Регулфяция метаболизма - Ньюсхолм Э.
Скачать (прямая ссылка):
Большое различие между общим содержанием глюкозы в ткани и ее содержанием во внеклеточном пространстве дает возможность достаточно точно оценить внутриклеточное со-
держание глюкозы. Такая оценка становится невозможной в случае, если различия между тканевым и внеклеточным содержанием глюкозы невелики. Тем не менее, если концентрация внутриклеточной глюкозы очень мала (т. е. недоступна определению), а внеклеточная концентрация глюкозы высока, отношение концентраций внутриклеточной глюкозы к внеклеточной будет очень большим и будет указывать на то, что транспорт глюкозы является неравновесным процессом. Такое соотношение обнаружено в случае многих мышечных препаратов (например, в изолированной диафрагме и изолированном перфорируемом сердце крысы). Таким .образом,.можно заключить, что в самых разнообразных условиях скорость гликолиза из внеклеточной глюкозы лимитируется ее транспортом через мембрану мышечной клетки.
Можно также продемонстрировать, что транспорт глюкозы в мышцах является регуляторным процессом, так как он чувствителен к действию факторов, отличных от концентрации внеклеточной глюкозы. Скорость поглощения глюкозы препаратами изолированной диафрагмы и перфузируемого сердца крысы может быть увеличена в условиях, в которых транспорт является неравновесным процессом (например, в условиях анаэробиоза или в присутствии дыхательных ядов или разобщающих агентов). При этом поток увеличивается, а концентрация субстрата (внеклеточная глюкоза) уменьшается по сравнению с контролем. Следовательно, процесс транспорта, вероятно, активируется действием факторов, отличных от концентрации внеклеточной глюкозы [4, 5]. Это можно подтвердить экспериментами, в которых исследуют транспорт неме-таболизируемых сахаров (например, ксилозы и арабинозы). По-видимому, эти сахара проникают в клетку с помощью того же опосредованного переносчиком механизма, который участвует в транспорте глюкозы (см. приложение 3.4), и поэтому накопление этих сахаров отражает скорость транспортного процесса. Анаэробиоз, дыхательные яды, разобщающие агенты и инсулин увеличивают скорость накопления этих сахаров в изолированной диафрагме и в перфузируемом сердце крысы, тогда как окисление жирных кислот тормозит их накопление [4—6]. Следовательно, транспортный процесс может модифицироваться под действием факторов, отличных от внеклеточной концентрации сахаров.
а) Влияние инсулина на поглощение
глюкозы в мышцах
Влияние инсулина на стимуляцию поглощения глюкозы в мышцах и других тканях—важный регуляторный процесс. С этой точки зрения читателю будет полезно кратко ознако-
миться с историческим развитием идей относительно действия инсулина.
Первым указанием на возможность регуляции скорости поглощения глюкозы в мышце некой субстанцией, образующейся в поджелудочной железе, явилась работа Ноултона и Старлинга [7], опубликованная в 1912 г. Они показали, что поглощение глюкозы в перфузируемом сердце собаки было незначительным после удаления поджелудочной железы и восстанавливалось до нормального уровня при добавлении в среду прокипяченного экстракта поджелудочной железы. В 1922 г. Бантинг и Бест [8] выделили из поджелудочной железы гормон инсулин и провели ряд экспериментов, показавших, что инсулин ответствен за стимуляцию поглощения глюкозы в мышечной ткани. Вслед за этим возник спор относительно того, какая стадия системы утилизации глюкозы стимулировалась инсулином. Для объяснения влияния инсулина на метаболизм глюкозы были предложены две основные теории; согласно одной из них, действие инсулина обусловлено его влиянием на активность гексокиназы; другая связывала действие инсулина с его влиянием на транспорт глюкозы через клеточную мембрану. Так как гексокиназа катализирует начальную реакцию утилизации глюкозы, предполагалось, что потенциально она может быть регуляторным ферментом. Было показано, что гек-сокиназная активность мышечных экстрактов ингибировалась экстрактами передней доли гипофиза и коры надпочечников как in vivo, так и in vitro и что это торможение снималось инсулином [9]. В то время казалось возможным, что активность гексокиназы регулируется критическим балансом гормонов и что действие инсулина на поглощение глюкозы в мышцах обусловлено его способностью снимать торможение гексокиназы. Данные- об ингибирующем действии экстрактов гипофиза на гексокина'зную активность, возможно, имели определенную ценность, но стимулирующий эффект инсулина не удалось воспроизвести [10].
Однако в 1939 г. была опубликована работа, в которой убедительно показано, что действие инсулина обусловлено активацией мембранного транспорта [И]: поглощение глюкозы мускулатурой эвисцерированной кошки подчиняется кинетике насыщения и даже при насыщающих концентрациях не наблюдалось значительного накопления глюкозы во внутриклеточном пространстве. Это указывало на существование специфического механизма транспорта глюкозы. Более того, в перфузируемых препаратах задних конечностей поглощение глюкозы увеличивалось под влиянием инсулина в 3 раза, но внутриклеточная концентрация глюкозы оставалась при этом очень низкой. Поскольку концентрационный градиент глюко-
