Regulering av karbohydratstoffskiftet

Transkript

1 Regulering av karbohydratstoffskiftet DEL I : Oppsummering og oversikt sentrale hormoner og organer i regulering av karbohydratstoffskiftet: Bukspyttkjertel : insulin, glukagon Binyrebark/marg : kortisol/adrenalin opptak av næringsstoffer i ulike vev (lever, muskel, fettvev, hjerne) DEL II : Blodsukkerregulering i ulike organ (4.11) cellulær regulering av nedbrytning og syntese av karbohydrater hormonell regulering av karbohydratmetabolismen Diabetes DEL III : Glukosemåling (5.11, 6.11)

2 Forbruk av ulike energikilder ved trening Fe# og glykogen ved lav ak.vitet Fe# og (mer) glykogen ved økende ak.vitet Ca like mye fe# og glykogen ved høy ak.vitet Idre% og energiomsetning

3 Ønsker tilbakemelding på: - signalering før hormoner eller omvendt? - generelt om signalering eller bare rettet mot hormoner? - generelt om hormoner eller bare rettet mot metabolisme (og spes karbohydratmetabolisme)? - hele bolken om karbohydrat metabolisme blodsukkermåling diabetes trening. Fra biokjemi cellebiologi litt endokrinologi og klinikk. Korreksjon: Transkripsjonsfaktor er et protein som er involvert i regulering av transkripsjon, som har DNA-bindende domene og binder til promoter sekvenser eller regulatoriske (enchancer) sekvenser tilknyttet et gen.

4 Metabolisme : kommunikasjon mellom organ Energiomsetning: Lever, muskler, fettvev, hjerne Systemisk regulering: Hormoner Nervesystemet Tilgang på substrat

5 Regulering av karbohydratstoffskiftet Transport av glukose (heksoser): GLUT proteinene (SLC = solute carrier), fasilitert av [glukose] SGLT (natrium-glukose kotransportør), transport mot glukose gradient 14 GLUT proteiner inndelt i 3 klasser basert på sekvenshomologi: Klasse I GLUT 1 Uniporter. Erytrocytter, blod-hjerne, alle celler GLUT 2 Bidireksjonell, lav affinitet. Lever, tarm, beta-celler, nyretubuli. GLUT 3 Høy affinitet. Nevroner, placenta GLUT 4 Insulin-regulert. Fett, muskler. Klasse II : GLUT 5, 7, 9, 11 Klasse III : GLUT 6, 8, 10, 12

6 Metabolisme : kommunikasjon mellom organ Energiomsetning: Lever, muskler, fettvev, hjerne Systemisk regulering: Hormoner Nervesystemet Tilgang på substrat Regulering av sentrale enzymer: Allosterisk aktivering og hemming Kovalent modifikasjon Regulering av syntese

7 Faktorer som påvirker enzymaktivitet

8 Flere veier å gå for glukose 6- fosphate i lever

9 Anabolske spor: Glykogensyntese Glykogen syntase Glukose-6fosfatase Glykogen fosforylase Katabolske spor: Glykogenolyse Heksokinase Enzymene FBPase-1 og PFK-1 Glycerol fra TAG omdannes til Glyceraldehyd-3 fosfat Glukoneogenese Glykolyse Pyruvatkinase Alanine

10 Glukokinase (heksokinase IV) reguleres av sekvestrering i kjernen og transkripsjon

11 Anabolske spor: Glykogensyntese Glycogen synthase Glucose-6phosphatase ê FBPase-1 Glycogen phosphorylase Katabolske spor: Glykogenolyse Hexokinase é PFK-1 Økes av Insulin Senkes av Glukagon Enzymene FBPase-1 og PFK-1 Glycerol fra TAG omdannes til Glyceraldehyd-3 fosfat Glykoneogenese Glykolyse Pyruvatkinase Alanine

12 Omvei 2: Fruktose- 1,6- bisfosfatase- 1 og Fosfo- fruktokinase- 1 er omvendt regulert Fosfo-fruktokinase-1 Fruktose-1,6-bifosfatase-1 Omvendt allosterisk regulering ved adenin nukleo.der. PFK- 1 (glykolysen) hemmes av ATP og s.muleres av AMP. FBPase- 1 (glukoneogenesen) hemmes av AMP.

13 Allosterisk regulering av Fosfo- fruktokinase- 1

14 Omvei 2: Fruktose- 2,6- bisfosfat (F26BP) er en potent allosterisk regulator av PFK- 1 og FBPase- 1. Cellulær [F26BP] reguleres raskt av glukagon (- ) og insulin (+). Glukagon øker blodsukkernivået og insulin senker blodsukkernivået. F26BP utøver effekten av glukagon og insulin.

15 Regulering av blodsukker via fruktose 2,6- bisfosfat Glukagon: senker [F26BP] Glykolyse GNG Blodsukker Insulin: øker [F26BP] Glykolyse GNG Blodsukker

16 Hormonell regulering av glykogensyntese og glykogenolyse Stimuleres av insulin Glucose-6fosfatase (i lever) Hexokinase Glykogensyntase Glykogenfosforylase a Stimuleres av glukagon og adrenalin Glukagon senker produksjonen av fruktose 2,6-bifosfat Insulin øker produksjonen av fruktose 2,6-bifosfat

17 Insulin kontroll av glykogensyntese i muskler

18 Anabolske spor: Glykogensyntese Glycogen synthase Glucose-6phosphatase Glycogen phosphorylase Katabolske spor: Glykogenolyse Hexokinase Enzymene FBPase-1 og PFK-1 Økes av Insulin Senkes av Glukagon Glycerol fra TAG omdannes til Glyceraldehyd-3 fosfat Glykoneogenese Glykolyse Pyruvatkinase Alanine Inaktiveres av glukagon i lever

19 Regulering av blodglukosen Lavt blodsukker glukagon Høyt blodsukker insulin Figure Lehninger Principles of Biochemistry, fourth edition, and Figure from Pearson Education, Inc.

20 Virkninger av insulin etter et måltid I: spor som stimuleres av insulin I I I I I I, gjennom økt fettsyresyntese I I I TAG: triacylglycerol; glycerol med tre fettsyrer, også kalt triglycerid Insulin stimulerer opptak av glukose i muskler og fettvev, og omdanning av glukoseoverskudd til glykogen og fett Lehninger, 4th ed

21

22 Virkninger av glukagon ved faste G: spor som stimuleres av glukagon G G G G Glukagon stimulerer syntese og frigjøring av glukose fra levra, og nedbrytning av triacylglyserol fra fettvev

23

24 Motreguleringshormoner ved hypoglykemi (stress): adrenalin, glukagon, kortisol og veksthormon GH øker proteinsyntesen i alle kroppens celler, øker mobilisering av fettsyrer fra fettvev, senker utnyttelsen av glukose. Fra: TEXTBOOK OF DIABETES, PICKUP AND WILLIAMS, 2003

25 Metabolisme i lever ved langvarig faste eller i ukontrollert diabetes mellitus (type 1 diabetes) Ketonlegemer: acetoacetat, hydroksybutyrat og aceton

26

27 Sammendrag Insulin senker blodglukosen ved å øke opptak av glukose i muskler og fettvev (GLUT4) øke glykolysen og glykogensyntesen Glukose stimulerer insulinproduksjon fra beta-celler via ATP-styrte K + og spenningsstyrte Ca 2+ ionekanaler Hormonell regulering av glykolysen og glukoneogenesen utføres av fruktose-2,6-bifosfat Adrenalin og glukagon gir hurtig frigjøring av glukose ved å binde seg til GPCR og indusere intracellulære kaskadeeffekter som stimulerer glukoneogenese og glykogenolyse Motreguleringshormoner for lavt blodsukker: glukagon, adrenalin, kortisol og veksthormon