REGULACIJA HOMEOSTAZE

GLUKOZEHIPER I HIPOKLIKEMIJA

KLARA KAKUČKA prof. hemijeMAČVANSKA SREDNJA ŠKOLA

Homeostaza • Homeostaza je održavanje nivoa/

koncentracija supstanci u organizmu• Održavanje homeostaze glukoze je od

vitalnog značaja za čitav organizam• Ovo je važno za rad nekih organa kao što

su mozak, bubrezi ili eritrociti, koji uglavnom koriste glukozu za svoj metabolizam i energetske potrebe

Pre i posle jela• Čovek unosi u organizam hranljive materije koje

sadrže ugljene hidrate, čime se obezbeđuje potrebna količina glukoze za vreme od 4-8 sati. • Za to vreme glukoza se razgrađuje, čime se ćeliji

obezbeđuje dovoljna količina energije, ili se koristi za sinteze.• Ako postoji višak glukoze deponuje se sintezom

glikogena- GLIKOGENEZA ili lipida-LIPOGENEZA• Posle 8 časova koncentracija glukoze se smanjuje

na vrednost pre obroka• Ako količine ugljenih hidrata unetih hranom nisu

dovoljne koriste se endogeni izvori, tkz. „rezerva“ glukoze, ili se sintetizuje iz drugih biomolekula

Rezerve • Hidrolizom rezervnog polisaharida

glikogena- GLIKOGENOLIZA oslobađa se glukoza i obezbeđuje potrebe organizma za narednih 12-24 sati• Posle tog vremena glukoza se sintetizuje

iz drugih sastojaka –GLUKONEOGENEZA• Glukozurija je izlučivanje glukoze

mokraćom.

HIPERGLIKEMIJABUBREŽNI PRAGGLUKOZURIJA

NORMALNI NIVO GLUKOZE

GLIKOGENEZA( JETRA I MIŠIĆI)GLIKOLIZAAPSORPCIJA IZ HRANEGLIKOGENOLIZAGLUKONEOGENEZA

HIPOGLIKEMIJAGLADOVANJEHIPERINSULINHIZA

M

Koncentracija glukoze u krvi je stalna i iznosi 3,31-6,06 mmol/l

Procesi koji učestvuju u održavanju homeostaze glukoze

Hormoni • Za dobro odvijanje svih pomenutih

procesa značajno je optimalno delovanje mnogih enzima i koordinisano delovanje više hormona koji regulišu odvijanje pojedinih procesa u metabolizmu glukoze.• Najvažniji su hormoni INSULIN I

GLUKAGON• Za održavanje homeostaze glukoze

važnu ulogu imaju pankreas, u kojiem se sintetišu hormoni, jetra i mišići i adipozno tkivo, u kojima se odigravaju metabolički procesi

Insulin• Insulin je glavni hormon koji stimuliše ulaz

glukoze u ćeliju i u njoj reguliše metabolizam ugljenih hidrata• Po hemijskoj strukturi to je polipeptid koji se

sintetizuje u β- ćelijama Langerhansovih ostrvaca pankreasa• Pankreas je i endokrina i egzokrina žlezda• Egzokrini pankreas stvara pankreasni sok u kome

se nalaze enzimi za varenje hrane• Endokrini pankreas sintetiše više hormona :

insulin u β-ćelijama, glukagon u α- ćelijama, somatostatin u δ- ćelijama i gastrin u α1- ćelijama

Pankreas

Homeostaza

Insulin• U pankreasu se sintetiše preproinsulin koji se

pretvara u proinsulin odvajanjem 23 AK (signalni peptid) sa 78-86 AK• Iz proinsulina odvajanjem C- peptida (27-35

AK) nastaje biološki aktivni insulin• Insulin se sastoji od dva polipeptidna lanca:A-

lanca sa 21 AK i B-lanca sa 30 AK, međusobno povezanih disulfidnim mostovima• Dva molekula se vezuju vodoničnim vezama

u dimer, a tri dimera u heksamer vezujući i po 2 atoma cinka

Insulin• Insulinski heksamer se deponuje u obliku sekretornih

granula u Goldžijevom aparatuβ-ćelija pankreasa. • Sekrecija insulina iz β-ćelija pankreasa odvija se pod

dejstvom povećanih koncentracija glukoze u krvi.• Glukoza je glavni metabolit koji regulišekoji reguliše

nivo insulina u krvi delujući na njegovu sintezu i izlučivanje• Na membrabnama ćelija ciljnih tkiva( gde deluju

hormoni) nalaze se specifični glikoproteinski insulinski receptori• Insulin se za ove receptore brzo i reverzibilno vezuje i

ostvaruje svoj metabolitički efekat

Insulin• Metabolitičke efekte u ćelijama ciljnog

tkiva insulin ostvaruje aktiviranjem jednih i inhibicijom drugih enzima, suprotnog metabolitičkog odgovora.• Tako se pri povećanoj koncentraciji

glukoze i insulina odvijaju jedni a u slučaju hipoglikemije suprotni procesi.• Svi ovi procesi se odvijaju prema potrebi,

a radi održavanja homeostaze glukoze u krvi

Glukagon • Najvažniji antagonisti insulinu su

glukagon, hormon rasta, glukokortikoidi i kateholamini• Ovi hormoni deluju, suprotno insulinu, na

povećanje nivoa glukoze u krvi• Stimulišu procese razgradnje glikogena i

procese glukoneogeneze, a inhibiraju glikolizu, posebno u jetri i mišićima• U mišićima stimulišu proteolizu,

razgradnju proteina a u adipoznom tkivu lipolizu, razgradnju lipida i sintezu ketonskih tela- ketogenezu

Glukagon • Glukagon je takođe polipeptid od 29 AK • Sintetizuje se u α- ćelijama pankreasa• Sekrecija je pri smanjenoj količini glukoze u

krvi• Glukagon utiče i na sekreciju insulina u

pankreasu nezavisno od glukoze.• Ovo je jedinstven primer kontrole rada jedne

vrste (β-ćelija) drugim ćelijama (α- ćelija) jedne iste endokrine žlezde• Za održavanje homeostaze glukoze

najznačajniji je u stvari odnos između insulina i glukagona

Šećerna bolest- diabetes• Najčešći poremećaj u metabolizmu ugljenih

hidrata je šećerna bolest ili diabetes mellitus sa karakterističnim povećanjem koncentracije glukoze u krvi.• Odlučujući faktor za pojavu šećerne bolesti je

apsolutni ili relativni nedostatak hormona insulina , potrebnog za kontrolu homeostaze glukoze• Kod obolelih od diabetesa mogu se razlikovati

dve grupe bolesnika: • Tip I: INSULIN- ZAVISNI • Tip –II INSULIN- NEZAVISNI •

Tip I• Tip I : INSULIN- ZAVISNI kojima je

neophodna svakodnevna insulinska terapija jer su nesposobni za sintezu insulina- osobe mlađeg životnog doba

Tip II• Tip –II INSULIN- NEZAVISNI – kojima nije

neophodna insulinska terapija, već održavaju nivo šećera u krvi lekovima, ishranom i fizičkom aktivnošću • U novaj tip spadaju osobe starijeg

životnog doba, a sintetišu nedovoljno ili slabo aktivnog insulina

Šećerna bolest- diabetes• Prvi znaci koji ukazuju na početak šećerne

bolesti su gubitak u težini, mišićna slabost, žeđ, povećena ekskrecija mokraće• Povećana koncentracija glukoze u telesnim

tečnostima dovode do povećanja osmolarnosti, žeđi i većeg unosa tečnosti• Ovaj unos ima za posledicu ekskreciju

mokraće (2-3 l), dehidrataciju i gubitak elektrolita.

Ketonska tela• U nedostatku insulina nastaju i

poremećaji u metabolizmu lipida- do oslobađanja velikih količina masnih kiselina a ovo dovodi do stvaranja tkz. Ketonskih tela: acetsirćetna, β-hidroksibuterna kiselina i aceton• Nakupljanje ketonskih tela kod

dijabetičara može izazvati veoma teške poremećaje kao što su : do pada pH vrednosti krvi- acidoza.

Šećerna bolest- diabetes• Šećerna bolest je hronična bolest koja, ako je

nelečena, ima tendenciju pogoršavanja zbog metaboličkih i anatomskih promena u organizmu• Postoje dva oblika ovih promena: akutni metabilički

i u dužem vremenu, hronični poremećaji• Promene u strukturi i aktivnosti proteina su osnove

za hronične poremećaje dijabetičara• Glikozilovanjem proteina- vezivanje glukoze za

proteine, dolazi do promene u bazalnoj membrani endotela, naročito krvnih sudova, taloženjem lipida, Ca 2+ jona, trombocita .• Ove promene su uzrok smrtnosti kod dijabetičara• Nefropatija, neuropatija i retinopatija

Hipoglikemija • Uzroci nastajanja hipoglikemije su još brojniji od

uzroka dijabetesa.• Ogleda se u padu koncentracije glukoze u krvi, a

simptomi su mišićna slabost- drhtavica, glad , znojenje....

Leptin Leptin (grč. leptos - tanak) je proteinski hormon .On učestvuje u regulaciji unosa i potrošnje energije, putem uvećavanja apetita i metabolizma. On je jedan od najvažnijih hormona adipoznog porekla. Gen Ob(Lep) (Ob za engl. obese - gojazan) je lociran na hromozomu 7 kod čoveka.

Leptin • Leptin deluje kao aferentni signal u jezgru

hipotalamusa u dva smera: smanjuje aktivnost puteva koji pokreću glad, a pokreće aktivnost puteva koji izazivaju sitost. • Osim na smanjenje unosa hrane leptin

deluje i na pojačanu potrošnju energije kroz uticaj na simpatički sistem i termogenezu.• Prosleđujući informaciju hipotalamusu o

količini energije spremljene u masnom tkivu, leptin predstavlja deo povratne sprege koja kontroliše stabilnost ukupnih zaliha energije.

Leptin • U gladovanju leptin pada i neposredno se

pokreće sveukupni hormonski, metabolički i kognitivni mehanizmi prilagođavanja na nedostatak hrane te dolazi do pojačanja apetita i smanjenja energetske potrošnje. • U obrnutom slučaju, kod obilne ponude hrane, leptin smanjuje apetit i pojačava energetsku potrošnju. • Promene nivoa leptina deluju u smislu protivljenja promeni težine u bilo kojem smeru poput termostata.

Leptin • Telesna težina kao rezultat unosa i potrošnje

energije u većine je odraslih ljudi godinama vrlo stabilna. • Kod osoba s normalnom telesnom težinom ta

homeostaza energije održava se na nivou oko 20% masti u telesnoj težini.• Kod debelih osoba ta ravnoteža je pomeren na

više od 30 %. Razlog tog pomeranja krije se u razvitku leptinske rezistencije: dolazi do smanjene osetljivosti leptinske povratne sprege i neuspeha povrata na prethodnu težinu uz porast leptina. • Debeli ljudi imaju dovoljno, zapravo čak povećane

količine leptina, ali njihov hipotalamus ne uspeva dobiti taj podatak o dovoljnoj količini energetskih zaliha.

Leptin • Složene olfaktorne, vizualne, emocionalne, više kognitivne funkcije, a i nekoliko drugih signalnih puteva utiču na hranjenje, međutim već u ovome osnovnom leptinskom mehanizmu povratne sprege (adipostatu) krije se patogeneza debljine. • U suprotnosti sa svesnom željom za

mršavljenjem, snažni biološki podsvesni mehanizmi održavaju telesnu težinu stalnom i razlog su neuspeha većine ljudi u nastojanjima za smanjenjem težine.

Dva bela miša, oba slične veličine ušiju, crnih očiju, i ružičastim nosevima: telo miša s leve strane je oko tri puta šire od tela miša normalne veličine na desnoj. Levi miš je genetski nesposoban za proizvodnju leptina, što dovodi do gojaznosti.