Влияние инсулина и глюкагона на обмен веществ

Поскольку сахарный диабет является следствием абсолютной или относительной инсулинной недостаточности, важно знать механизм влияния инсулина на отдельные процессы обмена веществ на органном, клеточном и субклеточном уровне.

Прежде всего нужно отметить, что реакция инсулина (по крайней мере, с клеточными мембранами) осуществляется с помощью его дисульфидных групп, которые реагируют с сульфгидрильными группами — акцепторами. В то же время инсулин, несомненно, проникает вглубь клеток и оказывает там свое действие и в цитоплазме, и в митохондриях.

Не все ткани являются инсулиночувствительными. Некоторые ткани не реагируют на инсулин, и поглощение ими глюкозы является функцией величины гликемии (почти вся нервная ткань). В отношении других тканей выяснено, что поглощение ими глюкозы в большой мере зависит от доступности для них инсулина. Инсулиночувствительными тканями являются печень, скелетные мышцы, миокард, жировая ткань, фибробласты, лейкоциты, гипофиз, некоторые участки спинного мозга и самые поверхностные отделы серого вещества больших полушарий головного мозга и мозжечка (правда, они реагируют лишь на нефизиологически высокие концентрации инсулина), хрусталик, цилиарное тело, а также некоторые эпителиальные образования (стенки кишечника и, возможно, мочевого пузыря) и эндотелий. Следовательно, в отличие от не нуждающихся в инсулине тканей, эти ткани обладают каким-то препятствием для прохождения в них глюкозы, и инсулин устраняет это препятствие. Допускают, что инсулин при этом включается в какую-то энзиматическую реакцию, в результате которой глюкоза активно переносится через клеточную мембрану. Исключением является печень, которая хотя также относится к инсулиночувствительным тканям, но свободно проницаема для глюкозы; механизм действия инсулина на нее иной.

Основные механизмы действия инсулина становятся понятными после изучения основных процессов обмена веществ.

Углеводы, принятые с пищей, в полости рта и тонком кишечнике расщепляются амилазами слюны и панкреатического сока до мальтозы, которая затем под действием мальтозы панкреатического и кишечного сока распадается на две молекулы глюкозы. Через стенку тонкого кишечника всасываются только моносахариды, преимущественно в виде глюкозы; фруктоза частично превращается в глюкозу, а частично всасывается в неизмененном виде. Галактоза и пентозы всасываются, не изменяясь.

Попав в печень, а затем в другие ткани, глюкоза может изменяться различными путями — превратиться в гликоген, в другие нужные углеводы, в жир, расщепиться с выделением энергии.

Выше уже перечислялись ткани, которые являются инсулиночувствительными. В них инсулин усиливает проникновение через клеточную мембрану ряда Сахаров, имеющих сходную конфигурацию части молекулы. К таким сахарам относятся правовращающие глюкоза, галактоза и ксилоза и левовращающая арабиноза. Указанное действие инсулина на клеточную мембрану точно установлено и является двусторонним, так что при искусственно созданных условиях, когда свободная глюкоза накапливалась в миокарде, инсулин усиливал ее выход из миокарда. Этот процесс не зависит от последующего обмена сахаров в клетке.

Основные процессы обмена веществ, зависящие от инсулина, могут быть поняты только при учете нарушений, отмечаемых при клиническом и экспериментальном диабете, так как именно эти нарушения позволили сделать определенные выводы о месте инсулина в регуляции обменных процессов.

Влияние глюкагона на обмен веществ менее выражено. Он вызывает гипергликемию в первые же полчаса при внутривенном введении. Такое действие является следствием усиленного гликогенолиза в печени, но при длительном введении глюкагон увеличивает количество гликогена в печени, так как резко усиливает глюконеогенез. В отличие от адреналина, глюкагон не влияет на гликоген мышц.

Глюкагон подавляет включение в жирные кислоты и холестерин меченых по углероду глюкозы, фруктозы и уксусной кислоты. Под влиянием глюкагона возрастает потребление кислорода.

Биохимически механизм действия глюкагона связан с тем, что он усиливает образование в печени фермента киназы, связанной с циклической аденозинмонофосфорной кислотой. Эта киназа превращает неактивную фосфорилазу в активную, а активная фосфорилаза вызывает гликогенолиа в печени, отщепляя от гликогена глюкозидные радикалы.