Регулфяция метаболизма - Ньюсхолм Э.
Скачать (прямая ссылка):
центрации в печени гексозомонофосфатов, а это в свою очередь должно стимулировать активность фосфофруктокиназы (гл. 3, разд. Г.3.6) и УДФГ-глюкозилтра1Н сфер азы (гл. 4, разд. Д.2). Таким образом, наличие в печени глюкокиназы может обусловить существование регуляторной системы, которая при увеличении концентрации глюкозы в воротной ве-
Рис. 73. Изменения активности гвюоокиназы и глюкокиназы.
не усиливает поглощение глюкозы в печени, а также стимулирует гликолиз и синтез гликогена.
Функция глюкокиназы в печени состоит, по-видимому, в том, чтобы обеспечить существование пути, идущего в обход основного механизма регуляции гликолиза, как это описано для. мышечной ткани (гл. 3, разд. Г.З.б). Физиологическое значение такого обходного пути состоит в том, что он дает возможность печени регулировать поглощение глюкозы в соответствии с ее концентрацией в печени, а также облегчает превращение удаляемых из крови остатков глюкозы в запасаемые продукты — гликоген (с участием глюкозилтрансферазы) и триглицериды (через гликолиз и систему синтеза жирных кислот).
Косвенные данные в пользу теории регуляции поглощения глюкозы печенью с участием глюкокиназы суммированы ниже.
а) Глюкокиназа обнаружена только в печени, и печень является единственной тканью в организме, которая благо-
даря своей непосредственной связи с всасывающей областью кишечника подвергается воздействию больших изменений концентрации внеклеточной глюкозы.
б) Активность глюкокиназы сильно зависит от пищевого режима: в случае богатого рациона активность глюкокиназы увеличивается, в условиях же голодания или при скармливании бедной углеводами пищи активность глюкокиназы находится на низком уровне (табл. 38). По-видимому, эти изменения активности обусловлены изменениями концентрации ферментного белка, которые в свою очередь, возможно, контролируются инсулином ['27].
Таблица 38:
Активность глюкокиназы в печени в различных физиологических условиях
Состояние крыс
Активность глюкокиназы!, мкмоль/мин на 1 г сырого веса
А2
Б2
В?
Сытые (контроль) Голодание 24 ч Голодание 48 ч Голоданне 80 ч Г олодание и
последующее кормление глюкозой или рациои с высоким содержанием глюкозы
2 ч 4 ч 6 ч 15 ч 24 ч Аллоксано-вый диабет
1,46+ 0,20 (3)
1,26+0,05 (6)
0,86+0,24 (3) <0,05
0,11 ±0,04 (З)8
0,51+0,12 (3)®
<0,05 (3)
1,22+0,20 (3)
1,56+0,06 (3) 1,03±0,10 (3)
1,06+0,08 (З)3
0,21+0,03 (3)
1,34+0,25 (4),
1,51+0,33 (З)4 2,85+0,17 (4)«
4,40±0,32 (4)*
1 В колонках А и Б активности выражены как M±SD, а в колонке С —как М± ±SEM. В скобках указано число животных.
1 В колонках А, Б и В приведены данные, взятые из работ [26. 62, 63] соответственно.
3 Крысы голодали в течение 72 ч до начала кормления.
4 Крысы голодали в течение 48 ч до начала кормления.
в) Глюкокиназа отсутствует в печени жвачных животных, у которых лишь небольшое количество глюкозы всасывается в кишечнике (см. разд. 2.6.3).
г) Глюкокиназа не обнаруживается в печени молодых крыс до тех пор, пока животные питаются материнским молоком. Таким образом, пока молодые крысы вскармливаются самкой, поступление углеводов регулируется, но как только молодые животные переходят к самостоятельной добыче пищи, поступление углеводов становится нерегулярным и гексокиназа начинает играть важную роль в регуляции поглощения глюкозы тканью печени.
2. РЕГУЛЯЦИЯ ПОГЛОЩЕНИЯ
И ВЫСВОБОЖДЕНИЯ ГЛЮКОЗЫ ПЕЧЕНЬЮ
Поглощение глюкозы печенью легко понять, исходя из свойств глюкокиназы. Что же касается механизма высвобождения глюкозы, то тут возникает ряд проблем. Высвобождение глюкозы из печени в воротную вену происходит, когда ее концентрация в крови падает ниже нормального уровня (около 5 мМ). Однако при нормальном содержании глюкозы в крови активность глюкокиназы in vitro относительно высока (около 25% максимальной). Пока еще не установлено, какие свойства этого фермента обусловливают его ингибирование при уменьшении концентрации глюкозы в крови воротной вены печени ниже нормального уровня. Даже изолированная перфузируемая печень способна отвечать на изменения концентрации глюкозы; в таких препаратах единственным фактором, контролирующим поглощение или высвобождение глюкозы, является концентрация глюкозы в среде. Следовательно, любой гипотетический регулятор глюкокиназы (а также глюкозо-6-фосфатазы) должен отвечать на изменения концентрации глюкозы. Поскольку изменение концентрации глюкозы от 6 до 4 мМ может полностью изменять направление метаболизма глюкозы в печени, маловероятно, чтобы одна только глюкоза могла непосредственно регулировать активности этих ферментов. Вполне возможно, что регуляторную функцию выполняют связанные с глюкозой продукты промежуточного обмена, но если это достигается адекватной активацией или торможением, то необходимо существование механизма усиления. В настоящее время не имеется данных ни о существовании такого регулятора, ни о функционировании механизма усиления, и любая теория регуляции, основанная на возможных регуляторах этих ферментов, должна быть в высшей степени спекулятивной. Для объяснения механизмов регуляции поглощения и высвобождения глюкозы печенью были предложены две различные гипотезы.
