Типы транспортных белков для глюкозы у человека. Тип глюкозо-транспортного белка Главные места экспрессии Чувствительность к уровню глюкозы в плазме крови Хромосом

Метаболизм глюкозы и поддержание нормального уровня глюкозы в крови как натощак, так и после еды, тесно связан с метаболизмом белка и жира и находится под контролем гормональных, гуморальных факторов и ЦНС.

Натощак, когда пища не поступает, уровень глюкозы и инсулина в крови в пределах нормальных низких цифр. В этот период увеличена секреция контррегулирующих гормонов: глюкагона, гормона роста, катехоламинов. Эти гормоны стимулируют в адипоцитах гормонозависимую липазу, которая гидролизирует в них триглицериды (нейтральный жир) с освобождением жирных кислот и глицерола. Последние поступают в кровь, и жирные кислоты используются тканями как источник энергии. Глюкагон, катехоламины и кортизол стимулируют катаболизм белка и затем в печени из аминокислот синтез глюкозы. Кроме того, жирные кислоты снижают чувствительность жировой и мышечной ткани к инсулину. Все это направлено на поддержание нормального базального уровня глюкозы в плазме крови. Низкий уровень глюкозы и инсулина в крови, повышение уровня глицерола и адипсина в плазме стимулируют в гипоталамусе центр голода, который находится в вентралатеральных ядрах гипоталамуса. Появляется чувство голода, и человек принимает пищу. В процессе еды повышается уровень глюкозы и инсулина в крови. Инсулин тормозит липолиз в адипоцитах и активирует липопротеинлипазу (ЛПЛ), которая находится на плазменной мембране жировых клеток, стимулирует поступление жирных кислот и глюкозы в адипоциты и синтез жира – липогенез. ЛПЛ активирует гидролиз триглицеридов хиломикрон и липопротеинов очень низкой плотности.

В печени инсулин тормозит глюконеогенез, а через глюкозотранспортные белки 2 и 4 стимулирует прохождение глюкозы в клетки. Спустя 2-3 ч после еды уровень глюкозы и инсулина в крови снижается до базального и вновь увеличиваются контринсулярные гормоны и описанные выше процессы. Периодичность приема пищи ведет к преобладанию контринсулярных гормонов в базальном состоянии, катаболизму белка и жира и поддержанию на нормально низких уровнях глюкозы и инсулина в крови. Прием пищи ведет к повышению уровня глюкозы и инсулина до нормально высоких цифр (до 8 ммоль/л глюкозы), подавлению катаболизма белка и жира и стимуляции их синтеза.

Факторы, участвующие в регуляции содержания глюкозы в крови

Уровень глюкозы в крови является результирующей двух процессов – поступления глюкозы в кровь и ее выхода из крови. Некоторые органы, например печень и кишечник, могут поставлять глюкозу в кровь. Печень служит поставщиком глюкозы благодаря двум протекающим в ней процессам – распаду гликогена и глюконеогенезу (синтез глюкозы из белка). Из кишечника глюкоза поступает в кровь в результате всасывания продуктов переваривания углеводов.

Многие органы, в том числе и печень, способны черпать глюкозу из крови для своего энергетического обмена или же для синтеза гликогена (печень, скелетные мышцы, сердечная мышца, мозг) или жиров. Существование многочисленных возможных путей утилизации и синтеза глюкозы заставляет удивляться постоянству уровня глюкозы в крови. У здоровых молодых мужчин в норме уровень глюкозы в крови редко превышает 100 мг% даже после приема богатой углеводами пищи, и лишь после длительного голодания или очень интенсивной физической нагрузки этот уровень падает ниже 60 мг%. Столь жесткая регуляция возможна только в двухкомпонентной системе, один компонент которой доставляет глюкозу в кровь, а другой удаляет ее из крови.

Роль печени в гомеостазе глюкозы

Печень играет ключевую роль в гомеостазе глюкозы из-за своей способности выделять ее в кровь в количествах, варьирующих в зависимости от потребностей организма. Особенно возрастает роль печени в периоды голодания; в это время она служит главным источником глюкозы в организме. Роль печени четко продемонстрирована в экспериментах Манна и его сотрудников. Они обнаружили, что после удаления печени у собак уровень глюкозы в крови быстро и неуклонно снижается и животные в конце концов погибают. Сохранить им жизнь удавалось только путем введения раствора глюкозы.

Как сказано выше, печень поставляет глюкозу в кровь двумя путями – за счет гликогенолиза и за счет глюконеогенеза.

1. Гликогенолиз. Это быстродействующая система, использующая в качестве источника глюкозы запасы гликогена. Количество доступного гликогена, конечно, ограничено; у человека, например, всего печеночного гликоген и (около 75 г) хватает для поддержания выхода глюкозы из печени на нормальном уровне лишь в течение 12 час. Начальная стадия расщепления гликогена осуществляется ферментом фосфорилазой; фосфорилаза активируется целым рядом гормонов (адреналин, глюкагон и АКТГ), секреция которых возрастает при падении концентрации глюкозы в крови ниже некоторого критического уровня.

Рис. 6.3. Обмен глюкозы в печени и влияние на него гормонов.

2. Глюконеогенез. Как мы уже знаем, под глюконеогенезом понимают синтез глюкозы из неуглеводных источников. Следует уточнить, что глюконеогенез в отличие от гликогенолиза – это процесс, развивающийся сравнительно медленно; прежде чем скорость глюконеогенеза в печени возрастет в достаточной степени, для того чтобы компенсировать снижение глюкозы в крови, должно пройти несколько часов.

Обмен глюкозы в печени представлен схематически на рисунке 6.3. Центральную роль в этой совокупности превращений играет глюкозо-6-фосфат, который располагается «на перекрестке» всех путей утилизации глюкозы. Количество глюкозы, поступающей из печени в кровь, зависит от целого ряда факторов, в том числе от скорости ее поступления в печень, поглощения печеночными клетками, превращения в гликоген и от интенсивности глюконеогенеза.