Regulace glycidovho metabolismu biochemie diabetu Regulation of glycide

Regulace glycidového metabolismu; biochemie diabetu Regulation of glycide metabolism; biochemistry of diabetes Prof. dr. V. Pelouch, CSc. ,

GTT (glukosový toleranční test glucose - tolerance test) • Po 12 h 2 lačnění (předtím 3 dny normální strava - cca 150 g cukru) se ráno pacient dostaví k GTT • Odebere se krev - čas 0 startovní hodnota • Pacient vypije 250 ml čaje s 1 g glukosy/kg BW ~ 75 g dospělý - během 3 -5 min, vzorky krve po 30, 60, 120 (and 180 min) ------------------------ • After 12 h fasting, morning (however - 3 days – normal nutrition - cca 150 g of sugars) • Remove blood sample – time 0 - start value • Pacient drinks 250 ml tea with 1 g/kg glucose/kg BW ~ 75 g adult patients – within 3 -5 min. • Blood samples after 30, 60, 120 (and 180 min)

Zopakuj • Metabolismus a regulační mechanismy - cukry: Ø a) glykolysa Ø b) cyklus kyseliny citronové Ø c) metabolismus glykogenu Ø d) pentosový cyklus Ø e) propojení metabolismus cukrů a lipidů - přes koenzym A Ø Hormony - fysiol. a biochemie

Recall • Metabolism and regulatory mechanisms carbohydrates: Ø a) glykolysis Ø b) citric acid cycle Ø c) metabolism of glycogen Ø d) PPP – cycle Ø e) connection of metabolism of both lipids and carbohydrates (via Co. A) Ø Hormones (physiol. and biochemistry)

Metabolismus cukrů (trávení) • Degradace cukrů začíná od polysacharidů již v ústech slinná α- amylasa štěpí →→ škrob na dextriny • v žaludku nízké p. H α-amylasu inhibuje, štěpení cukrů proto neprobíhá • dvanáctník pankreatická α-amylasa - hydrolysa → dextrinů na maltosu a isomaltosu vznikají disacharidy • tenké střevo - enzymy (disacharidasy) štěpí disacharidy na monosacharidy • krev - transportuje monosacharidy (glukosa) do jater (50% syntéza glykogenu) - zbytek do tkání (mozek, svalová tkáň, srdce, erytrocyty…. ) • tkáně: probíhají různé metabolické děje: děje zvýšení glykemie (množství glukosy v krvi) - děj je regulován hormony: hormony insulin, glukagon…. .

Metabolism of glycide (digestion) (digestion • Degradation of glycide starts in mouth salivary α- amylasa degradation of starch →→ dextrins • stomach low p. H α-amylase inhibited - no degradation of glycide • Duodenum pancreatic dextrins on maltose • gut - enzymes α-amylase - hydrolysis →→ and isomaltose = disacharides (disacharideses ases degradates disacharides on monosacharides • blood - transport of monosacharides (glucose) into liver (50% for glykogen synthesis) and rest into tissues (brain, muscles, myocardium, erythrorocytes…) • tissues: different metabolic pathways - elevation of glycemia (amount of glucose in blood) - regulation by different hormons: hormons insulin, glucagon….

Transport glukosy přes buněčnou membranu • Glukosa do buňky nevstupuje přímo, ale: • Dva mechanismy : (usnadněná difuse či gradient Na – iontů) a) insulin independentní: přímo - pancreas GLU 2 výměnník - střevo, ledvina b) insulin - dependentní GLU 4 - sval, adipocyty , srdce GLU 1 mozek…. , GLU 5 fructosový GLU 3 neurony, transportér

Transport of glukose across cell membrane • Glusose does not penetrated cell membranes direct, but: Two mechanisms : facilite transport or gradient Na-ionts a) insulin independent: direct - pancreas GLU 2 exchanger - gut, kidney b) insulin - dependent GLU 4 - muscle, adipocytes, myocardium GLU 1 brain…. , GLU 3 neurones, GLU 5 fructose transporter

Text následujicího diapositivu Uvolnění insulinu z beta buněk pankreatu je podmíněno řadou podnětu (ad a -f): začátek je vstup glukosy a zvýšení ATP (via glukokinasa), glukokinasa následuje aktivace ATP- K kanálu, kanálu změna buněčného potenciálu a zvýšení vstupu Ca iontů (přes voltově- dependentní Ca – kanál); aktivací muskarinového receptoru (acetylcholin) acetylcholin se dále zvýší intracelulární konc. vápníku - to vede ke zvýšení PLC a PIP: následuje vzestup DAG a IP 3. Glukagonu podobný protein - přes adenylcyklasu (AC) zvýší c. AMP a PKA; PKA spolu s dalšími faktory (viz dia) se konečně uvolní insulin do extracelulárního prostoru a odtud je dále transportován krví

Summary - next slide Releasing of insulin from beta cell is under many factors (ad a -f): first entry of glucose and elevation of ATP (via glukokinasa), glukokinasa next - activation of ATPK channels and change of cell potential - elevation of intracellular Ca - ions (due to voltagedependent Ca- channel); activation of muscarine receptors (acetylcholin) will further elevated intracellular concentration of Ca – ions: higher level of PLC a PIP will increased of DAG a IP 3. Glucagon- like protein (via adenylcyclase - AC) increases c. AMP and PKA; PKA together with other factors (see slide) it finally releases insulin into extracellular compartment and later into blood stream.

Souhrn dalšího obr. • Insulinový receptor (největší densita: hepatocyty a adipocyty ) - po vazbě insulinu aktivace beta podjednotek (tyrosin kinasová activita) - následují (po fosforylaci) různé de-/ fosforylace substrátů (P/PD). Další krok: translokace glukosového transportéru (GP) do membrany - ovlivnění c. AMP (G podjednotka přes PLC - zvýšení PTG = phosphatidylinositol-glycan a DG a IPG. Různé metabolické enzymy budou ovlivněny

Summary of next slide • Insulin receptors (highest amount: hepatocytes and adipocytes) - after binding insulin - to alfa then activation beta subunits (where tyrosin kinase activity is localized) - it affected (by phophorylation) different de-, and phosphorylated substrates (P/PD). Next step: translocation of glucosotransporter (GP) into membrane will affected c. AMP (G subunit via PLC - elevation PTG = phosphatidyl-inositol-glycan and DG and IPG appear. Different metabolic enzymes will be affected

Hormonální vlivy Insulin, glukagon, katecholaminy , kortisol…… vliv na játra, kosterní játra svalovinu, tukovou tkáň

Hormonal effects Insulin, glukagon, catecholamines , cortisol…… Effect on liver, liver skeletal muscles, adipocytes

Effect of insulin • Sugars ↑ entry of glucose into both muscles and adipocytes, ↓ production of glucose in liver • Lipids: ↓ degradation lipids in adipocytes synthesis (via inhibition of HSL), ↑ synthesis FA and TAG (via activation of LPL) → deposit of lipids Proteins: ↑ synthesis both AA and proteins activation of LPL) ↓ degradation of proteins → elevation of muscle matter

Study material • Harper ś Biochemistry - chapters: • Enzymes • Glycolysis, Metabolism of glycogen, Hormones (both physiological and biochemical aspects - insulin, glucagon, catecholamines), • gluconeogenesis, regulation of glucose metabolism (in both cytosol and mitochondria).