Regulace glykémie Tereza Ulmannová

Glykémie je regulována ve velmi těsném rozmezí 3-8 mmol/l během dne Referenční hladiny glykémie (pro ilustraci) 4,4-6,1 mmol/l v kapilární krvi 3,9-5,5 mmol/l v žilní krvi 4,2-6,4 mmol/l v plazmě Základní palivo x nebezpečná molekula

Mozek Erytrocyty (GLUT-1) Střevo Glukóza z potravy (SLGT-1, GLUT-2, GLUT-5) Glukóza v krevním oběhu Svaly Tuková tkáň (GLUT-4) Játra - Glykogenolýza glukoneogeneze Pankreas – β buňky (GLUT-2) inzulín

Regulace glykémie Hormonální Autoregulace (hyperglykémie, hypoglykémie) Nervové vlivy (glukózové senzory – játra- parasympatikus, hypotalamus) – parasympatikus hypoglykemizuje, sympatikus hyperglykemizuje

Glukózové transportéry GLUT1 (erytrocyty, CNS, svaly, placenta, colon): bazální vychytávání glukosy (gly 5 – 7 mmol/l) GLUT2 (játra, ledviny, střevo, β-buňky): senzor glukosy v β-buňkách, transport ven ze střevních a renálních buněk (7 – 20mmol/l) GLUT3 (CNS, placenta, ledviny...): bazální vychytávání glukosy (1,6mmol/l) GLUT4 (svaly, srdce, tuková tkáň): 5 mmol/l, koncentrace transportéru regulována inzulíne GLUT5 (jejunum): absorpce potravy

Uvolňování glukózy Pouze játra a ledviny Normální podmínky – zcela převažují játra Dlouhotrvající hladovění – vzrůstá podíl ledvin Fosforylace glukózy brání jejímu uvolnění z buňky Pouze buňky jater a ledvin jsou schopné odstranit fosfát (glukóza-6-fosfatáza)

Mozek 120 g glukosa/den = 60-70% celkového denního metabolismu glukosy Mastné kyseliny nepřestupují hematoencefalickou bariéru V době hladovění náhradní zdroj energie - ketolátky (acetoacetát, hydroxybutyrát)

Svaly Uvolňují AMK – slouží jako substrát pro glukoneogenezi V klidu svaly zpracovávají hlavně MK Glukóza z oběhu a svalového glykogenu - rychlý zdroj energie

Ledviny a glukóza SGLT (Sodium-dependent glucose cotransporters nebo sodium-glucose linked transporter ) Proximální tubulus (též v tenkém střevě) Na+/K+ ATPasová pumpa na basolaterální membraně proximálního tubulu použije ATP k přenesení 3 Na+ z buňky proximálního tubulu do krve výměnou za 2 K+ vytvoří se gradient Na+ energie je využita SLGT k transportu glukózy proti jejímu koncentračnímu spádu (symport se sodíkem) Glukózový práh – při jeho přestoupení (nasycení všech SLGT) – glykosurie (cca 10mmol/l)

krev Epiteliální buňka proximálního tubulu Glomerulární filtrát Symport Na+ a glukózy krev Epiteliální buňka proximálního tubulu Glomerulární filtrát Dle: Renal sodium–glucose transport: role in diabetes mellitus and potential clinical implications George L Bakris, Vivian A Fonseca, Kumar Sharma and Ernest M Wright

Hormonální regulace Inzulín Glukagon (játra) Somatostatin Adrenalin (játra, tuková tkáň, ledviny) Kortizol (sval) ACTH Růstový hormon (tuková tkáň) Thyroxin

Inzulín Peptidový hormon -buňky pankreatu Uvolňování stimulováno zvýšenou hladinou glukózy (ale i dalších nutrientů) Pre-proinzulín  proinzulín  inzulín + C-peptid C-peptid slouží pro sledování produkce inzulínu Degradace – játra a ledviny Cílové orgány – svaly a tuková tkáň Translokace GLUT4 do buněčné membrány Dlouhodobé působení inzulínu způsobuje snížení citlivosti a downregulaci receptorů na buněčném povrchu Obecně v tkáních – zvýšení růstu buněk

Sekrece inzulínu Bazální Stimulovaná cefalická fáze – CNS gastrointestinální - mediátory enteroinzulární osy substrátové – vzestup nutrientů v plazmě

Uvolňování inzulínu z -buňky pankreatu GLUT 2 projde glukóza ATP Uzavře ATP senzitivní K+ kanál Depolarizace otevře Ca2+ kanál Uvolnění inzulínu z buňky ATP senzitivní K+ kanál x GLUT2 depolarizace ATP Dle: Riken Research 2009

Působení inzulínu Inzulín účinkuje přes inzulínový receptor (transmembránová tyrozinkináza) Klíčovým momentem postreceptorových událostí je translokace glukózového transportéru GLUT4 do membrány buněk insulinsenzitivních tkání

účinky inzulínu inzulín α β PI-3-kináza METABOLICKÉ ÚČINKY glukóza inzulínový receptor β tyrozinkináza inzulínový receptorový substrát 1 - 3 GLUT 4 mitogen aktivující proteinkináza PI-3-kináza syntéza lipogeneze proteosyntéza růstová glykogenu aktivita exprese genů METABOLICKÉ ÚČINKY účinky inzulínu Schéma Dr.Piťhové

Inzulin senzitivní tkáně Sval Tuková tkáň Játra Střevo

Inzulin insenzitivní tkáně CNS Krevní elementy Varlata

Játra a inzulín Inzulín stimuluje syntézu glykogenu a inhibuje jeho rozklad Stimuluje glykolýzu a inhibuje glukoneogenezi Stimulace syntézy lipidů a proteinů Snížení ketogeneze

Svaly a inzulín Stimuluje příjem AMK a syntézu proteinů Snížený katabolismus proteinů Snížené uvolňování glukoneogenetických AMK Stimuluje přijem glukózy a přestavbu na glykogen Cvičení - zvýšení senzitivity na inzulín

Tuková tkáň a inzulín Zvýšený vstup glukózy Zvýšení lipoproteinové lipázy – uvolňování volných MK z cirkulujících lipoproteinů Stimulace syntézy glycerolfosfátu nutného pro syntézu triacylglycerolů z glukózy Zvýšená syntéza MK Aktivace lipoprotein-lipasy Inhibice hormon-senzitivní lipázy

Glukagon -buňky pankreatu Sekrece blokována hyperglykémií a zároveň inzulínem Stimulován nízkou hladinou glukózy v plazmě, katecholaminy, glukokortikoidy a neurogenní signály (adrenergní, cholinergní i peptidergní) Hlavní efekt v játrech – stimulace příjmu AMK, glukoneogeneze, uvolňování glukózy, ketogeneze; inhibice glykolýzy a syntézy MK Silný stimulátor sekrece inzulínu

Somatostatin -buňky pankreatu Parakrinní regulace uvolňování inzulínu Brání příliš prudkému nárůstu glukózy v krvi Inhibitor absorpce ve střevě

Katecholaminy (adrenalin, noradrenalin, dopamin) mobilizace energetických zásob během stresu glykogenolýza (játra, sval), lipolýza (tuková tkáň) feochromocytom → hyperglykemie, glykosurie,zvýšení metabolismu

Růstový hormon Smyslem jeho působení je šetřit glukózu pro rostoucí tkáň antiinzulinový efekt, snižuje vazbu inzulinu, snižuje počet inzulinových receptorů, snižuje utilizaci glukózy (inhibuje fosforylaci) → glykogenolýza (játra), lipolýza (25% nemocných s tumorem hypofýzy má diabetes mellitus; akromegalie)

Glukokortikoidy proteokatabolismus (inhibice proteosyntézy) zvyšuje glukoneogenezi v játrech lipolýza snižuje periferní utilizaci glukózy snižuje afinitu inzulinových receptorů Dlouhodobější efekt Steroidní diabetes (Cushingův syndrom, při léčbě steroidy)

Thyroidní hormony Zvyšují resorpci glukózy ve střevě Zvyšují glukoneogenezi a glykogenolýzu – více volné glukózy pro zrychlující metabolizmus Zvyšují vychytávání glukózy buňkami

Poruchy glykémie Glykémie pod 3,3 mmol/l = hypoglykémie Lačná glykémie ≤ 5.6 mmol/l = NORMA 5.7 – 6.9 mmol/l = zvýšená lačná glykémie ≥ 7.0 mmol/l = DIABETES (hrozí rozvoj mikrovaskulárních komplikací) lačná 2 hodiny po 75g glukózy glykémie ≤ 5.5mmol/l 7.8 mmol/l NORMA 7.8 – 11.1 mmol/l zhoršená glukózová tolerance ≥ 7.8mmol/l > 11.1 mmol/l

Hypoglykémie Glukóza je hlavní zdroj energie pro mozek (náhradní zdroj energie při delším hladovění jsou ketolátky) – může dojít až k nevratnému poškození mozku Důležitý je i subjektivní pocit pacienta Zásoba glykogenu v játrech a ve svalech, ale ne v mozku Nejčastěji se jedná o komplikaci léčby diabetu, hyperinsulinismus, vrozená vada metabolismu, otravy (alkohol), dlouhé hladovění (výrazná delší fyzická zátěž), poruchy metabolismu spojené s infekcí nebo orgánovým selháním

Adrenalin - příznaky aktivace kontraregulace Třes, nervozita, úzkost Palpitace, tachykardie pocení bledost, chlad mydriasa paresthesie

Glukagon – příznaky aktivace kontraregulace hlad nausea, zvracení bolest hlavy

Neuroglykopenie abnormální uvažování dysphorie změny osobnosti, emoční labilita apatie, letargie zmatenost rozmazané nebo dvojité vidění setřelá řeč ataxie, porucha rovnováhy bolest hlavy stupor, koma křeče

Hyperglykémie Chronická – glukóza je reaktivní molekula – tvorba volných radikálů; glykace proteinů (AGE) – poškození funkce proteinů, chronický zánět mikroangiopatické komplikace – nefropatie, retinopatie, neuropatie (sy. Diabetické nohy) makroangiopatické komplikace – akcelerace aterosklerózy - riziko infarktu, cevní mozkové příhody….

Akutní a chronická hyperglykémie - příznaky Polyfagie Polydipsie Polyurie Vyčerpání Koma Ztráta hmotnosti Špatné hojení ran Opakované infekce

Diabetes mellitus Zvýšená hladina glykémie (na lačno, po jídle) Narušení celého metabolizmu – hlavně lipidového V ČR je léčeno víc než 800 000 diabetiků, z toho víc než 55 000 DM1 Velmi výrazný nárůst – jeden ze zásadních problémů moderní medicíny (celosvětově víc než 360 000 000 diabetiků)

Nedostatečný účinek inzulínu ovlivní metabolismus cukrů – hyperglykémie tuků – lipolýza, ↑ TG, ↑ VMK, ↓ HDL bílkovin – proteolýza, degradace bílkovin minerálů – resorpce natria v ledvinách, metabolismu kalcia

DM1 Autoimunitní onemocnění Polygenní oemocnění + výrazný vliv exogenních faktorů Destrukce β buněk pankreatu Po zničení cca 80% β buněk dojde k manifestaci onemocnění Absolutní nedostatek inzulínu Glukóza se nemůže dostat do buněk- buňky hladoví (svaly, tuková tkáň) a naopak v krvi stoupá hladina glykémie= příznaky hyperglykémie + rozvoj ketoacidózy – ketoacidotické koma – ohrožení života Léčba - inzulín Často v dětství nebo mládí (nová diagnosa není vyloučena ani ve stáří)

DM2 Vznik stále není uspokojivě vysvětlen Podíl inzulinrezistence (normální plazmatické hladiny inzulínu – nedostatečná biologická odpověď v organismu ) Hyperinzulinismus Postupné vyčerpání β buněk Velký podíl genetických faktorů, ve většině případů zásadním způsobem ovlivnitelný životním stylem Většinou ve vyšším věku (s nárůstem obezity v populaci nelze vyloučit ani v dětství) Většinou spojen s obezitou Může dlouho unikat diagnoze Relativní nedostatek inzulínu (inzulinrezistence) – rozvoj hyperglykémie (nějaká glukóza však do buněk prostupuje a většinou tedy nedochází k dramatické ketoacidoze) – dominují hyperosmolární příznaky – hyperosmolární kóma

Ostatní typy diabetu GDM – gestační diabetes MODY – monogenní typy diabetu (mírné – MODY2- glukokinázový diabetes,až velmi těžké formy diabetu – např. MODY3 – diabety transkripčních faktorů) Steroidní diabetes Sekundární diabetes

Diabetes v těhotenství Hrozí embryopatie a fetopatie Glukóza – teratogenní účinky (zvyšuje se riziko vrozených vad….srůst dolních končetin – prakticky jen u diabetu – i tak raritně) Nadbytek glukózy – zvýšení produkce inzulínu plodem – hyperplazie β buněk plodu – po narození hrozí hypoglykémie a tím poškození mozku Novorozenci jsou často makrosomičtí (insulin podporuje růst plodu) – placenta nemusí zvládat velké nároky – hrozí úmrtí plodu

Děkuji za pozornost