Propojen metabolickch drah Alice Skoumalov Metabolick stavy 1

Propojení metabolických drah Alice Skoumalová

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

Hormonální řízení přechodu mezi metabolickými stavy:

Resorpční fáze:

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

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

Postresorpční fáze:

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

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

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

Hladovění:

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

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 +++ + -- --

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

Změny v koncentracích energetických substrátů v krvi během hladovění:

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

Allosterické regulace ü po jídle

Allosterické regulace ü hladovění Další allosterický efektor: c. AMP

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

Kovalentní modifikace ü po jídle defosforylace enzymů

Kovalentní modifikace ü hladovění fosforylace enzymů

Indukce/represe enzymů Ø po jídle

Indukce/represe enzymů Ø hladovění

Indukce/represe enzymů Jaterní enzymy ovlivněné indukcí/represí: Enzym Stav metabolismu Ovlivněný proces Glukokináza Po jídle Glu → TG Citrátlyáza Po jídle Glu → TG Acetyl-Co. A-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

Meziorgánové výměny aminokyselin Udržování poolu aminokyselin:

Meziorgánová výměna aminokyselin během postresorpční fáze:

Hormonání regulace jaterního metabolismu aminokyselin v postresorpčním stavu

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

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

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)