1 / 33

Integreeritud metabolism

Integreeritud metabolism. 27.09.05. Metaboolsed rajad tervikliku organismi kontekstis. Kudedel on metabolismis erinevad ülesanded Maksal on tsentraalne roll metabolismi koordineerimisel.

sutton
Download Presentation

Integreeritud metabolism

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Integreeritud metabolism 27.09.05

  2. Metaboolsed rajad tervikliku organismi kontekstis • Kudedel on metabolismis erinevad ülesanded • Maksal on tsentraalne roll metabolismi koordineerimisel 2. Hormonaalsed signaalid integreerivad ja koordineerivad metabolismi kudede vahel– insuliin, glükagoon, epinefriin 3. Metaboolsed ülesanded muutuvad vastavalt organismi seisundile füüsiline koormus toitumus-nälg väike naps patoloogiad

  3. Anabolism vs katabolism 1. Võivad toimuda samas rakus 2. Reguleeritakse eraldi ja kontrollitult 3. Sageli on lokaliseeritud erinevatesse kompartmentidesse Näit. rasvhapete biosüntees ja degradatsioon

  4. Koespetsiifiline metabolism 1. Maks- Tsentraalne erinevate metaboliitide konversioon ja laiali jaotamine- tagab erinevate kudede varustamise vajaminevate metaboliitidega vereringe kaudu 2. Lihased – mehaaniline töö ATP hüdrolüüsi arvel 3. Rasvkude- neutraalsete lipiidide säilitamine ja vabastamine 4. Aju- ioonpumbad, elektrilised signaalid 5. Veri- metaboliitide transport

  5. Imetaja organismis on erinevates kudedes 5 glükoosi transporterit nimi kude Km GLUT-1 Erütrotsüüdid 5-7 mM aju GLUT-2 Maks, neerud 7-20mM pankreas GLUT3 Aju 1.6 mM GLUT-4 lihased, rasvkude 5 mM (insuliini sõltuv) GLUT-5 kaksteistsõrmik 5mM

  6. Maks • Vereringesse eriliselt ühendatud • Maksa arter- 20% verehulgast • Portaalveen- 80% verehulgast, veri otse seedesüsteemist ja pankreasest • Seob organismi saabuvad toitained • GLUT-2 (Kõrge Km) • Võimaldab tasakaalustada glükoosi kontsentratsiooni hepatotsüüdis ja veres • Glükokinaas- fosforüülib glükoosi G-6Pks • - kõrgem Km kui heksokinaasil- ei küllastu nii kiiresti Glc kontsentratsiooni tõustes • -erinevalt heksokinaasist ei ole produkti (G-6P) poolt inhibeeritud

  7. Glc-6P • Konverteeritav glükogeeniks (glükogeeni süntaas) • Defosforüülitav glükoosiks (G6Paas) • Metaboliseeritav püruvaadiks glükolüüsil • -väike hulk siseneb TCA tsüklisse energia produktsiooniks • -osa vabaneb laktaadina • -enamik tekkinud AcCoAst kasutatakse lipiidide sünteesiks 4. Kasutatav pentoosfosfaadi rajas NADPH ja riboos-5P tootmiseks Maks töötab kui glükoosi salvesti- seob glükoosi verest peale sööki ja salvestab glükogeenina, vastavalt vajadusele vabastab Enamuse vajaminevast energiast saab maks rasvhapete ja aminohapete katabolismist

  8. Püruvaat PDH Rasvhapped Ac-CoA CO2 Maks ja süsivesikute metabolism G 6Paas Fosforülaas Glükoos Glükoos Glc 6-P Glükogeen GK GS LDH Laktaat Laktaat

  9. Glükoneogeneesi regulatsioon maksas Maks on peamine glükoneogeneetiline organ Hormonaalne regulatsioon Glükolüüs - soodustatud täis kõhu olukorras- insuliini tase kõrge Glükoneogenees – soodustatud nälja tingimustes, insuliin madal, glükagoon ja kortisool kõrge. - stressi korral analoogilise toimega epinefriin Allosteeriline Kovalentne modifikatsioon Geeni ekspressioon

  10. Glükoneogeneetiliste ensüümide regulatsioon Ensüüm Allosteeril. Allosteeril. Ensüümivalgu Inhibiitorid Aktivaatorid Phosphorylation sünt. PFK ATP, tsitraat AMP, F2-6P FBPaas AMP, F2-6P PK Alaniin F1-6P Inaktiveerib Pür. Karb. AcCoA PEPCK Glükagoon PFK-2 Tsitraat AMP, F6P, Pi Inaktiveerib FBPase-2 F6P Glütserool-3-P Aktiveerib

  11. Maks ja aminohapete metabolism • Seob aminohapped verest, mis saabub portaalveeni kaudu. Osa aminohapetest saabub teistest kudedest. Glükoos-alaniini tsükkel töötab normaalselt söögikordade vaheajal • Aminohapete metabolism tagab umbes 50% maksa energiatarvidusest • Aminohapped on substraadiks glükoosi, rasvhapete ja ketokehade sünteesil

  12. CO2 AcCoA Püruvaat Ketokehad Rasvhapped Glükoneogenees Aminohape Aminohape Transamineerimine Ketohape + Uurea

  13. Maks ja rasvhapete metabolism Maks seob esterifitseerimata rasvhappesid plasmast 2 põhilist rada 1. Oksüdatsioon (energia allikaks maksale ja ketokehade süntees) 2. Triatsüülglütseroolide süntees (lokaalseks tagavaraks ja transpordiks teistesse kudedesse VLDL kujul)

  14. CoASH FA FA Atsüül CoA Triglütseriid CT-1  - oksüdatsioon Ketokehad CO2

  15. Rasvkude Kõht täis- konverteerin glükoosi üle püruvaadi AcCoAks ja edasi rasvhapeteks, mis talletatakse triglütseriididena Enamus rasvade sünteesist toimub inimesel maksas- adipotsüüdid saavad rasvhapped, mis tulevad maksast VLDL kujul ja otse soolest Paastu tingimustes -rasvad hüdrolüüsitakse lipaaside poolt, vabanevad rasvhapped, mis vere kaudu viiakse südame ja skeletilihastesse Regulatsioon: Adrenaliin stimuleerib TG lipaasi aktiivsust. Insuliin inaktiveerib TG lipaasi

  16. Metabolism lihastes Metabolismi peaülesanne- genereerida ATPd, mida on vaja energiaallikana kas lühikese impulsi või pikema perioodi jooksul Puhkeolek- lihaste peamine energiaallikas rasvhapped, mida saadakse rasvkoest ja ketokehad, mis tulevad maksast. Oksüdeeritakse AcCoA kaudu, produtseeritakse ATPd ja CO2. Lihaskiudud on erinevad, nende suhteline sisaldus on geneetiliselt determineeritud • Punased, aeglased, kasutavad verest saadavaid metaboolseid kütuseid pikema aja jooksul, palju kapillaare • Valged, kasutavad energia saamiseks lühiaegselt glükogeeni lagundamist

  17. Metabolism lihastes Kerge füüsiline koormus- rasvhapete ja ketokehade kasutamine energia saamiseks Maksimaalse pingutuse korral- -Glükogeeni lagundamine stimuleeritakse epinefriini poolt -lihasrakkudes puudub G6Paas, seega läheb G6P energia produtseerimiseks -G6P lagundatakse laktaadiks (3ATP) Kreatiin- ATP puhver - intensiivse füüsilise pingutuse korral konverteeritakse fosfokreatiin kreatiiniks ja ATPks -Taastusperioodi jooksul kasutatakse pöördreaktsiooni fosfokreatiini sünteesiks

  18. Laktaat Lihaste glükogeen Intensiivne koormus P- Kreatiin Intens. koormus Kreatiin CO2 Kerge koormus puhkeolek FA, Ketokehad, Glükoos ADP + Pi ATP Füüsiline töö

  19. Cori tsükkel Hingeldad peale jooksu? O2 kasutatakse maksas oksüdatiivseks fosforüülimiseks ATP genereeritakse selleks, et laktaati glükoneogeneesil kasutada Tekkiv glükoos suunatakse maksast tagasi lihstesse, kus see talletatakse glükogeeni kujul

  20. Aju • Tavaliselt tarbib glükoosi metaboolse kütusena • Väga aktiivne respiratoorne metabolism, puhkeolekus 20% organismi hapniku tarbimisest • ATP genereeritakse närvirakkude membraanipotentsiaali tekitamiseks ja säilitamiseks • Ei saa tarbida rasvhappeid, ent saab metaboliseerida ketokehasid, mis on oluline pikemaajalise paastu korral

  21. Hormonaalne regulatsioon • Pidevalt reguleeritud glükoosi tase veres- 4.5 mM • Insuliin, glükagoon, epinefriin • Insuliin- signaliseerib vere kõrgest glükoosi tasemest, liig seotakse kude poolt glükogeeni ja triatsüülglütseriididena • Glükagoon- signaliseerib vere madalast glükoosi tasemest, vastusena vabastatakse kudedes glükoosi glükogeenist ja maksas aktiveeritakse glükoneogenees. Suureneb rasvade oksüdatsioon glükoosi tarbimise vähendamiseks • Epinefriin- vereringesse vabastatuna valmistab lihaseid, kopse ja südant energia intensiivseks tarbimiseks ette • Kortisool- vabaneb vatuseks mitmesugusele stressile

  22. MaksGlükagoon stimuleerib glükoosi sünteesi ja eksporti LihasedInsuliin stimuleerib glükoosi sidumist ja tarbimist Kõrge glükoosi tase Pankreas Madal glükoosi tase Insuliin Lihased Maks Glükogeen Glükogeen Glükagoon Glükoos Glükoos Püruvaat Püruvaat CO2

  23. Endopeptidaas (PC2)+ CPH Endopeptidaas(PC3) +karboksüpeptidaas H (CPH) Proinsuliini protsessing ja insuliini vabanemine Insuliini varu on graanulites, mis sekreteeritakse vastusena stimuleerivalt mõjuvale insuliini kontsentratsiooni tõusule veres

  24. Insuliini toime • Stimuleerib glükoosi sidumist lihastes (GLUT-4) • Aktiveerib glükogeeni süntaasi ja inaktiveerib glükogeeni fosforülaasi (maks ja lihased) • Stimuleerib ülejäägi ladestamist rasva kujul • MAKSAS • Stimuleerib Glc6P ...püruvaadiks (PFK-1) • püruvaat.... AcCoAks (PDH) • AcCoA arvel sünteesitakse rasvhappeid • Rasvhapped konverteeritakse triglütseriidideks ja transporditakse VLDL koosseisus rasvkoe rakkudesse • Rasvkoes stimuleeritakse TG süntees, NB! Rasvade süntees toimub glükoosi arvel

  25. Glükagoon Signaliseerib alanenud glükoosi tasemest veres ka olukorras, kus füüsilist koormust või stressi pole. Tase tõuseb mõned tunnid peale sööki kui glükoosi kontsentratsioon langeb alla 4.5 mM Resultaat: vere glükoosi sisalduse tõus 1. Stimuleeritakse glükogeeni lagundamine maksas (aktiveerub glükogeeni fosforülaas, inaktiverub glükogeeni süntaas) 2. Inhibeeritakse glükolüüs maksas ja stimuleeritakse glükoneogenees (alaneb F2,6BP tase ja inhibeeritakse PK)

  26. Katehhoolamiinide biosüntees Vabaneb stressiolukorras Signaal- ajust, vabaneb neerupealistest Füsioloogiline toime Pulsisageduse tõus, vererõhu tõus Koed rikastatakse hapnikuga Metabolismis Stimuleerib glükogeeni konversiooni glükoosiks lihastes ja maksas Lihastes stimuleerib laktaadi produktsiooni glükogeenist, aktiveeritakse PFK-1 F2,6BP abil Rasvkoes stimuleerib TG mobiliseerimist lipaasi aktiveerimisega Epinefriin stimuleerib glükagooni sekretsiooni ja pidurdab insuliini sekretsiooni

  27. Nälg!!!

  28. Kuidas toimub adaptatsioon näljale? • Väheneb miinimumini rasvade ja valgu varu organismis • Ketokehade tase tõuseb 6-8 mM ja nad moodustavad 75% aju poolt kasutatavast energeetilisest substraadist • Rasvatagavara ammendumisel viib valkude kasutuselevõtt fataalsete tagajärgedeni • Maksa funktsioonid nälja olukorras • Valkude degradeerimisel tekkivad aminohapped kasutatakse glükoneogeneesil • Tekkiv uurea eksporditakse neerudesse ja sealt välja • TCA tsükli intermediaadid kasutatakse glükoneogeneesiks • Rasvhapped (imporditud rasvkoest) kasutatakse AcCoA saamiseks • Oksaaloatsetaadi puudumine takistab AcCoA kasutamist TCA tsüklis • AcCoA akumuleerumine viib ketokehade tekke stimuleerimisele • Ketokehad viiakse vereringe kaudu ajus kasutamiseks

  29. SüsivesikudGlükoosGlükogeen 12 g 0.2 30 min 450 g 7.65 18h Rasv 15 kg 550 55d 12.5 kg 210 21d Valk Energiareservid Energiaallikas Kogus Energia(MJ) Aeg

More Related