Στοιχεία Μεταβολισμού

Transcript

1 Στοιχεία Μεταβολισμού Δημ. Καραμήτσος Ομ. Καθηγητής ΑΠΘ

2 Είναι μεικτός αδένας Εκκρίνει ορμόνες στο αίμα και πεπτικά υγρά στο 12δάκτυλο Πάγκρεας Ήπαρ

3 Ηπαρ Χημικό εργοστάσιο Μεταβολικός κόμβος - φίλτρο Δέχεται & δίνει θρεπτικές ουσίες Συνθέτει ουσίες: Πρωτ., Λίπη, Υδατ. παράγοντες πήξεως, ΙGF κ.α. Καταστρέφει τοξίνες, μικρόβια Αποικοδομεί ορμόνες, ινσουλίνη κ.α. Αποθηκεύει ενέργεια, βιταμίνες Παράγει τη χολή Ως προς τους Υδατάνθρακες Γλυκογονόλυση Γλυκονεογένεση Γλυκογονοσύνθεση Οξείδωση γλυκόζης

4 Πάγκρεας Ενδοκρινής μοίρα Εξωκρινής μοίρα Χοληδόχος κύστη Κοινός χοληδόχος πόρος Πάγκρεας Νησίδιo Παγκρεατικός πόρος Όρμόνες Ινσουλίνη (β-κύτταρα) Γλυκαγόνη (α-κύτταρα) Σωματοστατίνη (δ-κύτταρα) Παγκρεατικό πολυπεπτίδιο (ppκύτταρα) Ένζυμα και Υγρά Τρυψινογόνο Χυμοτρυψινογόνο Ελαστάση, Καρβοξυπεπτιδάση Νουκλεάσες Αμυλάση Λιπάση Προκολιπάση Διτανθρακικά ιόντα

5 Δομή της ινσουλίνης στον χώρο

6 Στερεοσκοπική δομή ινσουλίνης ως εξαμερές

7

8 Ινσουλίνη # Γλυκαγόνη Η ινσουλίνη μειώνει τη γλυκόζη στο αίμα και αναστέλλει τη λιπόλυση Η γλυκαγόνη αυξάνει τη γλυκόζη στο αίμα μέσω γλυκογονόλυσης και γλυκονεογένεσης Δρουν συμπληρωματικά μεταξύ τους στη ρύθμιση της γλυκόζης σαν «μεταβολισμο-στάτες»

9 Βιοσύνθεση ινσουλίνης C-πεπτίδιο Προϊνσουλίνη Α=21 αμινοξέα Ινσουλίνη Β= 30 αμινοξέα

10

11 Γλυκόζη Γλυκόζη Γλυκόζη 6-Ρ Ras Γλυκοκινάση Ινσουλίνη IRS2 Αύξηση του β-κύττάρου GLP-IR PI-3K PKB/Akt ATP/ADP ERAC2 camr Β-αδρενεργικοί αγωνιστές PKA Συμπαθητική Νεύρωση Α2 αδρενεργικοί αγωνιστές K + ATΡ Δίαυλος Aναπλήρωση Πυρουβικό Krebs Ενδοκυττάριο Ασβέστιο Ca ++ Δίαυλος Ca ++ PKC ισομ. Μ2 Υποδ Διακυλγλυκερόλη ME-ΛΟ R-acyl-CoA GPR40 Κοκκία εξωκύττωσης ME-ΛΟ Ακετυλοχολίνη Παρασυμπαθητική νεύρωση Υποδ. ΛΟ

12 Eκκρίνονται από β-κύτταρα (πολυπεπτίδια) Ορμόνες 94 % Ινσουλίνη (51)=Α21+Β30 5 % Προϊνσουλίνη (86) 1 % Αμυλίνη (37 ) 99 % C-πεπτίδιο (35) Αριθμός Αμινοξέων Η Προϊνσουλίνη δρα ασθενέστερα από την ινσουλίνη αλλά περισσότερο στο ήπαρ Η Αμυλίνη προκαλεί κορεσμό στην τροφή και καθυστερεί τη γαστρική κένωση Η δράση του C-πεπτιδίου ερευνάται

13 Θρεπτικά συστατικά τροφής Υδατάνθρακες 4 Kcal/g Πρωτεΐνες 4 Kcal/g Λίπη 9 Kcal/g Oινόπνευμα 7 Kcal/g

14 Ενέργεια που απαιτείται για απορρόφηση % της παρεχόμενης ενέργειας (ειδική θερμιδική ενέργεια) Υδατάνθρακες= 6 % Πρωτείνες=25 % Λίπη= 3 %

15 Παραδείγματα Υδατάνθρ. 100g X 4= 400 Kcal 6% των 400= = 376 Kcal Λίπη 100g X 9= 900 Kcal 3% των 900=27 Πρωτεΐνες 100g X 4= 400 Kcal 25% των 400= =300 Kcal Οινόπνευμα 100 g x7=700 Kcal??? αλλά empty calories =873

16 Ερώτηση 1η Ποια τροφή δίνει περισσότερες θερμίδες 50 γρ λίπος ή 100 γρ υδατάνθρακες

17 Απορρόφηση τροφών Απορρόφηση κυρίως στο λεπτό έντερο Στο παχύ έντερο απορροφάται μόνο νερό Στο στομάχι απορροφάται το οινόπνευμα

18 Θέσεις απορρόφησης θρεπτικών & άλλων ουσιών

19 Πυλαία φλ. Η απορρόφηση θρεπτικών συστατικών γίνεται μέσω της πυλαίας φλέβας

20 Η πυλαία φλέβα συλλέγει το αίμα από τα έντερα, το στομάχι, το πάγκρεας, και τον σπλήνα. Μέσω της πυλαίας οι απορροφούμενες θρεπτικές ουσίες φτάνουν στο ήπαρ Ήπαρ Στόμαχος Σπλήνας Πάγκρεας

21 Ερώτηση 2η Τι θα εμφανίσει ένας ασθενής στον οποίο αφαιρέθηκε χειρουργικώς το παχύ έντερο; Aπάντηση: Υδαρείς κενώσεις

22 Άμυλο: αποθηκευμένοι υδατάνθρακες στα φυτά Γλυκογόνο: αποθηκευμένοι υδατάνθρακες στα ζώα Η διάσπαση του αμύλου και του γλυκογόνου καταλήγει σε πολλά μόρια γλυκόζης Γλυκόζη : ΜΒ= 180 C 6 H 12 O 6 A B

23 Διασπάσεις πολυσακχαριτών και δισακχαριτών αμυλάση μαλτάση Άμυλο Μαλτόζη Γλυκόζη Ζάχαρη σουκράση Γλυκόζη + Φρουκτόζη Λακτόζη λακτάση Γαλακτόζη+ Γλυκόζη

24 Διασπάσεις πολυσακχαριτών και δισακχαριτών Άμυλο Λακτόζη α λ Μαλτόζη μ Γλυκόζη Γαλακτόζη Ζάχαρη σ Φρουκτόζη α=αμυλάση μ=μαλτάση λ=λακτάση σ=σουκράση

25 Απορρόφηση υδατανθράκων από εντερικό επιθήλιο Από τους πόρους του εντερικού βλεννογόνου απορροφώνται εύκολα ουσίες όταν έχουν Μ.Β. έως 100 Aπορροφώνται κυρίως μονοσακχαρίτες (ενεργός μεταφορά) μέσω των GLUT 2,3, 5 Γλυκόζη Γαλακτόζη Φρουκτόζη Για τη γλυκόζη και γαλακτόζη απαιτείται ενεργός συν-μεταφορά Να +

26 Eρώτηση 3η Υπό ποια μορφή θα απορροφηθεί το ψωμί; Υπό ποια μορφή θα απορροφηθεί η ζάχαρη; Απάντηση: Ως Γλυκόζη

27 Για τη χρησιμοποίηση της γλυκόζης και της γαλακτόζης απαιτείται η παρουσία ινσουλίνης. Δεν απαιτείται ινσουλίνη για τη χρησιμοποίηση της φρουκτόζης

28 Απορρόφηση φρουκτόζης Δεν απαιτείται ενέργεια για τη μεταφορά της μέσα στο εντερικό επιθήλιο Μεταφέρεται με διευκολυνόμενη διάχυση Μέσα στα εντερικά κύτταρα μετατρέπεται σε γλυκόζη αφού πρώτα φωσφορυλιωθεί Μέσα στο αίμα της πυλαίας είναι ήδη γλυκόζη Η φρουκτόζη χρησιμοποιείται στο ήπαρ και το έντερο χωρίς την ανάγκη ινσουλίνης, αλλά και στους μυς και τον λιπώδη ιστό μέσω GLUT 5

29 Τα 4 ισομερή της Γαλακτόζης

30 Γλυκόζη Φωσφορική Γαλακτόζη ΗΠΑΡ Λακτόζη β-γαλακτοσιδάση & Λακτάση Γλυκόζη + Γαλακτόζη ΕΝΤΕΡΟ Πολλοί ενήλικες έχουν δυσανεξία στη λακτόζη

31 Προτεραιότητα στην απορρόφηση Γαλακτόζη= 1,1 Γλυκόζη= 1,0 Φρουκτόζη= 0,4

32 Γλυκαντική δράση Σειρά φρουκτόζη ζάχαρη γλυκόζη γαλακτόζη Φρουκτόζη Ζάχαρη Γλυκόζη Γαλακτόζη

33 Ερώτηση 4η Γιατί αρκετοί ενήλικες εμφανίζουν διάρροια αν φάνε γάλα όχι όμως και με το γιαούρτι; Απάντηση: λείπουν στο έντερό τους η λακτάση & γαλακτοσιδάση ενώ το γιαούρτι μετά τη ζύμωση του γάλακτος δεν έχει λακτάση αλλά γαλακτικό οξύ.

34 Γλυκομεταφορείς GLUT 1 σε έμβρυα, ερυθρά, νεύρα GLUT 2 είναι αμφίδρομος μεταφορέας, στα κύτταρα των σωληναρίων του νεφρού, στο εντερικό επιθήλιο, στο ήπαρ, στα β- κύτταρα στο πάγκρεας. GLUT 1 & 3 στα β-κύτταρα. GLUT 3 Σε νευρώνες και στον πλακούντα. Μεταφέρει γλυκόζη ακόμη και όταν είναι σε μικρές πυκνότητες. GLUT 4. Σε λιπώδη κύτταρα, τον γραμμωτό μυϊκό ιστό & καρδιά). Σε αυτόν δρα η ινσουλίνη GLUT GLUT GLUT GLUT GLUT GLUT GLUT GLUT GLUT Ινσουλίνη GLUT GLUT GLUT GLUT GLUT GLUT GLUT GLUT GLUT GLUT GLUT

35 Εξωκυτταρίως Γλυκόζη Υποδοχέας Ινσουλίνης Ενδοκυτταρίως Μεταβολισμός Εξωκυτταρίως Ινσουλίνη Γλυκόζη Σήμα Ενδοκυτταρίως Μεταβολισμός

36 Μεταφορά Φρουκτόζης Γίνεται με τον Glut 5 (διευκολυνόμενη διάχυση)

37 Ερώτηση 5η Εχει ομοιότητες λειτουργίας το εντερικό επιθήλιο με τα νεφρικά σωληνάρια; Απάντηση: Ναι, γιατί η γλυκόζη απορροφάται στα κύτταρα λεπτού εντέρου και νεφρικών σωληναρίων με τον ίδιο μηχανισμό ενεργού μεταφοράς.

38 Εγκέφαλος+++ Γλυκόζη στο αίμα Μυς +++ Λιπώδης ιστό ++ Ήπαρ + Λοιπά Όργανα + H γλυκόζη εισέρχεται και μένει στο ήπαρ σε περίπτωση μεγάλης πυκνότητάς της στην πυλαία φλέβα.

39 Εγκέφαλος+++ GLUT 1 Γλυκόζη στο αίμα GLUT 4 GLUT 4 Μυς +++ Λιπώδης ιστό ++ GLUT 2 Ήπαρ +, νεφροί έντερο H ινσουλίνη δρα μόνο στον γλυκοζομεταφορέα GLUT4 και στο ήπαρ εμποδίζει κυρίως μόνο την έξοδο της γλυκόζης στο αίμα

40 Φυσιολογία ομοιόστασης γλυκόζης με πολλή ινσουλίνη Ήπαρ Γλυκόζη Στοπ G Γλυκόζη G ινσουλίνη G G G Mύες G G Λειτουργίες -Γλυκογονόλυση -Γλυκονεογένεση -Γλυκογονοσύνθεση -Οξείδωση γλυκόζης Πάγκρεας

41 Φυσιολογία ομοιόστασης γλυκόζης με λίγη ινσουλίνη G Ήπαρ Γλυκόζη G G G G G G G G G G ινσουλίνη G G Γλυκόζη G G Mύες Λειτουργίες -Γλυκογονόλυση -Γλυκονεογένεση -Γλυκογονοσύνθεση -Οξείδωση γλυκόζης Πάγκρεας

42 Ηπατικό κύτταρο Γλυκογόνο Συνθετάση Φωσφορυλάση Γλυκόζη εξωκυτταρίως Ινσουλίνη + + Γλυκοκινάση Γλυκόζο-6 φωσφατάση Γλυκόζο- 1-PO4 Γλυκόζο- 6-PO4 ενδοκυτταρίως Η ινσουλίνη αυξάνει τη δράση της Γλυκοκινάσης και της Συνθετάσης Η έλλειψη ινσουλίνης ενεργοποιεί την φωσφορυλάση και τη Γλ-6-φωσφατάση Η ινσουλίνη αναστέλλει τη γλυκονεογένεση μπλοκάροντας τα υπεύθυνα ένζυμα

43 Μυϊκό κύτταρο Γλυκογόνο Συνθετάση Φωσφορυλάση Ινσουλίνη + + Γλυκόζο- 1-PO4 Γλυκόζη εξωκυτταρίως Εξωκινάση Γλυκόζο- 6-PO4 ενδοκυτταρίως Τα μυϊκά κύτταρα τις περισσότερεςς ώρες καταναλίσκουν Ε.Λ.Ο. Μεταγευματικά, όταν η γλυκόζη και η ινσουλίνη είναι αυξημένες εισέρχεται γλυκόζη και χρησιμοποιείται στα μυϊκά κύτταρα ή γίνεται γλυκογόνο. Κατά τη μυϊκή άσκηση εισέρχεται γλυκόζη στα μυϊκά κύτταρα ακόμη και με μικρές ποσότητες ινσουλίνης

44 Μεταβολισμός της γλυκόζης Κύκλος Κrebs

45 2 NAD + + glucose + 2 ADP---> 2 pyruvate + 2 NADH + 2 ATP NADPH + 2O 2 NADP + + 2O H + (Οξειδάση) (δημιουργία υπεροξειδίου)

46 Γλυκόλυση (Μη αναστρέψιμη) Γλυκογόνο Γλυκόζη 1-Ρ Γλυκόζη 6-Ρ Φρουκτόζη 6-Ρ Διφωσφορική Φρουκτόζη Γλυκερυλ-αλδεϊδη-3-Ρ Φωσφογλυκερινικό οξύ Φωσφοενολπυρουβικό οξύ Πυρουβικό Γαλακτικό Γλυκογένεση Γλυκογόνο Ουρ-Διφωσφ- Γλυκόζη Γλυκόζη 1-Ρ Γλυκόζη 6-Ρ Φρουκτόζη 6-Ρ + P Διφωσφορική Φρουκτόζη Γλυκερυλ- αλδεϊδη-3-ρ Φωσφογλυκερινικό οξύ Φωσφοενολπυρουβικό οξύ Oξαλοξικό οξύ Πυρουβικό Κύκλος Κrebs

47 Πυρουβικό Υπόμνημα Οξαλοξικό ΚYΚΛΟΣ του Krebs

48 Ερώτηση 6η Ένας άνθρωπος που έφαγε στις 7.00 εργάζεται έντονα χειρωνακτικά από έως Από ποια πηγή θα παίρνει γλυκόζη ο εγκέφαλός του; Α. Από το γλυκογόνο του ήπατος Β. Από το γλυκογόνο των μυών Γ. Από απορρόφηση εντερική

49 Ερώτηση 7η Τι σχέση έχει το πυρουβικό οξύ με τον κύκλο του Κrebs Απάντηση Πυρουβικό Γαλακτικό Πυρουβικό Κύκλος Κrebs

50 [edit]classes II/III Γλυκονεογένεση Παραγωγή γλυκόζης με πρώτη ύλη όχι υδατάνθρακες αλλά αμινοξέα, γλυκερόλη και γαλακτικό οξύ. 80% στο ήπαρ (κυρίως από αλανίνη) 20% σε νεφρούς (κυρίως από γλουταμίνη) Σε συνθήκες ασιτίας οι νεφροί παράγουν το 45% της συνολικής γλυκόζης