Pankreas
Pankreas Většina má exokrinní funkci (enzymy zažívacího traktu) Pankreas Většina má exokrinní funkci (enzymy zažívacího traktu). 1%-2% endokrinní funkce - Langerhansovy ostrůvky c
MIKROSKOPICKÁ STRUKTURA PANKREATU Langerhansovy ostrůvky Exokrinní buňky c
Langerhansovy ostrůvky pankreatu Buňky B (beta) produkují inzulín Buňky A (alfa) produkují glukagon Buňky D (delta) produkují somatostatin Buňky F produkují pankreatický polypeptid (PP) c
Glykémie a její regulace Krevní zásobení jater Jaterní žíly ústí do dolní duté žíly Játra Vrátnicová žíla transportuje živiny ze střev do jater Žaludek Střevo Arteriální krev z aorty c
Jaterní regulace glykémie Strava bohatá na cukry - glukóza do intestinálních kapilár - nepravidelná utilizace (aktivace velkých svalových skupin - vyžaduje zvýšenou dodávku energetických zdrojů). Cestou v. portae do jater. Játra pomáhají stabilizovat glykémii - nadbytečná glukóza vstupuje do jaterních buněk - konvertuje se na glykogen (uskladněn v hepatocytech - zásoba sacharidů). Přesahuje-li glykémie glykogenovou kapacitu jater mění se na tuk. Stoupne-li potřeba glukózy, mění se glykogen zpět na glukózu. Regulace glykémie játry Po jídle Reakce podporovaná inzulínem Glykogen Glukóza Syntéza tuků Ukládání tuků v tukové tkáni Vstup glukózy do jater cestou vrátnicové žíly Po dlouhodobém hladovění Glukóza v jaterních žilách Reakce podporovaná glukagonem Glykogen Glukóza Rozklad tuků v tukové tkáni c
Regulace glykémie Faktory zvyšující glykémii Absorbované sacharidy ze stravy Tvorba z glykogenu Tvorba z tuků, aminokyselin a dalších látek Stimulace glukagonem, inhibice inzulínem Faktory snižující glykémii Utilizace tkáněmi a tvorba energie Uskladnění glykogenu v játrech a jiných tkáních Konverze na tuk Stimulace inzulínem c
Syntéza inzulínu Syntéza inzulínu c c Pankreatická beta-buňka Preproinzulín Syntéza inzulínu Preinzulín Golgiho aparát cAMP a Ca Exocytóza Inzulín a C-peptidy c c
A- a B-řetězce inzulínu C-řetězec (spojovací) A-řetězec (1-21) B-řetězec (1 - 30) c
INZULÍN Je nezbytný pro vstup glukózy do většiny buněk, zejména svalových (včetně myokardu) a tukových. Avšak mozkové buňky a krevní částice na inzulín nereagují! Glukóza vstupuje do těchto buněk pasivně na základě strmého koncentračního gradientu mezi krevní plazmou a vnitřním prostředím buňky. Vedle toho snižuje inzulín glykémii stimulací tvorby glykogenu z glukózy v játrech a ve svalech a inhibicí rozkladu jaterního glykogenu na glukózu. c
Langerhansovy ostrůvky pankreatu - inzulín Účinek 1. Usnadňuje difúzi glukózy do buněk (zvyšuje počet GLUT). 2. Zvyšuje vstup aminokyselin a K do buněk. 3. Stimuluje proteosyntézu a inhibuje rozpad proteinů (anabolikum). 4. Zesiluje glykogenezi v játrech (aktivuje glykogen syntetázu) a inhibuje glykogenolýzu. 5. Stimuluje lipogenezi (aktivuje lipogenetické enzymy) a inhibuje lipolýzu. c
ČISTÝ ÚČINEK INZULÍNU TVORBA ZÁSOBNÍCH SACHARIDŮ TVORBA PROTEINŮ TVORBA LIPIDŮ TVORBA NUKLEOVÝCH KYSELIN c
Langerhansovy ostrůvky pankreatu - inzulín Regulace 1. jednoduchou z.v. glykémií (stimulace sekrece při glykémii nad 4,5 mmol/l) - potrava se sacharidy = vzestup inzulínu simultánně se vzestupem glykémie 2. Podráždění vagu Zesilovače - střevní hormony, ACTH, TSH, GRH + všechny vlivy zvyšující glykémii Inhibitory - katecholaminy, somatostatin c
REGULACE SEKRECE INZULÍNU mastné kyseliny aminokyseliny sacharidy glukóza + + + + sympatická stimulace +- + Pankreatická beta-buňka glukagon - somatostatin + + ACTH, TSH GRH + INZULÍN Gastrointestinální hormony Vagová stimulace redukce glykémie c
Vztah glykémie a inzulinémie v klidu Pokles inzulinémie pod výchozí hladinu c
Langerhansovy ostrůvky pankreatu - inzulín Inzulín působí na specifické receptory v játrech, svalech a tukové tkáni Nadbytek inzulínu = zvýšená spotřeba receptorů (inhibiční regulace - down regulation) c
down regulation hyperglykémie Příklad: inzulín neobsazený receptor obsazený receptor hyperglykémie Příklad: Stimulace receptoru = transport 50 molekul glukózy z plazmy do buňky 8 receptorů = 400 molekul glukózy z plazmy do buňky 16 receptorů = 800 molekul glukózy z plazmy do buňky 9 x 50 molekul glukózy se nedostane z plazmy do buňky – chybí jako energetický substrát
Langerhansovy ostrůvky pankreatu - inzulín Inzulín působí na specifické receptory v játrech, svalech a tukové tkáni Nadbytek inzulínu = zvýšená spotřeba receptorů (inhibiční regulace - down regulation) Diabetes mellitus IDDM (I. typ, juvenilní) - poškození B buněk autoimunním procesem - hypoinzulinémie + hyperglykémie Diabetes mellitus NIDDM (II. typ, stařecký) - hyperinzulinémie (nedostatek receptorů - inzulínová rezistence) + hyperglykémie c
se stává buněčná membrána pracujících svalových vláken Při tělesné práci se stává buněčná membrána pracujících svalových vláken propustná pro glukózu nezávisle na inzulínu! c
Inzulínový receptor IGF-1 Při stimulaci inzulínového receptoru se signál přenáší autofosforylacemi Buněčná membrána c
Inzulínový receptor IGF-1 Inzulínové receptory mohou selektivně vázat autofosforylační místa s IRS proteiny (proteiny inzulínového receptorového substrátu) IRS c
Inzulínový receptor IGF-1 IRS proteiny ukotvují řadu enzymů umožňujících přenos signálu IRS c
IRS proteiny Mají centrální úlohu v kaskádě dějů za inzulínovým receptorem. IRS protein nemá enzymatickou aktivitu, ale funguje jako vazebný (ukotvující ) protein pro vazbu enzymů převádějících signál za inzulínovým receptorem. Změny IRS proteinů a jejich blokování nacházíme u IR a DM. Úloha IRS proteinů se projevuje metabolickými efekty inzulínu. c
GLUT4 Při nepřítomnosti inzulínu je z 90% obsažen v cytoplazmatických vezikulech. Jejich transport k membráně je aktivován inzulínovým receptorem Další možností je aktivace a transport GLUT4 cvičením! Po uvolnění se GLUT4 ukotvují v membráně a po fúzi s membránou funguje GLUT4 jako přenašeč glukózy. c
Inzulínový receptor IGF-1 buněčná membrána c
Vezikul obsahující GLUT4
IRS Transport glukózy do buňky buněčná membrána ATP IRS cAMP kinázy Protein- kináza B Transport glukózy do buňky Atypická protein- kináza C c
Vezikul obsahující GLUT4 Fyzická zátěž ATP cAMP kináza Transport glukózy do buňky při fyzické zátěži Vezikul obsahující GLUT4 odpovídající na zátěž c
Vezikul obsahující GLUT4 odpovídající na zátěž Fyzická zátěž Vezikul obsahující GLUT4 odpovídající na zátěž Vezikul obsahující GLUT4 odpovídající na inzulín c
!!!!!!! U NIDDM klesá množství GLUT4 v tukové tkáni !!!!!! c
IRS Transport glukózy do buňky buněčná membrána ATP IRS cAMP kinázy Protein- kináza B Transport glukózy do buňky Atypická protein- kináza C c
4x Normální účinek = 4x 4 receptory Množství inzulínu „x“ zesílí podnět 4-krát Množství inzulínu „x“ c
INZULÍNOVÁ REZISTENCE 4x 2x INZULÍNOVÁ REZISTENCE c
4x 2x 2x Snížená účinnost inzulínu c
4x 2x 2x 4x c
Inzulínová rezistence Snížená účinnost inzulínu 4x Hyperinzulinémie c
4x 4x c
4x normoinzulinémie 4x 4x 4x hyperinzulinémie c
NORMÁLNÍ! Ale jaká je glykémie? c
Trénink snižuje klidovou produkci inzulínu, ale u trénovaných osob je pokles inzulínu v průběhu zatížení menší než u osob netrénovaných c
Langerhansovy ostrůvky pankreatu - glukagon Regulace 1. Inhibice hyperglykémií, stimulace hypoglykémií (opak inzulínu), 2. Inhibice sacharidy a tuky v potravě, inzulínem a somatostatinem 3. Stimulace adrenalinem (stres), kortizolem, střevními hormony, aminokyselinami z potravy a vagem Účinek Glykogenolytický, glukoneogenetický, lipolytický a ketogenní (stimulace adenylcyklázy a tvorba cAMP) c
c
Glukagon u trénovaných osob stoupá v průběhu zátěže méně než u osob netrénovaných
glukagon inzulín glykémie c
Langerhansovy ostrůvky pankreatu - somatostatin inhibuje sekreci inzulínu a glukagonu přímo v Langerhansových ostrůvcích („šetří“ A a B buňky) c
Diabetes mellitus Léčení: Vysoká glykémie Překročení ledvinového „prahu“ sacharidů = velká exkrece cukrů ledvinami (glykosurie) Vzestup osmotického tlaku moči = redukce zpětné sekrece vody = zvýšení objemu moči (polyurie) = žízeň (polydipsie) Léčení: Inzulín Dieta Pohyb c
Vysoká inzulinémie (např. po aplikaci velké dávky inzulínu) vede k hypoglykémii Důsledkem je nedostatek glukózy v mozkových buňkách = desorientace, později hypoglykemické koma c
Glukagon Nedostatek se nevyskytuje Nadbytek = slabý diabetes (jako nedostatek inzulínu), je často spojen se stresem, chronickým onemocněním jater a ledvin. Doprovází často diabetes mellitus (zesiluje jeho příznaky) c