Регулфяция метаболизма - Ньюсхолм Э.
Скачать (прямая ссылка):
а) Гликогенолиз в печени " .
У крыс при голодании в течение суток гликоген распадается со скоростью около 0,5 мкмоль остатков глюкозы в расчете на 1 г печени за 1 мин ['2]; с такой же скоростью происходит высвобождение глюкозы изолированной печенью сытой крысы, перфузируемой 6—7 мМ раствором глюкозы [3]. Такая скорость гликогенолиза может привести к истощению запасов гликогена печени при голодании в течение одних суток. Однако скорость гликогенолиза в перфузируемой печени можно' увеличить снижением концентрации глюкозы в перфузате или добавлением в перфузат гормонов {таких, как адреналин и глюкагон) [3]. Эти эксперименты показывают, что активность фосфорилазы печени может регулироваться гормонами и, возможно, другими факторами,, действие которых зависит от внутриклеточной концентрации глюкозы. Однако по сравнению с фосфорилазой мышечной ткани, изучению свойств которой посвящено большое число работ, ферменту из печени уделялось очень мало внимания. Отношения действующих масс для фосфорилазной реакции свидетельствует о том, что этот фермент катализирует неравновесную реакцию. Активность фосфорилазы, очевидно, регулируется факторами, отличными от концентрации гликогена в печени. В ранних исследованиях Сьютерленда ¦было установлено, что фосфорилаза в печени существует в двух формах — а и b — и что АМФ оказывает на активность фосфорилазы b из печени значительно менее выраженное действие, чем на активность мышечной фосфорилазы Ь. Отсюда следует, что фосфорилаза Ь печени может быть неак-
тивной формой фермента при любых условиях в клетке. Согласно данным Сьютерленда, превращение фосфорилазы b в фосфорилазу а стимулируется циклическим АМФ. Кроме тогог под влиянием адреналина увеличивается содержание циклического АМФ в срезах печени, и этот эффект предшествует увеличению высвобождения глюкозы срезами [1 Г].
Таким образом, увеличенная скорость гликогенолиза в печени в присутствии глюкагона или адреналина может быть, по-видимому, обусловлена активацией связанной с мембраной аденилатциклазы, увеличением концентрации циклического АМФ, активацией киназы фосфорилазы Ъ и превращением неактивной фосфорилазы b в активную фосфорилазу а. Другими словами, механизм этого явления аналогичен механизму, описанному для мышечной ткани. Недавно было опубликовано сообщение о присутствии в печени крысы протеинкиназы, которая может активироваться циклическим АМФ [12]. В настоящее время, очевидно, неизвестно, способна ли про-теинкиназа печени непосредственно активировать фосфорилазу Ъ или же киназа неактивной фосфорилазы Ъ являете» субстратом этого фермента подобно тому, как это имеет ме^ сто в мышечной ткани. Возможно, что для регуляции фосфо-рилазной активности в печени необходимо наличие такого же механизма, что и для мышечного фермента (см. гл. 4* разд. Г.3.6.4).
Не имеется никаких данных о точном биохимическом механизме, с помощью которого можно было бы объяснить контролируемое увеличение скорости гликогенолиза в печени в процессе голодания, (Влияние голодания на активность фосфорилазы печени детально не исследовано.) Содержание циклического АМФ в печени крыс при голодании увеличивается почти на 60% ['13], что может быть обусловлено увеличением содержания глюкагона и уменьшением содержания-инсулина в крови (см. гл. 5, разд. Б.4.6). Стимуляция гликогенолиза в печени, наблюдаемая при перфузии раствором с-низкой концентрацией глюкозы, не может быть удовлетворительно объяснена в настоящее время. Удовлетворительное объяснение биохимического механизма рассматриваемого явления станет возможным лишь после того, как будет получено достаточное количество информации относительно свойств фосфорилазы а, фосфорилазы Ь и других взаимопре-вращающихся ферментов в печени.
б) Глюконеогенез
Для определенных тканей высших животных характерна непрерывная потребность в глюкозе, и, следовательно, в условиях углеводного голодания глюкоза должна синтезироваться
¦из источников неуглеводной природы в ходе процесса, называемого глюконеогенезом. К таким зависимым от глюкозы тканям относятся мозг, нервы, эритроциты, мозговое вещество почек и семенники. Последние три’ткани характеризуются очень низкой окислительной способностью, и большую часть энергии они получают за счет превращения глюкозы в лактат. В мозге и нервной ткани аэробный обмен (т. е. ЦТК и электронтранепортная цепь) находится, по-видимому, на достаточно высоком уровне, чтобы обеспечить собственные энергетические потребности, и большая часть поступающей в мозг глюкозы подвергается полному окислению. Если поступление в мозг глюкозы прекращается хотя бы на 1 мин, то в нормальных условиях это приводит к нарушению его функций, если же перерыв в поступлении глюкозы продолжается дольше, то уже через несколько минут в ткани мозга происходят необратимые повреждения. Причина такой зависимости мозга от глюкозы неизвестна, и все, что мы можем — это сделать спекулятивное предположение (гл. 3, разд.. Г.2.Г.1). Недавно было показано, что мозг человека может адаптироваться к продолжительному голоданию путем снижения его потребности в глюкозе до уровня, составляющего только 25% по сравнению с нормальным уровнем; в этих условиях вместо окисления глюкозы происходит окисление кетоновых тел (см. ниже).
