REGLAREA GLICEMIEIDatorita disponibilitatii sale (prezenta practic in toate alimentele de origine vegetala), precum si proprietatilor sale (molecula simpla, difuzibilitate mare, ardere aproape completa, cu deseuri usoreliminabile), glucoza reprezinta principalul material nutritiv al celulelor animale. Viata si activitatea acestora sunt dependente de prezenta ei permanenta, in concentratie constanta, in lichidele organismului. Aceasta "constanta" traduce de fapt echilibrul dinamic intre aport (exogen si endogen) si utilizarea periferica, continua si variabila in raport cu activitatea, fenomen atat de important incat a impus perfectarea unui mecanism de reglare extrem de eficace in combaterea atat a cresterilor, cat a scaderilor glicemiei. El implica doua sisteme, care actioneaza paralel: a) autoreglarea fizico-chimica si b) reglarea hormonala a glicemiei. a) Autoreglarea fizico-chimica a glicemiei are ca substrat functia metabolica complexa a ficatului, care trimite in circulatie cantitatea de glucoza necesara asigurarii unui nivel constant al glicemiei, indispensabil activitatii metabolice periferice. Originea acestei glucoze trimise in circulatie poate fi multipla: exogena(alimentara) sau endogena, pornind din desfacerea glicogenului(forma de depozitare a glucozei) sau neoformarea ei din proteine si lipide. Long si colab., cu ajutorul glucozei marcate, aprecieaza ca productia endogena de glucoza a uni subiect din post este de 132mg/min., aceasta fiind mai mica daca concomitent se aplica o perfuzie cu glucoza i.v. Controlul fizico-chimic al glicemiei are la baza un ciclu de reactii. Introducerea in sistem a unui supliment digestiv de glucoza produce o sinteza crescuta de glicogen, care va "absorbi" acest supliment, mentinand glicemia in limite normale. Invers, o utilizare crescuta de gucoza va fi compensata accelerand sensul invers al reactiilor prin depolimerizarea glicogenului. Acest punct de vedere este sustinut de variatiile glicogenului hepatic in functie de starea nutritionala a individului: fata de valorile normale de glicogen, reprezentate de aproximativ 3% din greutatea sa, dupa inanitia prelungita cantitatea de

glicogen scade la 1 g% (restul a fost mobilizat in vederea mentinerii unei glicemii normale); dimpotriva, dupa o alimentatie bogata in glucide, valorile glicogenului hepatic cresc pana la 1015% din greutatea proaspata. Importanta autoreglarii chimice nu poate fi neglijata. Pe animalul pancreatectomizat si hipofizectomizat ("animalul Houssay"), in conditii bazale si respectand un anumit regim alimentar, ea poate asigura valori relativ constante ale glicemiei. Rolul central al ficatului in aceasta autoreglare a fost demonstrat initial de Claude Bernard, care a aratat ca: a) cantitatea de glucoza care paraseste ficatul este mai mare decat aceea din sangele portal (cand bineinteles nu exista absorbtie intestinala); b) inlaturarea glucozei din ficat printr-o "spalare" cu ajutorul unei perfuzii cu apa rece este urmata, dupa cateva ore, de reaparitia ei. Datele lui Claude Bernard au fost confirmate stralucit de Mann si Magath (1924), care cu ajutorul unei fistule Eck inversate, au reusit un studiu atent al tulburarilor metabolice consecutive hepatectomiei totale. Dupa inlaturarea ficatului, autorii observa o scadere a glicemiei, in prima ora mai lent, apoi mai rapid, astfel ca dupa 4-5 ore glicemia ajunge la 0,40g/l, fiind insotite de crize convulsive si moarte, in general dupa 2 ore. Accidentel convulsive pot fi prevenite prin administrarea de glucoza, permitand o supravietuire de inca 24 ore, dupa care moartea survine brutal, prin intoxicatie, datorita suprimarii cerorlalte functii ale ficatului. Aceste date arata importanta majora a ficatului in autoreglarea glicemiei, care , dupa opinia lui De Duve, nu necesita pentru a se produce nici o interventie neurohormonala. Un alt mecanism de mentinere constanta a glicemiei, actionand conform legilor fizice ale osmozei, independent de reglarea hormonala, a fost considerat schimbul rapid dintre glucoza intravasculara si cea din lichidele interstitiale. Trebuie avut insa in vedere faptul ca, desi "spatiul lacunar" reprezinta un sector de aproximativ 3 ori mai mare decat cel intravascular, intreaga cantitate de glucoza aflata aici (mai putin de 15 g) nu poate acoperi decat o mica parte din consumul periferic in perioada unei utilizari crescute.

b) Reglarea hormonala a glicemiei. In reglarea glicemiei intervini numerosi hormoni, dintre care unul singur insulina are efect hipoglicemiant, restul avand o actiune antagonista, hiperglicemianta. Dintre acestia mentionam: glucagonul, hormonul somatotrop hipofizar, ACTH si hormonii glucocorticosteroizi, hormonii tiroidieni si adrenalina (toate aceste mecanisme au fost expuse la capitolul referitor la insulina).

II.1.1.1. InsulinaInsulina este hormonul ce domin etapa anabolic a metabolismului. Este principalul hormon cu aciune hipoglicemiant, favoriznd n perioadele de alimentare depozitarea excesului caloric sub form de lipide, glucide i proteine. Insulina este incriminata n aciuni mitogene specifice factorilor de cretere, influeneaz creterea fetal, regenerarea esuturilor, etc. Structura Este o protein mic cu 51 resturi aminoacidice. Este format din dou lanuri polipeptidice, unite prin puni disulfurice: lanul A, format din 21 aminoacizi lanul B, format din 30 aminoacizi. Cele dou lanuri sunt legate prin puni disulfurice (A7-B7 i A2o-B 19), o a treia punte disulfuric leag restul Cys-A6 cu Cys-An. Diferenele cele mai mici sunt ntre insulina uman i cea de porc. n prezena ionilor de Zn2+ insulina formeaz agregate (dimeri, tetrameri, hexameri). n pancreas insulina este sub form de hexamer. Biosinteza Insulina este sintetizat de ctre celulele B sub forma unui precursor reprezentat de un lan polipeptidic pre-pro-insulin (109 aminoacizi). Aceast etap are loc n ribozomi. Ulterior la nivelul reticulului endoplasmatic are loc ndeprtarea peptidului semnal (23 de aminoacizi) numit pre" de la captul N-terminal. Apoi n aparatul Golgi este ndeprtat peptidul de legtur C (31 aminoacizi) numit "pro" precum i dou dipeptide de la nivelul jonciunii peptidului C cu cele 2 catene A i respectiv B.

Fig. 2.10. Transformarea pre-pro-insulinei n insulina Complexitatea structural a proinsulinei este necesar stabilirii corecte a punilor disulfurice din insulina. Insulina, peptidul C i o cantitate mic de proinsulin sunt ncorporate n granulele secretorii i sunt eliberate mpreun n circulaie.

Reglarea secreiei Principalul factor reglator al secreiei de insulina este glicemia., n mod normal, glicemia, este de 80-1 lOmg/dl.

Secreia de insulina este influenat de o serie de factori, unii activnd secreia, iar alii inhibndo. Factorii mai importani care activeaz secreia de insulina sunt: - prezena aminoacizilor, n special arginina, lizina i leucina - creterea glicemiei, rspunsul maxim n ceea ce privete eliberarea de insulina se obine la o glicemic de 300-500 mg/dl - prezena altor monozaharide ca manoz, fructoz - GIP (gastric inhibitory polypeptid), polipeptid eliberat de mucoasa duodenal i jejunal la ingestia de glucoza. Prin aceasta se explic faptul c glucoza administrat oral induce secreia de insulina mai puternic dect glucoza administrat intravenos. Inhibitorii secreiei de insulina sunt: - somatostatina, produs de celulele D pancreatice, prin aciune paracrin - adrenalina prin oc-receptori Metabolizarea Timpul de njumtire al insulinei este de 3-5 minute, dup care este inactivat n ficat prin dou mecanisme: - desfacerea punilor disulfurice interlan printr-o reacie de schimb cu glutationul, enzima reaciei fiind glutation-insulin transhidrogenaza: 4 GSH + insulina - -^2 GSSG + lanul A + lanul B - hidroliza n prezena unei proteaze specifice. Mecanisme de aciune Insulina este un hormon important ce controleaz procesele fundamentale de stocare i mobilizare a rezervelor energetice. Nu exist un anumit esut int, specific pentru insulina. Toate celulele au receptori pentru insulina (5xl03 - 20xl03 ). Distribuia ubicuitar a receptorilor insulinei i efectele celulare foarte variate nu permit o explicare unitar a acestor aciuni, de aceea s-au adoptat mai multe modele privind mecanismul de aciune al insulinei: Insulina determin activarea unui sistem efector intracelular i formarea de mesageri secunzi. Mai muli mesageri secunzi au fost suspectai ca fiind mesageri intracelulari, independent de o protein G, prin activarea, printr-un mecanism nc neelucidat, a unei fosfolipaze C. Substratul acestei enzime este un glicozil-fosfatidil inozitol. Sub

aciunea fosfolipazei C se formeaz diacilglicerolul i glicozilfosfoinozitol din care ulterior se formeaz inozitol-1 -fosfat i glucozamin. Mesagerii formai activeaz o fosfoproteinfosfataza, enzim ce determin defosforilarea unor proteine. Multe din efectele metabolice ale insulinei sunt antagonice cu cele promovate de AMPc. Insulina scade coninutul intracelular de AMPc prin inhibarea adenilat ciclazei sau stimularea unei fosfodiesteraze, crete coninutul de GMPc. 2) Activitatea protein kinazic-tirozin specific a receptorului su activat determin fosforilarea a cte dou resturi de tirozin din domeniul catalitic al subunitilor p. Domeniul kinazic activat al receptorului iniiaz o cascad de fosforilri i defosforilri care determin inducia sau represia sintezei unor proteine reglatoare. Aceste proteine exprim efectele celulare specifice insulinei. 3) Insulina determin prin endocitoz-exocitoz redistribuirea unor proteine ntre membrana plasmatic i citoplasm, proteine ce faciliteaz transportul substanelor nutritive n celul. Exemple n acest sens suntproteina transportoare a glucozei, cea pentru aminoacizi, receptorul LDL (lipoproteine cu densitate mic), etc. Efectele insulinei, pot fi grupate n: efecte asupra metabolismului glucidic, lipidic i proteic efecte asupra permeabilitii membranelor celulare efecte de cretere: proliferarea i diviziunea celular, diferenierea celular, regenerarea (repararea) celular. a) Efectele insulinei asupra metabolismului glucidic Una din modalitile prin care insulina acioneaz ca hormon bipoglicemiant este favorizarea ptrunderii glucozei din snge n esuturi (numite insulino-dependente). Asfel insulina mediaz transportul transmembranar de glucoza n esutul adipos, esutul muscular i altele. Acest efect este realizat prin redistribuirea proteinei transportoare de gluco/ di veziculele intracelulare pe suprafaa celulei (fig. 2.11).

ig.2.11. Translocarea transportorului de glucoza de ctre insulina (pentru esuturile insulino-dependente

Exist i esuturi insulino-independente, care pot capta glucoza din sange fr prezena insulinei, acestea sunt: creierul, eritrocitele, cristalinul, rinichiul celulele p-pancreatice, etc. Insulina, indirect, favorizeaz influxul de glucoza n hepatocite. In aceste celule transportorul pentru glucoza funcioneaz ca o poart dependent numai de gradienrul de concentraie a glucozei ntre spaiul extracelular i cel intracelular. n hepatocite insulina induce sinteza de glucokinaz. Fosforilarea rapid a glucozei n hepatocite determin influxul de glucoza n ficat i depozitarea ei ca glicogen sau convertirea n acizi grai. Acizii grai ncorporai n triacilgliceroli, sunt exportai ca VLDL (lipoproteine cu densitate foarte mic) n esutul adipos. In ficat, insulina reprim aciunea fosfoenolpiruvat carboxikinazei,. enzim determinant de vitez n gluconeogenez. Insulina favorizeaz toate cile de utilizare a glucozei n muchi, ficat, esut adipos.In esutul adipos glucoza furnizeaz glicerolfosfat ce este utilizat ca precursor n biosinteza triacilglicerolilor. b) Efectele insulinei asupra metabolismului lipidic

In general pe metabolismul lipidic insulina exercit aciuni antilipolitice i lipogenetice. Insulina faciliteaz influxul de glucoza n adipocite precum i transformarea glucozei n glicerolfosfat. Se activeaz lipoproteinlipaza care hidrolizeaz triacilglicerolii transportai n VLDL sau chilomicroni. Este inhibat lipaza hormon sensibil. Insulina are aciune anticetogenic (scade producia de acid acetoacetic i acid -hidroxibutiric) c) Efectele insulinei asupra metabolismului proteinelor Pe metabolismul proteic insulina faciliteaz transportul aminoacizilor cu radical neutru n muchi i sinteza proteic. Insulina influeneaz sinteza unor proteine specifice, intervenind la nivelul transcrierii genelor. d) Efectele insulinei ca factor de cretere Insulina stimuleaz proliferarea unor tipuri celulare, acionnd ca factor de cretere. Att insulina ct i receptorul su prezint analogie structural cu IGF (I i II, insuline-like growth factors). RecepTORUL insulinic prezint activitate proteinkinazic, asemntor altor receptori ai factorilor mitogeni. II.1.1.2 Glucagonul Hormonul este sintetizat n celulele A pancreatice. Are aciune antagonic insulinei, fiind hiperglicemiant. Asemntor insulinei se sintetizeaz dintr-un precursor pre-pro-glucagon. Timpul de njumtire al glucagonului este de 5 minute. Este degradat n ficat. Factorul reglator al secreiei este glicemia. Secreia de glucagon este stimulat de aminoacizi i agoniti P-adrenergici. Factorii care inhib secreia de glucagon sunt glucoza i somatostatina. Glucagonul acioneaz n celulele int crescnd concentraia de AMPc intracelular. Aciunile metabolice ale glucagonului sunt opuse insulinei. Pe metabolismul glucidic este stimulat glicogenoliza i gluconeogeneza. Gluconeogeneza hepatic este stimulat prin activarea enzimelor cheie ale gluconeogenezei: fosfoenolpiruvat carboxikinaza, fructozo 1,6 bisfosfataza i glucozo 6-fosfataza. Ritmul glicolizei se micoreaz prin conversia enzimelor glicolitice n forme inactive.

Pe metabolismul lipidic este stimulat lipoliza prin activarea lipazei hormon-sensibile. n hepatocit metabolismul lipidic este trecut pe poxidarea acizilor grai i cetogenez. Principalul stimul pentru glucagon este hipoglicemia. In diabet i inaniie nivelul glucagonului este crescut, iar cel al insulinei este sczut. Aciunii hipoglicemiante a insulinei i se opune aciunea mai multor hormoni (adrenalin, cortisol, hormonul somatotrop). Exist astfel un mecanism defensiv foarte bine pus la punct pentru c hipoglicemia este letal (afecteaz creierul). n muchi metabolismul glucidic nu este influenat de glucagon.