Медицина и здоровье

СИНТЕЗ ГЛИКОГЕНА

Внутри клеток углеводы накапливаются в форме гликогена — по­лисахарида, состоящего из глюкозильных единиц, связанных 1,4-связями, с ответвлениями, начинающимися с 1,6-глюкозильных связей. Присоединение глюкозильных остатков с помощью 1,4-связей представляет собой ограничивающую скорость стадию синтеза гликогена и требует в качестве матрицы полисахаридной цепи, состоящей не менее чем из 4 остатков глюкозы. Реакция зависит от активности фермента гликогенсинтетазы, существую­щей в активной и неактивной формах. Фосфорилирование гли­когенсинтетазы инактивирует фермент, тогда как его активация связана с потерей фосфатных групп. Таким образом, активность гликогенсинтетазы находится в обратной зависимости от внутри­клеточного уровня циклического аденозин-3,5-монофосфата (цАМФ), который способствует фосфорилированию белков, ак­тивируя протеинкиназу. Поскольку тканевой уровень цАМФ мо­жет изменяться под действием глюкорегуляторных гормонов (по­вышается под влиянием глюкагона и адреналина и высвобождает­ся от такой гормональной индукции под влиянием инсулина), то активность гликогенсинтетазы представляет собой ключевой пункт регуляции отложения глюкозы в печени. В вопросе о том, опосредуются ли изменения активности гликогенсинтетазы глав­ным образом гормонами (например, инсулином, глюкагоном или адреналином) или субстратом (глюкоза), имеются противоречия. Hers выдвинул гипотезу, согласно которой увеличение концент­рации глюкозы в клетке само по себе может повышать актив­ность гликогенсинтетазы [4]. Такой эффект глюкозы (в присут­ствии пермиссивных концентраций инсулина) подтверждается исследованиями на перфузируемой печени, в которых повышение концентрации глюкозы с 40 до 50 мг/100 мл приводит к погло­щению сахара печенью без изменения уровня инсулина. Кроме того, результаты исследования у человека in vivo свидетельству-" ют о том, что хотя выраженная гиперинсулинемия в отсутствие гипергликемии и угнетает продукцию глюкозы печенью, это со­провождается минимальным поглощением сахара печенью. В то же время одновременная гипергликемия повышает «чистое» по­глощение глюкозы печенью [5]. Как будет показано, «чистый» баланс глюкозы через печень определяется, по всей вероятности, как уровнем глюкозы, так и глюкорегуляторными гормонами.

ГЛИКОГЕНОЛИЗ

Распад гликогена до глюкозы (рис. 10—3) в начальной стадии состоит из отщепления глюкозных остатков от терминальных 1,4-связей под действием фосфорилазы, отщепляющей глюкозу путем присоединения фосфата к одному углеродному атому и высвобождения глюкозо-1-фосфата. Фосфорилаза подобно гликогенсинтетазе существует в неактивной форме, которая должна активироваться. В этом случае, однако, фосфорилирование ак­тивирует, а не инактивирует фермент. Перенос фосфата с аденозинтрифосфата (АТФ) на фосфорилазу осуществляется фосфорилазокиназой. Этот фермент в свою очередь активируется цАМФ, который образуется из АТФ, под действием аденилатциклазы. Активация аденилатциклазы является основным фактором экс­прессии эффекта многих гормонов. В данном случае последовательность реакций, приводящая к активации фосфорилазы, «за­пускается» адреналином или глюкагоном. Следует отметить, однако, что опосредованная адреналином стимуляция гликогено­лиза может осуществляться и через a-адренергические механиз­мы, независимые от изменений уровня цАМФ [6]. Кроме того

Рис. 10—3. Регуляция синтеза и распада гликогена. Образование гликогена требует активации гликогенсинтетазы и инактивации фосфорилазы. Эти процессы стимулируются глюкозой и/или инсулином. Распад гликогена тре­бует активации фосфорилазы и инактивации гликогенсинтетазы. Эти про­цессы стимулируются снижением уровня глюкозы и/или инсулина и повы­шением концентрации глюкагона и адреналина. Глюкагон действует опо­средованно с помощью механизма образования цАМФ, тогда как адреналин может действовать с помощью как этого (показано на рисунке), так и дру­гих механизмов (по Felig P.—In: Bondy Р. К., Rosenberg L. (eds).— Metabolic Control and Disease, 8th ed. Philadelphia, W. B. Saunders, 1979).

в а активность фосфорилазы, как и гликогенсинтетазы, может влиять изменение концентрации глюкозы в крови независимо от изменения уровня гормонов или цАМФ [4]. Так, у здоровых лиц в условиях поддержания исходной концентрации инсулина по­вышение уровня глюкозы в плазме само по себе угнетает глико­генолиз предположительно за счет снижения активности фосфо­рилазы [7].

Отделившийся от гликогена глюкозо-1-фосфат превращается в глюкозо-6-фосфат, который может затем вступать на гликолити­ческий путь (см. далее) или превращаться в свободную глюкозу. Последняя реакция катализируется глюкозо-6-фосфатазой, присут­ствующей в печени, но не в мышце. В результате стимуляция гликогенолиза в печеночной ткани приводит к высвобождению свободной глюкозы. В отличие от этого гликогенолиз в мышечной ткани приводит к высвобождению лактата и пирувата, поскольку глюкозо-6-фосфат, образовавшийся при гликогенолизе, не может превращаться в свободную глюкозу, а вступает на гликолитиче­ский путь. Таким образом, в условиях адекватного действия раз­нообразных ферментов молекула гликогена уменьшается в разме­рах, а глюкоза, лактат и пируват поступают в кровоток.

<< Prev - Next >>