ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ

Методичні вказівки для самостійної

позааудиторної роботи студентів з теми №14:

“ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ”

 

Актуальність теми: За умов тривалого голодування організм синтезує з невуглеводних компонентів глюкозу, яка є основним джерелом енергії для клітин головного мозку. Ці реакції (реакції глюконеогенезу) відбуваються в печінці і регулюються гормонами. Засвоєння біологічної ролі і шляхів утворення субстратів для глюконеогенезу є важливим для лікаря в розумінні особливостей метаболічних процесів у різних тканинах і органах, які активуються гормонами або лікарськими препаратами гормонального походження.

Тривалість заняття: 6 годин.

Навчальна мета:

Знати: механізм реакцій глюконеогенезу, його регуляцію і біологічну роль.

Вміти: відобразити рівняння реакцій глюконеогенезу з різних субстратів.

Засвоїти практичні навички: розвязок клініко-ситуаційних завдань.

Базові знання

Дисципліна Отримані навички
Органічна хімія Знати формули моносахаридів, амінокислот

 

Контрольні питання:

  1. Глюконеогенез з піровиноградної та молочної кислот і його біологічна роль. Глюкозо-лактатний цикл (цикл Корі).
  2. Глюконеогенез з гліцерину і амінокислот і його біологічна роль. Глюкозо-аланіновий цикл.
  3. Регуляція глюконеогенезу. Роль глюкокортикоїдів.
  4. Глюкозо-6-фосфатаза – термінальний фермент глюконеогенезу. Тканинна локалізація ферменту.

 

Конспект теми:

Глюконеогенез – процес синтезу глюкози з невуглеводів (піруват, лактат, гліцерин, амінокислоти, метаболіти циклу трикарбонових кислот). Глюконеогенез у печінці активується вже через 5-6 годин після вживання їжі та підтримує вміст глюкози в межах фізіологічної норми при голодуванні більше 12-14 годин, тобто коли запаси глікогену в печінці вичерпуються.

Інсулін гальмує глюконеогенз, глюкагон та глюкокортикостероїди – активують. При хворобі чи синдромі Іценко-Кушінга (стероїдний діабет) розвивається гіперглікемія внаслідок надмірної стимуляції глюкокортикостероїдами процесу глюконеогенезу печінці. Більшість реакцій глюконеогенезу оборотні реакціям гліколізу.

 

ОБХІДНІ РЕАКЦІЇ:

  1. піруваткіназна (ПВК → ФЕП)


 

Малат із мітохондрій дифундує в цитоплазму, де окиснюється цитоплазматичною НАД-залежною малатдегідрогеназою:

 

 

 

  1. фруктокіназна (Фр-1,6-диФ → Фр-6Ф)

 

 

 

  1. гексокіназна (Г-6-Ф →Глюкоза)

 

 

 

Загальне рівняння:

 

 

Глюкогенні амінокислоти:

Тре, Глі, Сер, Три, Ала, Цис, гідрокси-Про – через ПВК;

Про, Арг, Гіс, Глу, Глн, Вал, Іле, Мет, Тре, Фен, Тир, Асп, Асн – через оксалоацетат;

Тре, Глі, Сер, Гідрокси-Про – через фосфогліцерат.

 

Схема включення гліцеролу в глюконеогенез:

гліцерол → альфа-гліцеролфосфат → діоксиацетонфосфат →     глюконеогенез

 

Усі метаболіти ЦТК включаються в глюконеогенез через оксалоацетат.

 

 

 

 

 

 

Включення субстратів в реакції глюконеогенезу:

 

 

Регуляція глюконеогенезу

Гормональна: інсулін гальмує глюконеогенез, глюкагон і глюкокортикостероїди – посилюють (глюкагон активує через аденілатциклазний каскад ферменти глюконеогенезу, зокрема піруваткарбоксилазу; глюкокортикостероїди – діючи за цитозольним механізмом, посилюють синтез ферментів глюконеогенезу, які каталізують необоротні реакції, а також гальмуючи синтез білків у м’язах збільшують кількість субстратів глюконеогенезу – глюкогенних амінокислот).

Алостерична: ацетил-КоА – позитивний алостеричний модулятор піруваткарбоксилази (активує глюконеогенез); цитрат активує, а АМФ – гальмує фруктозо-1,6-дифосфатазу (глюконеогенез); фруктозо-2,6-дифосфат гальмує фруктозо-1,6-дифосфатазу (глюконеогнез) і активує фруктокіназу (гліколіз).

Глюконеогенез також стимулюють такі речовини як АТФ, аланін, жирні кислоти. Таким чином, у випадку, коли в клітині є достатньо субстратів для перебігу ЦТК (ацетил-КоА, оксалоацетат, цитрат, жирні кислоти, аланін) чи високий уміст АТФ і низький АДФ та АМФ – гліколіз пригнічується, а глюконеогенез посилюється.

Оскільки глюконеогенез є процесом специфічним для печінки (лише в печінці синтезуються такі ферменти глюконеогенезу як ФЕП-карбоксикіназа, фруктозо-1,6-дифосфатаза, глюкозо-6-фосфатаза), то будь-яка патологія печінки буде призводити до порушення глюконеогенезу, внаслідок чого на фоні захворювань печінки будь-якої етіології виникає гіпоглікемія та підвищення вмісту лактату в крові.

Посилення глюконеогенезу в печінці зумовлює розвиток стероїдного діабету при хворобі та синдромі Іценко-Кушінга. Хвороба Іценко-Кушінга – гіпоталамо-гіпофізарне захворювання, при якому через аденому спостерігається гіперпродукція кортиколіберину чи АКТГ, що спричинює надмірне утворення корою наднирників кортикостероїдів, зокрема глюкокортикоїдів, що мають виражену гіперглікемічну дію за рахунок стимуляції глюконеогенезу. Синдром Іценко-Кушінга спостерігається також при гіперплазії кори наднирників. У пацієнтів із синдромом Іценко-Кушінга спостерігається місяцеподібне обличчя, перерозподіл жиру (накопичення жиру на шиї, верхньому плечовому поясі), спостерігаються численні стрії на животі, у жінок з’являються ознаки гірсутизму (оволосіння по чоловічому типу). Окрім гіперглікемії, для пацієнтів характерне підвищення артеріального тиску.

Для підтвердження діагнозу необхідно визначити добову екскрецію кортизолу та 17-кетостероїдів із сечею; вміст у плазмі крові (натще, о 9 год ранку) кортизолу й адренокортикотропного гормону (АКТГ), глюкози, йонів натрію та калію. Патологія пов’язана з гіперфункцією кори наднирників, внаслідок чого виникає гіперпродукція глюко-, мінералокортикостероїдів і андрогенів, зокрема тестостерону. Гіперпродукція глюкокортикоїдів (кортизол) викликає гіперглікемію за рахунок стимуляції глюконеогенезу. Гіперпродукція мінералокортикоїдів (альдостерон) викликає підвищення артеріального тиску, гіпернатріємію, гіперхлоремію та гіпокаліємію. Надмірне утворення андрогенів (тестосетрон) викликає ознаки гірсутизму, безпліддя, фемінізацію чоловіків. При даному захворюванні спостерігається також еозинофілія. Якщо ж клінічні симптоми нетипові – проводять дексаметазоновий тест. Враховуючи те, що синдром Іценко-Кушінга може розвинутися як при гіперплазії кори наднирників (аденома чи тератома), так і через пухлину гіпофіза (іноді гіпоталамуса) пацієнтам крім томографії (чи рентгенографії) органів черевної порожнини слід провести рентгенографію (або томографію) черепа, на предмет наявності чи відсутності змін в ділянці гіпофізарної ямки. Загалом при синдромі Іценко-Кушінга в крові пацієнтів підвищуються вміст кортизолу та глюкози, йонів натрію та хлору при одночасному зниженні вмісту йонів калію. При цьому зростає екскреція кортизолу, 17-кетостероїдів, іонів калію та знижується екскреція йонів натрію, іноді спостерігається глюкозурія.

Відомі також спадкові патології при яких порушується здатність печінки утворювати глюкозу шляхом глюконеогенезу (дефіцит глюкозо-6-фосфатази або хвороба Гірке; спадковий дефіцит фруктозо-1,6-дифосфатази).

При дефіциті глюкозо-6-фосфатази (хвороба Гірке або глікогеноз І типу) крім гіпоглікемії в пацієнтів виявляють підвищення в крові вмісту лактату та сечової кислоти; ознаки гепато-та спленомегалії.

Дефіцит фруктозо-1,6-дифосфатази – аутосомно-рецесивне спадкове захворювання, яке унеможливлює використання лактату, пірувату й інших метаболітів у реакціях глюконеогенезу. Підтримання рівня глюкози в крові при наявності даного ензимодефекту потребує постійного її надходження з їжею. У пацієнтів розвивається ацидоз, зумовлений накопиченням молочної кислоти (лактат-ацидоз), що призводить до гіпервентиляції легень, сонливості, іноді – коматозного стану, що супроводжується кетоацидозом та гіпоглікемією.

Матеріали для самоконтролю:

  1. Внаслідок тривалого голодування в організмі людини швидко вичерпуються резерви вуглеводів. Який із процесів метаболізму відновлює вміст глюкози в крові?

А. Глюконеогенез;   В. Анаеробний гліколіз;   С. Пентозофосфатний шлях;      D. Глікогеноліз;       Е. Аеробний гліколіз.

  1. Задопомогою радіоактивного вуглецю 14С доведено, що глюкоза може синтезуватися в організмі з невуглеводневих компонентів (процес глюконеогенезу). Вкажіть, яка з наведених сполук може бути джерелом атомів вуглецю для утворення глюкози:

А. піруват;  В. лізин;  С. стеарат;  D. аскорбінова кислота;  Е. пальмітат.

  1. У період інтенсивної фізичної роботи одним з джерел енергії для м’язів, які скорочуються є глюкоза, яка утворюється в процесі глюконеогенезу. В якому органі цей процес перебігає найінтенсивніше?

А. У печінці;  В. У міокарді;   С. У м’язах;    D. У нирках;     Е. У мозку.

  1. Після фізичного навантаження через деякий час активується процес глюконеогенезу. Вкажіть, який субстрат використовується у цьому процесі:

А. Лактат;      В. Глутамінова кислота;      С. Аспарагінова кислота;

D. Серин;         Е. Альфа-кетоглутарат.

  1. В експерименті на щурах було встановлено, що в процесі глюконеогенезу відбувається перетворення пірувату на фосфоенолпіруват. Похідна якого вітаміну бере участь у цій реакції?

А. піридоксину;   В. рибофлавіну;   С. тіаміну;   D. біотину;   Е. рутину.

  1. При хворобі Гірке порушується перетворення глюкозо-6-фосфату на глюкозу, що призводить до накопичення глікогену в печінці та нирках. Дефіцит якого ферменту є причиною захворювання?

А. Глюкозо-6-фосфатази;   В. Глікогенсинтетази;    С. Гексокінази; D. Фосфорилази;           Е. Альдолази.

  1. Причиною розвитку синдрому Іценко-Кушинга є гіперплазія кори наднирників, що зумовлює гіперпродукцію глюко- та мінералокортикоїдів. Як впливають глюкокортикоїди на обмін вуглеводів у печінці?

А. Стимулюють глюконеогенез; В. Підвищують активність глікогенфосфорилази;   С. Стимулюють фосфороліз глікогену;       D. Стимулюють глікогенез із глюкози;    Е. Стимулюють гідроліз глікогену.

  1. До клініки доставлено пацієнта з ознаками гострого алкогольного отруєння. Які зміни вуглеводного обміну характерні для цього стану?

А. в печінці знижується швидкість глюконеогенезу;   В. в печінці посилюється розпад глікогену;      С. в мязах переважає анаеробний розпад глюкози;     D. в печінці посилюється глюконеогенез;           Е. в мязах посилюється аеробний розпад глюкози.

  1. У дитини з точковою мутацією гену виявлено відсутність глюкозо-6-фосфатази, гіпоглікемія та гепатомегалія – діагностовано хворобу Гірке. Яка реакція при цьому гальмується?

А. утворення глюкози з глюкозо-6-фосфату;    В. синтез глікогену;    С. фосфорилювання глюкози;             D. фосфороліз глікогену;     

Е. перетворення фруктозо-6-фосфату на глюкозо-6-фосфат.

  1. Глюконеогенез – шлях синтезу глюкози з не вуглеводів в організмі людини. На якому рівні в цей процес можуть включатися метаболіти циклу Кребса?

А. на рівні оксалоацетату;   В. на рівні пірувату;    С. на рівні діоксиацетонфосфату;      D. 3-фосфогліцерату;        Е. малату.

 

Рекомендована література:

  1. Губський Ю.І. Біологічна хімія, 2000. – С. 166-172.
  2. Гонський Я.І., Максимчук Т.П. Біохімія людини, 2001. – С. 325-330.
  3. Мещишен І.Ф., Пішак В.П., Григор’єва Н.П. Основи обміну речовин та енергії, 2005. – С. 38-43.
  4. Гнилицкая В.Б., Митрофанов А.И., Кеденко Л.А., Христуленко А.Л. Случай болезни Гирке // Врачебное дело. – 2001. – № 3. – С. 138-141.
  5. Мещишен І.Ф., Яремій І.М. Клініко-біохімічні ситуаційні задачі.-Чернівці: Медик, 2005. – 84с.
  6. Мещишен І.Ф. Задачі з біохімії та алгоритми їх розв’язування. – Чернівці: Медакадемія, 2001. – 152 с.

 

ЗАВАНТАЖИТИ

Для скачування файлів необхідно або Зареєструватись

ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ (51.4 KiB, Завантажень: 0)

завантаження...
WordPress: 22.96MB | MySQL:26 | 0,371sec