Pobierz Загальні уявлення про гормони і їхні властивості. Класифікація гормонів за хімічною будово i więcej Publikacje w PDF z Produkcja półprzewodników tylko na Docsity!
1.Загальні уявлення про гормони і їхні властивості. Класифікація гормонів за хімічною будовою та механізмом дії. Гормони — фізіологічно активні сполуки (ФАС), біорегулятори, що продукуються залозами внутрішньої секреції (ендокринними залозами) або іншими спеціалізованими клітинами і діють як регулятори метаболічних процесів та фізіологічних функцій в організмі. Біологічні ефекти гормонів здійснюються в надзвичайно низьких концентраціях — 10-11-10-6 моль/л. Властивості : -дистантний характер дії – органи і системи, на які діє гормон, розташовані далеко від місця його утворення;
- специфічність дії – здатні взаємодіяти з певними клітинами-мішенями завдяки наявності у них молекул-рецепторів; усередині клітини гормональну дію продовжують не самі гормони, а молекули-посередники речовини циклічної АМФ (цАМФ). -висока біологічна активність – обумовлюють значний ефект у дуже низьких концентраціях: більшість гормонів здатні в кількості 10-6 – 10-3 мг викликати зміни обміну речовин); - вибірковість дії (діють лише на певний орган або тканину);
- Системність дії на організм Гормони класифікують за місцем їх синтезу (гормони гіпоталамусу, гіпофізу, епіфізу, щитоподібної та прищитоподібних залоз, загруднинної залози, підшлункової залози, надниркових і статевих залоз), хімічною будовою, біологічними функціями та механізмом дії. За хімічною будовою (табл. 1) гормони поділяють на групи:
- Білки: гормони передньої частки гіпофіза (крім АКТГ), інсулін, паратгормон.
- Пептиди: АКТГ, кальцитонін, глюкагон, вазопресин, окситоцин, фактори гіпоталамуса (ліберини й статини).
- Похідні амінокислот (адреналін, норадреналін, тироксин, трийодтиронін, гормони епіфіза).
- Стероїдні (похідні холестерину): гормони кори надниркових залоз, статеві гормони.
- Похідні поліненасиченої (арахідонової) кислоти - простагландини.
Умовно сюди можна віднести ейкозаноїди, оскільки ці нерозчинні у воді сполуки чинять свою дію на клітини, розташовані поблизу їх місця синтезу; вони є похідними поліненасиченої арахідонової кислоти і представлені трьома класами сполук – простагландинами, тромбоксанами та лейкотрієнами. Класифікація гормонів за хімічною природою Пептидні гормони Стероїди Похідні амінокислот Похідні арахідонової кислоти Аденокортикотропний гормон (кортикотропін, АКТГ) Гормон росту (соматотропін, ГР, СТГ) Тиреотропний гормон (тиреотропін, ТТГ) Лактотропний гормон (пролактин, ЛТГ) Лютеїнізуючий гормон (лютропін, ЛГ) Фолікулостимулюючий гормон (ФСГ) Хоріонічний гонадотропін (ХГ) Антидіуретичний гормон (вазопресин, АДГ) Окситоцин Паратиреоїдний гормон (паратгормон, ПТГ) Кальцитонін Інсулін Глюкагон Альдостерон Кортизол Кальцитріол Тестостерон Естрадіол Прогестерон Адреналін Норадреналін Трийодтиронін (Т 3 ) Тироксин (Т 4 ) Мелатонін Простогландини Тромбоксани Лейкотріени
- гормони ендокринних клітин підшлункової залози;
- гормони коркової частини наднирникових залоз;
- гормони чоловічих та жіночих статевих залоз;
- гормони епіфіза. Також є біорегулятори виробляються не в ендокринних залозах, а в спеціалізованих клітинах, які містяться в інших тканинних елементах, зокрема, в лімфоїдній системі, лейкоцитах, сполучній тканині, шлунку, кишечнику, нервовій системі, нирках, міокарді тощо, і мають назву гормоноподібних сполук (гормоноїдів), або тканинних гормонів (гістогормонів). На відміну від «справжніх» гормонів, що характеризуються дистантністю дії, гістогормони можуть справляти свій регулювальний вплив на чутливі до них клітини-мішені на місці свого утворення («ізокринна», місцева дія). Загальною рисою у біорегуляторів різного походження є їх інформаційна функція, спрямована на контроль, регуляцію, модуляцію метаболічних і фізіологічних функцій чутливих біоструктур ( інформони, інформофери ). Найбільш вивченими на даний час є такі класи біорегуляторів:
- гормони («справжні» гормони);
- нейромедіатори та опіоїдні пептиди;
- фізіологічно активні ейкозаноїди;
- гормони та медіатори імунної системи;
- пептидні фактори росту (цитомедини, інтермедини);
- гастроінтестинальні гормони;
- пептиди кінінової системи;
- натрійуретичні пептиди серця та мозку. За хімічною будовою всі гормони поділяють на такі класи: (1) білково-пептидні гормони а) прості білки (інсулін, пролактин, СТГ); б) складні білки-глікопротеїни (ФСГ, ЛТГ, ТТГ); в) пептиди (АКТГ, глюкагон, вазопресин, окситоцин, ліберіни і статини). (2) гормони — похідні амінокислот: гормони щитовидної залози; (адреналін, норадреналін, тиреоїдні) гормоноїди мозкової частини наднирникових залоз (катехоламіни); інші нейромедіатори з властивостями гістогормонів (серотонін, дофамін, гістамін); гормон епіфіза — мелатонін; (3) гормони стероїдної природи : глюкокортикоїди та мінералокортикоїди кори наднирникових залоз; чоловічі та жіночі статеві гормони; похідні вітаміну D; (4) біорегулятори — похідні арахідонової кислоти (ейкозаноїди ): простагландини, простацикліни, тромбоксани, лейкотрієни. Синтез гормонів здійснюється в спеціалізованих клітинах («справжніх» гормонів — у залозах внутрішньої секреції). Багато гормонів продукуються первісно у вигляді біологічних попередників — препрогормонів та прогормонів , які поступово трансформуються в
біологічно активний гормон. У разі білково-пептидних гормонів така активація здійснюється шляхом посттрансляційної модифікації ( процесингу ) за механізмом обмеженого протеолізу первинних продуктів рибосомальної трансляції. За механізмом дії гормони поділяють на дві групи. До першої належать гормони, які взаємодіють із мембранними рецепторами (пептидні гормони, похідні амінокислот, а також гормони місцевої дії – цитокіни та ейкозаноїди) і контролюють процеси швидкої адаптації організму, які потребують термінового включення певного біохімічного процесу або фізіологічної функції (глікогенолізу, ліполізу, м’язового скорочення). Друга група включає гормони, які взаємодіють з внутрішньоклітинними рецепторами (стероїдні та тиреоїдині гормони), їх біологічна дія повільніша (потребує для свого проявлення декількох годин), вони відповідають за процеси довготривалої адаптації організму. 2.Поняття про органи- та клітини-мішені гормонів. Типи рецепторів: особливості структури й локалізації в клітині. Мішені (клітини, тканини, органи), або гормонокомпетентні структури — чутливі до гормону біоструктури, які вибірково відповідають на взаємодію з гормоном специфічною фізіологічною та біохімічною реакцією; відповідно до ступеня впливу гормону на їх біологічні властивості, виділяють гормонозалежні та гормоночутливі клітини Прикладами гормонозалежних структур є тканини периферійних ендокринних залоз (щитовидної, кори наднирникових злоз) відносно дії тропних гормонів гіпофіза (ТТГ та АКТГ, відповідно) або клітини чоловічої та жіночої статевої сфери стосовно присутності та ефектів відповідних статевих гормонів. Гормоночутливими є клітини органів, що реагують на дію інсуліну, який контролює в них обмін глюкози, ліпідів та амінокислот (клітини м’язів, жирової тканини, лімфоїдної системи). Клітина-мішень відрізняє відповідний гормон від великої кількості інших молекул завдяки наявності на ній рецепторів із специфічним центром зв’язування з гормоном, що забезпечує їм високий ступінь вибірковості. Клітини-мішені - це клітини, які специфічно взаємодіють з гормонами з допомогою спеціальних білків-рецепторів. Рецептори локалізуються у плазматичній мембрані клітин (для гормонів пептидної природи та адреналіну) або в їх цитоплазмі (для глюкокортикоїдів) чи ядрі (для статевих і тиреоїдних гормонів).
Залежно від клітинної локалізації рецептора, характеру його взаємодії з гормоном та механізмами реалізації гормонального сигналу, всі гормони поділяють на дві великі групи:
- Гормони, що не проникають всередину клітин і взаємодіють зі своїми рецепторами, локалізованими в плазматичних мембранах клітини; до цієї групи належить більшість гормонів білково-пептидної природи та похідні амінокислот.
- Гормони, які для реалізації своєї специфічної дії проникають всередину клітин, де вони взаємодіють з внутрішньоклітинними цитозольними (в деяких випадках — ядерними) рецепторами; до цієї групи належать ліпофільні стероїди, а також тиреоїдні гормони. Гормони першої групи здійснюють трансформацію регуляторного сигналу в специфічну функціональну активність клітини-мішені за рахунок таких молекулярних подій : (1) взаємодії гормону на поверхні плазматичної мембрани з білковим рецептором ; (2) передачі хімічного сигналу з рецептора, модифікованого за рахунок взаємодії з лігандом (гормоном, іншим біорегулятором), через трансформуючі білки-трансдуктори ( G-білки ) на внутрішньоклітинні сигнальні системи; (3) утворення (або вивільнення) внутрішньоклітинних сигнальних молекул — вторинних посередників (циклічних нуклеотидів цАМФ, цГМФ, фосфоінозитидів, іонів Са2+); (4) взаємодії вторинних посередників з ферментними білками клітини з включенням (як правило, через активацію специфічних протеїнкіназ ) ефекторних систем клітини , тобто послідовних стадій розвитку клітинної біохімічної реакції на гормональний стимул. **Рецептори білково-пептидних гормонів та нейромедіаторів
- рецептори I класу — іонотропні рецептори** — такі, що в результаті взаємодії з ФАС спричиняють відкриття іонних каналів на плазматичній мембрані і генерують розвиток надзвичайно швидких (мілісекундних) іонних струмів (Са2+, N+, К+, Сl-). Фізіологічними лігандами для іонотропних рецепторів є нейротрансміттери (ацетилхолін, адреналін, медіаторні амінокислоти тощо), що локалізовані в синапсах нейронів і в нервово-м’язових пластинках. За відсутності стимулу в результаті зміни орієнтації субодиниць одна відносно одної канал закривається, блокуючи рух іонів у цій ділянці. Фізіологічними лігандами для іонотропних рецепторів є нейротрансмітери (ацетилхолін, адреналін, медіаторні амінокислоти тощо), що локалізовані в синапсах нейронів і в нервово-мм’язових пластинках 2) рецептори II класу — метаботропні рецептори — білкові молекули, що пронизують товщу мембрани з утворенням, як правило, семи гідрофобних трансмембранних спіральних доменів (петель), вони зв'язані з системами
внутрішньоклітинних посередників (G-білок-зв'язані рецептори). Передача сигналу більш повільна і розвивається впродовж декількох секунд/хвилин. Ці рецептори поділяють на дві групи: каталітичні рецептори , що мають власну тирозинкіназну або гуанілатциклазну активність (наприклад, рецептор інсуліну) і рецептори, що після взаємодії з ФАС викликають активацію біохімічних ефекторних систем клітини через G-білок (наприклад, рецептор вазопресину). Зв'язування ліганда (наприклад, гормона) з рецептором на зовнішній поверхні клітинної мембрани призводить до зміни активності цитоплазматичного фермента, який, своєю чергою, ініціює клітинну відповідь (тобто інформація переноситься через мембрану). Залежно від способу передачі гормонального сигналу в клітину виділяють три класи мембранозв’язаних рецепторів :
- Рецептори, які володіють каталітичною активністю – при взаємодії ліганда з рецептором активується внутрішньоклітинна частина (домен) рецептора, що має тирозинкіназну або тирозинфосфатазну, або гуанілатциклазну активність. За цим механізмом діють СТГ, інсулін, пролактин, інтерлейкіни, ростові фактори, інтерферони α, β, γ.
- Каналоутворюючі рецептори – приєднання ліганду до рецептора викликає відкриття іонного каналу на мембрані. Таким чином, діють нейромедіатори (ацетилхолін, гліцин, ГАМК, серотонін, гістамін, глутамат).
- Рецептори, пов’язані з G-білками – передача сигналу від гормону відбувається за допомогою G-білка. G-білок впливає на ферменти, що утворюють вторинні посередники (месенджер). Останні передають сигнал на внутрішньоклітинні білки. 3.Мембранно-внутрішньоклітинний механізм дії гормонів. Функція компонентів системи передачі гормонального сигналу в клітину: G- білків, аденілатциклази, фосфоліпази С, вторинних посередників, протеїнкіназ. Механізми дії адреналіну. Для гормонів поліпептидної будови та похідних амінокислот, які не проникають усередину клітини, характерний мембранно- внутрішньоклітинний механізм дії. За фізико-хімічними властивостями це гормони, які не здатні проходити через біліпідний шар плазматичної мембрани в цитозоль. Саме тому для них рецептори знаходяться на поверхні клітини. Реалізацію дії цих гормонів у клітині забезпечують месенджерами, або вторинними посередниками дії гормону ,утворюються в цитозолі у відповідь на дію гормону. Вторинними посередниками дії гормонів можуть бути такі молекули, як: цАМФ, цГМФ, ІТФ (інозитолтрифосфат), ДАГ (диацилгліцерол), іони Са 2+ .
Са 2+ в цитозолі за рахунок його вивільнення з внутрішньоклітинних депо; Gt - це трансдуцин, який бере участь в АДФ-рибозилювання при дії холерного токсину. Холерний токсин проникає в клітини кишкового епітелію за допомогою рецептор-залежного ендоцитозу. У цитоплазмі клітини дисульфидний зв'язок між доменами A1 і A2 відновлюється і A1 дисоціює з комплексу. Субодиниця A1 каталізує перенесення АДФ-рибози із НАД+ (АДФ-рибозилювання) на α-субодиницю Gs білка, який стимулює активність аденілатциклази. Стимуляція аденілатциклази підвищує вміст внутрішньоклітинного цАМФ. У свою чергу цАМФ запускає сигнальний шлях, який призводить до відтоку хлорид-іонів та інших аніонів з клітини і до припинення надходження в клітину іонів натрію. Додаткові відтік іонів натрію відбувається спільно з аніонами. Іони натрію котранспортируються з молекулами води, тому концентрація води в клітині при цих процесах істотно знижується. Порушення водно-сольового балансу призводить до діареї, при якій організм втрачає до 2 літрів води в годину. За молекулярної будовою G-білки є тримерами , що складаються з трьох субодиниць (α, β, γ). α-субодиниця володіє ГТФазною активністю: утворення гормон- рецепторного комплексу та передача регуляторного сигналу на каталітичну субодиницю ферменту аденілатциклази супроводжується конформаційними змінами α-субодиниці, гідролізом ГТФ до ГДФ та Фн і відщепленням димеру βγ від α-ГТФ. G-білок повертається в неактивну форму. При наступній активації рецептора і заміні молекули ГДФ на ГТФ цикл повторюється. Таким чином, α-субодиниця G-білка здійснює човниковий рух, переносить сигнал від рецептора, активованого первинним посередником (гормоном) на фермент, який каталізує утворення вторинного посередника. Вторинні посередники – циклічні нуклеотиди. Сигнал на подальше включення каскаду біохімічних реакцій передається вторинними посередниками або месенджерами– біомолекулами, що передають інформацію від гормону (первинного месенджера) на ефекторні системи клітини. До вторинних месенджерів належать : циклічні нуклеотиди – циклічний аденозинмонофосфат (3 ',5'-АМФ; цАМФ) і циклічний гуанозинмонофосфат (3',5' -ГМФ, цГМФ), фосфоінозитоли, діацилгліцерол та іони Са2+. Зростання внутрішньоклітинної (цитозольної) концентрації зазначених вторинних посередників здійснюється шляхом активації аденілатциклази з утворенням цАМФ; активації гуанілатциклази з утворенням цГМФ; активації фосфоліпази С, що призводить до включення фосфоінозитолного каскаду – механізму мобілізації внутрішньоклітинного Са 2+ ; надходження Са 2+ з екстрацелюлярного простору за рахунок відкриття кальцієвих каналів на плазматичній мембрані.
Аденілатциклазна система каталізує утворення цАМФ з АТФ, а гуанілатциклазна – утворення цГМФ з ГТФ. Гормони, взаємодія яких з рецептором клітини-мішені призводить до утворення цАМФ, діють через трикомпонентну систему, яка включає білок- рецептор (Rs або RІ), G-білок (Gs або Gi ) і власне фермент аденілатциклазу, яка розташована на внутрішній поверхні мембрани і каталізує утворення цАМФ з АТФ. Аденілатциклаза – ключовий фермент аденілатциклазної системи, містить 12 трансмембранних доменів. На його активність впливають як позаклітинні, так і внутрішньоклітинні регулятори. Позаклітинні регулятори (гормони, ейкозаноїди, біогенні аміни) здійснюють регуляцію через специфічні рецептори, які за допомогою -субодиниць G-білків передають сигнали на аденілатциклазу. Регуляція активності аденілатциклази внутрішньоклітинним кальцієм дозволяє клітині інтегрувати активність двох основних вторинних месенджерів – цАМФ та іонів Са2+. До гормонів, що використовують цАМФ як вторинний посередник, належать адреналін, вазопресин, глюкагон, хоріонічний гонадотропін, дофамін (при взаємодії з D 1 -рецепторами), кальцитонін, кортикотропін, ліпотропін, лютеїнізуючий гормон, меланоцитостимулюючий гормон, норадреналін (при взаємодії з β-рецепторами), тиреотропний гормон, фолікулостимулюючий гормон. Гальмування аденілатциклази і зменшують внутрішньоклітинний рівень цАМФ (діють через Gi-білок); до них належать ангіотензин ІІ, ацетилхолін (при взаємодії з м-холінорецепторами), дофамін (при взаємодії з D 2 - рецепторами), норадреналін (при взаємодії з α 2 -адренорецепторами), опіоїдні пептиди, соматостатин. На аденілатциклазний шлях передачі сигналу в клітину впливають деякі бактеріальні токсини. Наприклад, токсин, який утворює холерний вібріон, каталізує реакцію перенесення АДФ-рибози з НАД на α-ланцюг Gs-білка (реакція рибозилування), що переводить білок у постійно активний стан з втратою чутливості до гормональних сигналів. Унаслідок цього в клітинах кишки зростає рівень цАМФ, який викликає інтенсивну секрецію кишкового соку. Тому при холері швидко розвивається тяжка діарея та дегідратація організму. Внаслідок дії гормонів, що активують аденілатциклазу, у клітині підвищується рівень цАМФ. Останній зв'язується з неактивним тетрамером протеїнкінази, внаслідок чого відбувається його дисоціація на 2 регуляторні та 2 каталітичні субодиниці і в такий спосіб активуються каталітичні субодиниці, тобто протеїнкіназа переходить з неактивної форми в активну
білків, згортання крові, секреції гормонів і нейромедіаторів, передачі нервового імпульсу тощо. Їх внутрішньоклітинна концентрація дуже низька (10–7^ моль/л) порівняно з позаклітинною (10–3^ моль/л). Регуляторна функція Са2+^ (передавання сигналу від гормону, медіатора та активація ефекторних біохімічних систем) здійснюється шляхом зростання внутрішньоклітинної (цитозольної) концентрації цих іонів (від 10
Це значне зростання концентрації вільного Са 2+ здійснюється шляхом включення зовнішньоклітинним біорегулятором одного з таких механізмів:
- відкриття кальцієвих каналів (рецепторчутливих каналів) на плазматичній мембрані та входу в клітину екстрацелюлярного Са 2+ (механізм, що реалізується здебільшого при взаємодії нейромедіаторів з іонотропними рецепторами);
- виходу іонів кальцію у цитозоль з його внутрішніх депо – мітохондрій і цистерн (канальців) ендоплазматичного (саркоплазматичного) ретикулуму (мобілізація кальцію з внутрішніх депо); включення цього механізму потребує стимуляції гормоном чи іншим біорегулятором фосфоінозитидної системи, інтермедіати якої і спричиняють вихід кальцію з органел. Перехід клітини з активного стану до функціонального спокою відбувається в результаті зменшення цитозольної концентрації кальцію до вихідної, що забезпечується «викачуванням» Са 2+ з цитозолю в екстрацелюлярний простір і «закачуванням» іонів у внутрішньоклітинні депо. Цей процес є енергозалежним транспортом проти градієнта концентрації і досягається за рахунок функціонування Са2+-АТФаз плазматичних мембран і мембран внутрішньоклітинних органел. Універсальним акцептором хімічного регуляторного сигналу від іонів Са2+^ є кальмодулін (КМ) – білок з молекулярною масою близько 17 000 Да, який може зв'язувати чотири іони кальцію. Специфічне зв'язування Са 2+ з молекулою КМ призводить до змін конформації білка, який набуває властивості взаємодіяти з чутливими до КМ білками, у тому числі активувати цАМФ-залежну фосфодіестеразу, Са 2+
кальмодулінзалежні протеїнкінази, Са 2+ -АТФазу плазматичних мембран кардіоміоцитів і еритроцитів, кіназу фосфорилази м'язів й інші ферменти. При підвищенні внутрішньоклітинної концентрації Са2+^ підвищується активність гуанілатциклази і синтез цГМФ. Вважають, що швидкі ефекти кальцію пов'язані iз мобілізацією його з органел клітини, а повільні – із надходженням ззовні або зі зменшенням виходу кальцію з клітини.
Встановлення біологічної ролі деяких фосфоінозитидів, що спричинюють вихід кальцію із внутрішньоклітинних депо, відкрило додатковий механізм у дії гормонів – фосфоінозитидну систему. Система фосфоінозитидного циклу включає три етапи: 1) взаємодія гормону з рецептором з подальшим зростанням спорідненості до G-білка та утворенням -ГТФ; 2) метаболізм ліпідного матриксу, зокрема, фосфатидилінозитидів; 3) подальші реакції індукції вивільнення Са 2+ з клітинних депо, фосфорилювання мембраних і цитозольних білків. Фосфоліпаза С, яка активується внаслідок зв’язування з нею -ГТФ, розщеплює фосфатидилінозитол-4,5-дифосфат (ФІФ 2 ), який є одним з компонентів плазматичної мембрани, до інозитол-1,4,5-трифосфату (ІФ 3 ) і діацилгліцеролу (ДАГ), які є вторинними посередниками. ІФ 3 спричинює вивільнення іонів кальцію з клітинних депо, що на короткий час збільшує їх концентрацію в цитоплазмі і сприяє утворенню комплексів Са2+-КМ, які активують специфічні протеїнкінази (рис. 9). Інший продукт гідролізу – ДАГ активує Са 2+ -фосфоліпідзалежну протеїнкіназу С , яка переміщається з цитоплазми в плазматичну мембрану, де її чутливість до активації кальцієм збільшується у понад 100 разів. Активність протеїнкінази С додатково стимулюють іони Са 2+ та фосфатидилсерин. Спільна дія Са 2+ -залежних протеїнкіназ і протеїнкінази С зумовлює активацію шляхом фосфорилювання низки клітинних білків, які беруть участь у реалізації клітинної відповіді (секреція гормонів, нейромедіаторів, ферментів, скорочення м'язів, агрегації тромбоцитів, транспорту іонів, глюкози та інших речовин через мембрани). Припинення передачі сигналу через фосфоінозитидна систему здійснюється завдяки інактивації вторинних посередників і дефосфорилування білків. Від ІФ 3 поступово відщеплюються фосфатні групи. Цей процес інгібують іони літію, надмірне надходження яких в організм призводить до порушень обміну фосфоінозитолів, що, вочевидь, лежить в основі терапевтичної дії іонів літію при маніакально-депресивних психозах. ДАГ інактивується двома шляхами: частина його перетворюється на фосфатидну кислоту, а інша розщеплюється до вихідних компонентів – гліцеролу та жирних кислот, зокрема арахідонової – попередника простагландинів і лейкотрієнів. Із фосфатидної кислоти та інозитолу синтезується фосфатидилінозитол, а згодом – фосфатидилінозитол-4,5- дифосфат. Для цього використовуються молекули ЦТФ і АТФ. Через фосфоінозитидна систему реалізується дія катехоламінів (при їх зв'язуванні з α 1 -адренорецепторами), тиреоліберину, гонадоліберину,
(1.1.) стимуляцією транспорту глюкози з екстрацелюлярного простору через плазматичні мембрани всередину клітин — ефект спостерігається здебільшого в клітинах м’язів, адипоцитах жирової тканини, лімфоцитах і є основною причиною швидкого (протягом декількох секунд) зниження рівня глюкоземії після ін’єкції інсуліну. Разом з тим, інсулін не впливає на мембранний транспорт глюкози в гепатоцитах, клітинах головного мозку, нирок; стимуляція поглинання глюкози цими тканинами при дії інсуліну спричиняється активацією гормоном швидкості внутрішньоклітинної утилізації глюкози (1.2.) сприянням утилізації глюкози в м’язах, печінці, жировій тканині тощо шляхами гліколіз ; у пентозофосфатного шляху (ПФШ,) глікогену (1.2.1.) стимуляція гліколізу в гепатоцитах відбувається за рахунок активації інсуліном синтезу (індукції) глюкокінази — ферменту, що перетворює глюкозу на глюкозо-6-фосфат, а також фосфофруктокінази та піруваткінази; (1.2.2.) стимуляція ПФШ обміну глюкози відбувається за рахунок активації глюкозо-6-фосфат-дегідрогеназної реакції (цей ефект інсуліну особливо важливий для жирової тканини та печінки, оскільки створює метаболічні умови, сприятливі для ліпогенезу); (1.2.3.) інсулінзалежна стимуляція глікогенезу зумовлюється такими ферментативними механізмами: (а) збільшенням глюкокіназної активності, що призводить до додаткового утворення глюкозо-6-фосфату, який може перетворюватися на глюкозо-1- фосфат — безпосередній субстрат глікогенезу; (б) активацією глікогенсинтази : інсулін сприяє переходу ферменту в дефосфорильовану — активну форму (ефект зумовлений зниженням під впливом інсуліну рівня цАМФ внаслідок активації фосфодіестерази циклонуклеотидів і, відповідно, зменшенням активності протеїнкінази, що фосфорилює глікогенсинтазу); (в) зменшенням активності глікогенфосфорилази (що також зумовлено падінням концентрації цАМФ і активності відповідної протеїнкінази ); сукупність цих (б, в) метаболічних ефектів інсуліну спрямована на запасання глікогену в тканинах (анаболічна дія гормону); (1.3.) гальмуванням процесів глюконеогенезу в печінці; інсулін призводить до інгібірування синтезу глюконеогенних ферментів ФЕП-кінази, Фр-1,6-дифосфатази, Г-6-Ф-ази — цей процес є більш повільним (порівняно з впливом інсуліну на транспорт глюкози, гліколіз та глікогенез) і вимагає для свого прояву декількох годин.
(2) Вплив на обмін ліпідів. Характеризується стимуляцією анаболічних шляхів ліпідного обміну і збільшеним депонуванням нейтральних жирів в клітинах, що проявляється здебільшого в жировій тканині та в печінці. Ліпогенні ефекти інсуліну зумовлені такими біохімічними механізмами: (2.1.) активацією синтезу вищих жирних кислот за рахунок збільшення притоку відповідних субстратів: ацетил-КоА та НАДФН, що утворюються при метаболізмі глюкози (2.2.) активацією синтезу триацилгліцеролів із жирних кислот та гліцерол-3- фосфату, який також постачається у збільшеній кількості при гліколітичному розщепленні глюкози (утворюється з діоксіацетонфосфату в гліцерол-3- фосфатдегідрогеназній реакції); (2.3.) гальмуванням ліполізу в адипоцитах, що зумовлено зменшенням концентрації цАМФ, необхідного для активації ТГ-ліпази та протидією ліполітичному впливу катехоламінів та глюкагону. Згідно із зазначеним, цукровий діабет характеризується активацією ТГ- ліпази жирової тканини із збільшеним надходженням НЕЖК у плазму крові, стимуляцією їх перетворення в кетонові тіла (кетогенезом) та виникненням при некомпенсованій течії захворювання кетоацидозу. Крім того, оскільки інсулін зменшує утворення в печінці основних транспортерів триацилгліцеролів та холестерину — ЛПДНЩ та ЛПНЩ — »атерогенних ліпопротеїнів», цукровий діабет II типу (глава 16) характеризується додатковим розвитком атеросклерозу та ожиріння. (3) Вплив на обмін амінокислот та білків. Дія інсуліну на амінокислотний та білковий обмін найбільш виражена в м’язах, печінці, нирках, сполучній тканині, має анаболічний характер і характеризується: (3.1.) стимуляцією транспорту нейтральних амінокислот через плазматичні мембрани (ефект, найбільш виражений у м’язах); (3.2.) активацією процесів рибосомальної трансляції, синтезу рРНК та деяких мРНК (у м’язах, печінці, нирках, сполучній тканині). (4) Вплив на процеси клітинного росту та проліферації. Інсулін має виражені ростостимулюючі ефекти , що пов’язані як із стимуляцією надходження в клітини енергетичних та пластичних субстратів для росту (глюкози, жирних кислот, амінокислот), так і з безпосереднім активуючим впливом на біосинтез (реплікацію) ДНК, прискоренням
месенджери для інсуліну і подальшу послідовність ферментатвних реакцій, що реалізують множинні клітинні ефекти цього гормону, остаточно не з’ясовано.
