Propojení metabolických drah. Alice Skoumalová

Transkript

1 Propojení metabolických drah Alice Skoumalová

2 Metabolické stavy 1. Resorpční fáze po dobu vstřebávání živin z GIT (~ 2 h) glukóza je hlavní energetický zdroj 2. Postresorpční fáze mezi jídly (~ 2 h po jídle - do dalšího jídla) mastné kyseliny jsou hlavní energetický zdroj 3. Hladovění více než 3 dny mozek začne metabolizovat ketolátky klesá glukoneogeneze

3 Hormonální řízení přechodu mezi metabolickými stavy:

4 Resorpční fáze:

5 Resorpční fáze: vstřebání glukózy a aminokyselin do portální cirkulace vstřebání triacylglycerolů v chylomikronech do systémové cirkulace zvýšení koncentrace glukózy v portální krvi pankreas: zvýšená sekrece inzulínu, snížená sekrece glukagonu jaterní tkáň: syntéza jaterního glykogenu syntéza triacylglycerolů syntéza proteinů svalová tkáň: syntéza svalového glykogenu syntéza proteinů tuková tkáň: syntéza triacylglycerolů ukládání triacylglycerolů z chylomikronů

6 Resorpční fáze: 1 oxidace živin z potravy: oxidace glukózy, mastných kyselin, aminokyselin ZISK ENERGIE konečné produkty metabolické přeměny živin: CO 2, H 2 O, ATP, močovina 2 tvorba zásob: syntéza glykogenu (játra, svaly) syntéza triacylglycerolů (tuková tkáň) syntéza proteinů (játra, kosterní svaly)

7 Postresorpční fáze:

8 Postresorpční fáze: pankreas: snížená sekrece inzulínu, zvýšená sekrece glukagonu A) aktivace lipolýzy v tukové tkáni uvolnění mastných kyselin a glycerolu stoupající hladina volných mastných kyselin v plazmě využití mastných kyselin jako energetického substrátu (zejména srdce a kosterní svaly) šetření glukózy zvýšení hladiny volných mastných kyselin v játrech syntéza ketolátek (energie pro srdce, svaly, ledviny) B) aktivace glukoneogeneze syntéza glukózy de novo (játra, ledviny) zajištění zásobení mozkové tkáně glukózou

9 Postresorpční fáze: 1 oxidace substrátů ze zásob: glukózy (tkáně závislé na glukóze) mastných kyselin (svaly, játra) ketolátek (svaly, ledviny): tvorba ketolátek z mastných kyselin uvolněných z triacylglycerolů 2 homeostáza glukózy: degradace jaterního glykogenu glukoneogeneze 3 degradace proteinů a syntéza močoviny

10 Coriho a alaninový cyklus Coriho cyklus: Laktát (anaerobní glykolysa) -transportován do jater -konvertován na glukosu (glukoneogenese, ATP) Glukosa na místo spotřeby Alaninový cyklus Degradace proteinů: aminoskupiny přeneseny na pyruvát, vznik alaninu Alanin transportován do jater: uhlíkový skeleton přeměněn na glukosu, dusík konvertován na močovinu

11 Hladovění:

12 Hladovění: pankreas: snížená sekrece inzulínu, zvýšená sekrece glukagonu A) svaly sníží oxidaci ketolátek zvýší se koncentrace ketolátek v krvi mozek začne oxidovat ketolátky šetření glukózy B) snížení glukoneogeneze šetření proteiny snížená produkce močoviny

13 Kapacita tkání pro metabolické dráhy: Proces Játra Tuková tkáň Ledviny Svaly Mozek Erytrocyty Krebsův cyklus β-oxidace MK Syntéza ketolátek Oxidace ketolátek hladovění Glykolýza (aerobní) Glykolýza (anaerobní) cvičení Syntéza a degradace glykogenu Glukoneogeneze Močovinový cyklus Lipogeneze

14 Oxidace substrátů během hladovění: Tkáň Glukóza MK Ketolátky Nervová Svaly Srdce Játra GIT Ledviny - + +

15 Změny v koncentracích energetických substrátů v krvi během hladovění:

16 Mechanismy zapojené do přepínání metabolických drah v játrech Dostupnost substrátu Allosterické efektory rychlá odpověď Kovalentní modifikace Indukce/represe enzymů pomalá odpověď

17 Allosterické regulace po jídle

18 Allosterické regulace hladovění Další allosterický efektor: camp

19 Kovalentní modifikace Hormony (hladovění x jídlo) AMP-aktivovaná proteinkináza (nedostatek energie) Po jídle inzulín defosforylace

20 Kovalentní modifikace po jídle defosforylace enzymů

21 Kovalentní modifikace hladovění fosforylace enzymů

22 Indukce/represe enzymů po jídle

23 Indukce/represe enzymů hladovění

24 Indukce/represe enzymů Jaterní enzymy ovlivněné indukcí/represí: Enzym Stav metabolismu Ovlivněný proces Glukokináza Po jídle Glu TG Citrátlyáza Po jídle Glu TG Acetyl-CoA-karboxyláza Po jídle Glu TG Syntáza MK Po jídle Glu TG Malic enzym Po jídle Produkce NADPH Glukóza-6-P-dehydrogenáza Po jídle Produkce NADPH Glukóza-6-fosfatáza Hladovění Produkce krevní glukózy Fruktóza-1,6-fosfatáza Hladovění Produkce krevní glukózy Fosfoenolpyruvátkarboxykináza Hladovění Produkce krevní glukózy

25 Udržování poolu aminokyselin: Meziorgánové výměny aminokyselin

26 Meziorgánová výměna aminokyselin během postresorpční fáze:

27 Hormonání regulace jaterního metabolismu aminokyselin v postresorpčním stavu

28 Principy řízení toku aminokyselin mezi tkáněmi: NH 3 je toxické alanin, glutamin Glutaminový pool exkrece protonů (NH 4+ ) živina (střevo, ledviny, buňky imunitního systému) zdroj dusíku pro biosyntetické reakce (buňky imunitního systému) transport glutamátu v mozku BCAA (valin, leucin, isoleucin) konverze na meziprodukty TCA (většina tkání) Aminokyseliny jsou hlavní substráty pro glukoneogenezi Turnover proteinů determinuje velikost poolu aminokyselin

29 Funkce glutaminu: Zdroj energie (střevo, ledviny, imunitní systém) Proteosyntéza Exkrece protonů Donor dusíku pro syntézu purinů, pyrimidinů, NAD +, aminocukrů, asparaginu Donor glutamátu pro syntézu glutationu, GABA, ornitinu, argininu, prolinu

30 Schémata použitá v prezentaci: Marks Basic Medical Biochemistry, A Clinical Approach, third edition, 2009 (M. Lieberman, A.D. Marks) Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, sixth edition, 2006 (T.M. Devlin)