозы из депо - стимуляции гликогенолиза, глюконеогенеза, кетогенеза и торможении утилизации глюкозы и синтеза гликогена. В жировой ткани глюкагон оказывает липолитическое действие и тормозит липогенез. Суммарный эффект глюкагона сводится к увеличению продукции эндогенной глюкозы и поступлению ее из печени в кровь. Таким образом, в период голодания или ограничения приема углеводов уровень глюкагона в крови возрастает, поддерживая нормогликемию. Регуляция секреции глюкагона, как и инсулина, осуществляется преимущественно глюкозой: гипергликемия тормозит, а гипогликемия стимулирует биосинтез и секрецию глюкагона. Некоторые гормоны ЖКТ (гастрин, нейротензин, вещество Р, бомбезин, холецистокинин, ЖИП, ВИП) усиливают секрецию глюкагона; секретин - угнетает.

В d-клетках островкового аппарата поджелудочной железы синтезируется соматостатин (3q28), оказывающий паракринный эффект на a и b-клетки, угнетая секрецию и инсулина и глюкагона. Соматотатин оказывается фактором, обеспечивающим синхронное выделение основных гормонов в ответ на внешние стимулы, прежде всего гипо- и гипергликемию.

В островках Лангерганса имеются и другие виды клеток, в которых образуются гастрин (g-клетки), ВИП, тиролиберин, СТГ-РГ.

Кортизол, адреналин, СТГ, тиреоидные гормоны способствуют повышению концентрации глюкозы в крови, прежде всего за счет активации глюконеогенеза в печени. Кроме того, кортизол тормозит поглощение глюкозы тканями. В результате опосредованно повышается секреция инсулина.

Таким образом, в гуморальной регуляции гомеостаза глюкозы принимают участие множество гормонов, причем если инсулин способствует снижению ее уровня в крови, то остальные - повышению, в результате чего концентрация глюкозы в сыворотке крови поддерживается в сравнительно узких пределах, несмотря на длительное воздействие таких факторов, как голодание, переедание, стресс и др.

3.2. Диагностика нарушения гомеостаза глюкозы.

Исследование инкреторной функции поджелудочной железы включает ряд последовательно применяемых проб: