Сайт издательства «Медиа Сфера»
содержит материалы, предназначенные исключительно для работников здравоохранения. Закрывая это сообщение, Вы подтверждаете, что являетесь дипломированным медицинским работником или студентом медицинского образовательного учреждения.

Гордюнина С.В.

ФГБУ "Научный центр акушерства, гинекологии и перинатологии им. В.И. Кулакова" Минздравсоцразвития России, Москва

Инсулинорезистентность и регуляция метаболизма

Авторы:

Гордюнина С.В.

Подробнее об авторах

Журнал: Проблемы эндокринологии. 2012;58(3): 31‑34

Просмотров: 658

Загрузок: 21

Как цитировать:

Гордюнина С.В. Инсулинорезистентность и регуляция метаболизма. Проблемы эндокринологии. 2012;58(3):31‑34.
Gordiunina SV. Insulin resistance in regulation of metabolism. Problemy Endokrinologii. 2012;58(3):31‑34. (In Russ.).

?>

По современным представлениям, инсулинорезистентность (ИР) — это снижение биологического ответа тканей на те или иные действия инсулина. Наиболее часто ИР понимают как ослабление сахарснижающего действия гормона [1, 2]. Различают физиологическую, метаболическую, эндокринную и неэндокринную ИР, которая может быть обусловлена как генетическими факторами, так и внешними причинами [1, 2]. Нарушения, приводящие к ИР, могут возникать на разных уровнях: пререцепторном, рецепторном и пострецепторном. Основной причиной ИР считают пострецепторные нарушения передачи инсулинового сигнала [1]. Для объяснения причины ИР предложена теория «экономного генотипа» [3]. Однако она не может объяснить возникновения ИР в физиологических условиях и вследствие внешних причин.

Развитие процессов жизнедеятельности в организме

Управление деятельностью организма при тех или иных состояниях осуществляется механизмами, регулирующими обмен веществ. Эти механизмы являются общими для всех видов деятельности организма. Важную роль в регуляции обмена веществ играют гормоны и ферменты [4, 5].

Организм представляет собой устойчиво неравновесную открытую термодинамическую систему, в основе существования которой лежат преобразования энергии в соответствии с законами термодинамики. Отличительной особенностью таких систем является их способность к саморегуляции и самоорганизации [4]. Основным энергетическим веществом в организме является АТФ, который непрерывно синтезируется и расходуется. Расходование АТФ контролируется уровнем его образования: чем больше заряд энергетической системы АТФ — АДФ — АМФ, тем больше скорость реакций, направленных на его расходование [5, 6].

Таким образом, жизнедеятельность — это проблема управления процессами синтеза и расходования АТФ в организме в соответствии с законами термодинамики. Однако если контроль расходования энергии более или менее изучен, то регуляция образования АТФ в организме остается не до конца понятной.

Пути образования энергии

Существуют два источника энергии: экзогенный (пищевые продукты) и эндогенный (собственные запасы питательных веществ). Основным является эндогенный способ [1], предполагающий существование механизмов высвобождения глюкозы, производных жиров и аминокислот из мест их депонирования. Главным участником этого механизма должен быть инсулин, который занимает ключевые позиции в регуляции обмена веществ. Он необходим для поддержания нормального энергообмена, роста, развития, пролиферации клеток, восстановления тканей, заживления ран, реализации эмоциональных и поведенческих актов, поддержания гомеостаза, осуществления адаптации и функционирования организма как единого целого [1, 2]. Его основная функция в организме состоит в обеспечении анаболических процессов в клетках пластическими и энергетическими веществами. Анаболические эффекты инсулина сводятся к накоплению и утилизации питательных веществ. Его антикатаболические свойства препятствуют распаду гликогена и жира. Инсулин является единственным гормоном, который тормозит катаболизм гликогена и жиров [1, 7].

В процессах образования АТФ используются последовательно углеводы, жиры и белки. Такая последовательность строго соблюдается в течение дня [7] и динамике процессов жизнедеятельности [6, 8] на протяжении всей жизни человека [9]. Обеспечить эту последовательность может инсулин, так как ткани обладают разной чувствительностью к нему. Наиболее чувствителен к антикатаболическому действию инсулина гликоген печени, несколько меньше — жировая ткань [10]. Данные о том, что для подавления липолиза на 50% требуется 10 мкЕД/мл инсулина, а для подавления продукции глюкозы печенью на 50% — 30 мкЕД/мл гормона [2], не противоречат этому, поскольку продукция глюкозы печенью складывается из гликогенолиза и глюконеогенеза. Анаболические эффекты инсулина на порядок меньше его антикатаболических свойств [2, 10]. При снижении одних действий инсулина на органы и ткани другие его эффекты могут сохраняться.

Строгое соблюдение последовательности использования веществ для образования энергии, возможно, отражает второй закон термодинамики. Этот закон говорит о возрастании энтропии (разупорядоченности) системы во времени ее существования. Белки имеют более сложное строение по сравнению с жирами и углеводами, поэтому при их катаболизме в системе организма возникает наибольшая дезорганизация.

Роль инсулинорезистентности в организме

Роль инсулина в контроле образования АТФ можно представить себе следующим образом (рис. 1).

Рисунок 1. Роль инсулинорезистентности в процессе синтеза АТФ из эндогенных носителей энергии.
 На рис. 1 видно, что для появления эндогенной глюкозы должны снизиться тормозящие влияния инсулина на синтез и распад гликогена, т.е. должна возникнуть ИР в печени. Появление производных жиров обусловлено ИР на уровне жировых депо. Эндогенные аминокислоты появляются при снижении анаболического действия инсулина на мышцы, т.е. при ИР в мышцах. Таким образом, возрастающая при активизации процессов жизнедеятельности ИР контролирует образование АТФ при эндогенном способе его продукции. В этом, по нашему мнению, состоит ее роль в организме. На основании фундаментальных положений биологии можно предположить, что существование ИР в организме вызвано необходимостью постоянной продукции энергии, которая осуществляется в основном эндогенным путем. При использовании пищевых веществ их запасы в организме не расходуются, т.е. надобности в возникновении ИР в печени, жировой ткани и мышцах не возникает. Большая часть пищевых веществ депонируется, а меньшая может использоваться в циклах биологического окисления и в пластических процессах [1, 10].

Механизмы инсулинорезистентности и их участие в процессах жизнедеятельности

На действия инсулина прямо или косвенно влияют практически все системы организма [1, 2]. Поэтому они также принимают участие в регуляции обмена веществ, т.е. являются механизмами ИР. Уровень ИР является тем интегральным показателем, на котором замыкаются существующие между системами многочисленные взаимосвязи.

Как видно из рис. 2,

Рисунок 2. Саморегуляция функциональной деятельности систем организма.
саморегуляцию системы организма осуществляет постепенно возрастающая ИР в динамике развития процессов. Она последовательно высвобождает из депо глюкозу, производные жиров и аминокислоты. Из этих веществ образуется неодинаковое количество АТФ. Энергетический заряд клеток определяет расходование АТФ, обеспечивая функции клеток (систем, органов, тканей), теплопродукцию, пластические процессы, и согласовывает деятельность всех систем организма. Это в свою очередь контролирует характер действия инсулина и стимуляцию или регрессию ИР. Насколько прост принцип саморегуляции обмена веществ и процессов синтеза и расходования энергии в организме, настолько сложны взаимосвязи в самой регуляции этих процессов [1, 2, 9, 11]. Многие из них остаются неизвестными. Эти взаимосвязи определяют не только высокую способность организма к адаптации, но и обусловливают побочные действия лекарств, которые выявляются в ходе их клинических испытаний.

Таким образом, можно предположить, что роль механизмов ИР в обеспечении деятельности организма состоит в регуляции обмена веществ и процессов образования и расходования энергии. Иначе говоря, расходование энергии через механизмы ИР контролирует образование АТФ. Поэтому к механизмам, которые регулируют обмен веществ, относятся не только гормоны и ферменты, но и все системы организма. Эти механизмы лежат в основе процессов жизнедеятельности, носят фундаментальный характер, поскольку отражают преобразования энергии в соответствии с законами термодинамики. Они универсально опосредуют любые экзогенные и эндогенные воздействия на организм, что объясняет существование полиэтиологичных заболеваний.

Общие закономерности функционирования механизмов ИР

Механизмы ИР могут функционировать эффективно и неэффективно. При эффективном способе в организме будут использоваться в основном углеводы и жиры для продукции АТФ. В этом случае дезорганизация в системе организма небольшая. Такой способ продукции энергии наблюдается во взрослом здоровом организме, который находится в состоянии покоя или обычной деятельности.

При неэффективном способе функционирования механизмов ИР для продукции АТФ эндогенным путем привлекаются белки, что дезорганизует систему значительно больше. При этом наблюдается снижение анаболического действия инсулина, сопровождаясь нарушением фосфорилирования глюкозы, снижением продукции энергии, ослаблением сахарснижающего эффекта инсулина, что приводит к метаболическим и функциональным нарушениям, которые наиболее полно проявляются развитием сахарного диабета 2-го типа (СД2) [1]. Так функционируют механизмы ИР при гипертонической болезни, старении, ожирении, беременности, эндокринной патологии и др. [1, 9, 12, 13].

Для уменьшения негативных последствий выраженной ИР в организме имеются механизмы компенсации. К ним относится повышение синтеза инсулина и контринсулярных гормонов [1, 6], которые, помимо своих специфических эффектов, обладают либо инсулиноподобным действием, либо стимулируют секрецию инсулина или повышают чувствительность к нему [9, 11, 14, 15]. Кроме гормонов, чувствительность к инсулину изменяют другие вещества, например онкогены и плацентарные белки [9, 16]. Еще одним механизмом компенсации ИР является аутокринная и паракринная регуляция метаболизма клеток [2, 9, 16]. Так, во время беременности функциональные и метаболические изменения в организме матери сходны с изменениями при СД2, но значительно менее выражены [8, 9, 12]. Включение компенсации позволяет неэффективный способ функционирования механизмов ИР перевести на другой уровень его работы, когда значительно возрастает продукция энергии в органе-мишени или в организме в целом, а аминокислоты, появляющиеся при катаболизме белка, используются не для синтеза энергии, а в пластических целях. Так функционируют механизмы ИР в фето-плацентарном комплексе, у новорожденного, подростка, во время физиологического сна, при мышечной активности, доброкачественных и злокачественных новообразованиях и др. [6, 9, 12, 17]. Таким способом реализуется другая отличительная особенность биологических систем: способность к самоорганизации [4].

Таким образом, можно считать, что деятельность организма строится по принципу изменения ИР. В здоровом взрослом организме, находящемся в состоянии покоя или обычной деятельности, ИР отсутствует и для ее нужд используется пища; однако при расходовании собственных запасов ИР всегда присутствует. Поэтому экзогенный путь образования АТФ, протекающий без участия ИР, может рассматриваться как один из механизмов ее компенсации. В периферических органах и тканях ИР может отсутствовать или возникать, непрерывно изменяясь, в зависимости от состояния механизмов компенсации, которое определяется многими факторами: возрастом, физической или умственной активностью, генетическими особенностями, экологией внешней среды, вредными привычками, наличием беременности или заболеваний, приемом лекарств и т.д.

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо с ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail