Обмен аминокислот и белков

Инсулин увеличивает поглощение большинства аминокислот мышцей. Этот эффект отражает сочетанное стимулирующее действие на транспортные механизмы и синтез белка и тормозящее дейст­вие на катаболизм белка в мышце [63]. Инфузия физиологических количеств инсулина в плечевую артерию человека приводит к уменьшению выхода аминокислот из глубоких тканей предплечья. Этот эффект особенно выражен в отношении аминокислот с раз­ветвленной цепью: лейцина и изолейцина, а также тирозина в фенилаланина. Влияние инсулина на обмен аминокислот в мыш­це, вероятно, лежит в основе его способности снижать уровень аминокислот в системной циркуляции. В отсутствие нужных ко­личеств инсулина, например у больных диабетом с кетоацидозом наблюдают повышенное содержание в плазме валина, лейцина и изолейцина. Кроме того, в отсутствие адекватных количеств-инсулина снижается поглощение этих аминокислот мышцами пос­ле приема белковой пищи [24, 63]. Таким образом, стимулирую­щий эффект принятого с пищей белка на секрецию инсулина способствует поглощению и анаболической утилизации составля­ющих этот белок аминокислот.

Помимо влияния на синтез белка общий анаболический эф­фект инсулина определяется его способностью тормозить катабо­лизм белка. Инсулин угнетает также окисление аминокислот с разветвленной цепью в мышечной ткани, которое ускоряется при диабете. Таким образом, инсулин увеличивает белковые запасы организма, по меньшей мере, с помощью следующих механизмов 1) увеличивая поглощение аминокислот тканями; 2) стимулируя; синтез белка; 3) тормозя распад белка; 4) снижая окисление-аминокислот.

Обмен жиров

Повышение уровня инсулина в плазме стимулирует синтез жирных кислот в печени. Это действие складывается из нескольких эффектов инсулина: I) увеличение потока субстратов по пу­ти гликолиза в цикл ТКК повышает уровень цитрата и изоцитрата, стимулирующих липосинтетические пути, особенно активность ацетил-СоА-карбоксилазы; 2) уменьшение доставки СЖК снима­ет тормозное действие их на этот фермент; 3) поскольку инсулин стимулирует утилизацию глюкозы по пентозному пути. увеличи­вается количество восстановленного НАДФ, который служит необ­ходимым донором водорода для многих стадий синтеза жирных кислот; 4) инсулин может оказывать непосредственное стимули­рующее действие на ацетил-СоА-карбоксилазу. Общая способность инсулина стимулировать синтез жирных кислот подчеркивается тем обстоятельством, что у человека липогенез происходит глав­ным образом в печени, а не в жировой ткани. Жирные кислоты, синтезированные в печени, транспортируются затем (в составе

ЛПОНП) в жировую ткань, где они накапливаются в виде три­глицеридов (см. рис. 10—6).

Инсулин ускоряет поглощение жировой тканью циркулирую­щих в крови триглицеридов, образующихся из экзогенных или эндогенных источников, стимулируя липопротеиновую липазу. Кроме того, инсулин является мощным ингибитором гормончув­ствительной липазы в жировых клетках, которая катализирует гидролиз накопленных триглицеридов и высвобождение жирных кислот. Это антилиполитическое действие инсулин оказывает в концентрациях, которые ниже необходимых для влияния на транспорт глюкозы. Кроме того, большая часть глюкозы, поглощаемой жировыми клетками под влиянием инсулина, использу­ется на образование a-глицерофосфата, необходимого для эстери­фикации жирных кислот с синтезом триглицеридов. На синтез жирных кислот in situ расходуется меньшая часть глюкозы, по­глощаемой жировой тканью под влиянием инсулина. «Чистым» результатом антилиполитического, стимулирующего синтез жира и глицерогенного эффектов инсулина является увеличение общего запаса жира в организме.

Помимо своего действия на метаболизм жирных кислот, ин­сулин оказывает выраженное действие на снижение уровня ке­тоновых тел в крови. Образование и накопление кетокислот (бета-оксибутирата и ацетоацетата) является следствием трех раз­ных метаболических процессов: 1) доставки жирных кислот из жировой ткани; 2) окисления в печени СЖК до ацетил-СоА, превращающегося в кетоновые тела (кетогенная способность); 3) снижения утилизации кетоновых тел периферическими тканями. Как уже отмечалось, инсулин — мощный антилиполитический гормон. Кроме того, он снижает способность печени окислять жирные кислоты независимо от их количества. Это антикетогенное действие инсулина тесно связано, во-первых, с его регули­рующим влиянием на уровень карнитина в печени и, во-вторых, его стимулирующим влиянием на синтез жирных кислот [15]. Окисление жирных кислот в печени усиливается при повышении уровня карнитина, необходимого для переноса жирных кислот через митохондриальную мембрану (с помощью ацилкарнитинтрансферазы) к месту локализации ферментов b-окисления (см. рис. 10—8).

Однако карнитинтрансфераза угнетается малонил-СоА — пер­вым промежуточным продуктом в процессе синтеза жирных кислот из ацетил-СоА. Эффект инсулина заключается в снижении уровня в печени карнитина с одновременным увеличе­нием (в силу стимуляции синтеза жира) уровня малонил-СоА. Конечным результатом служит уменьшение кетогенной способно­сти печени.

Эти эффекты инсулина на мобилизацию и окисление жира сопровождаются его влиянием на утилизацию кетоновых тел. В присутствии инсулина поглощение и окисление кетокислот мышечной тканью ускоряется [64].

Разнообразные влияния инсулина на метаболизм энергетиче­ских веществ в организме усиливают друг друга (см. табл. 10—4). Так, торможение глюконеогенеза сберегает аминокислоты для синтеза белка. Подобно этому угнетение липолиза снижает уро­вень ацетил-СоА, необходимого для стимуляции ферментов глю­конеогенеза. Повышение синтеза жира увеличивает содержание малонил-СоА, который препятствует окислению жирных кислот. Окисление жирных кислот тормозится, кроме того, и антилипо­литическим действием инсулина.

Обмен калия и натрия

Введение инсулина извне или стимуляция секреции эндогенного Инсулина приводит к снижению уровня калия в сыворотке. Этот гипокалиемический эффект инсулина является следствием стиму­ляции поглощения калия мышечной и печеночной тканью, что может происходить независимо от изменений метаболизма глю­козы. Регуляторная роль инсулина в обмене калия наглядно про­является изменениями концентрации калия в сыворотке, сопро­вождающими снижение исходного уровня инсулина. При 50% снижении уровня инсулина натощак, вызываемом введением со­матостатина, концентрация калия в сыворотке увеличивается на 0,5—1,0 мэкв/л [65]. Гиперкалиемический эффект инсулинопении не является следствием изменения обмена калия в почках. Чув­ствительность гомеостаза калия в организме к небольшим коле­баниям секреции инсулина может отчасти объяснять наклонность у больных диабетом к развитию гиперкалиемии в отсутствие уре­мии или ацидоза [66].

Инсулин влияет и на обмен натрия, хотя этот эффект (в от­личие от влияния на калиевый гомеостаз) является следствием изменения секреции катиона в почках. На фоне физиологического повышения уровня инсулина в плазме экскреция натрия с мочой уменьшается в отсутствие изменений скорости клубочковой фильтрации и экскреции альдостерона. Наоборот, угнетение ис­ходной секреции инсулина соматостатином сопровождается 50% увеличением экскреции натрия с мочой [65]. Антинатрийурети­ческий эффект инсулина может лежать в основе отеков, которые иногда появляются у больных диабетом с гипергликемией, при нормализации уровня глюкозы в крови с помощью инсулиноте­рапии. Подобно этому отеки, наблюдаемые при восстановлении питания у голодающих или недоедающих лиц, а также диурез, сопровождающий голодание, отчасти могут быть опосредованы изменением секреции инсулина.