08_Energiestoffwechsel

Nahrungsüberschuss: Insulingesteuerte Vorgänge

• Lipide und Glucose gelangen ins Blut, wenn sie nicht verbraucht werden, wird Glucose in Form von Glycogen in der Leber gespeichert und Triglyceride in Form von Fettgewebe

Hunger: Glucagon

• Glucose wird aus den Glycogenspeichern freigesetzt

• Energiereserven in Form von Fetten setzten Fettsäuren frei, die in Ketonkörper umgesetzt werden, Ketonkörper werden verbruacht

• Hypoglycämie: Steigerung der Produktion von Adrenalin, Cortisol und Glucagon

• Hyperglycämie: Steigerung der Insulinproduktion

• Glucagon = Peptidhormon

• gebildet von einem Gen, was für verschiedene Hormone codiert

  • Proglucagon muss durch Proteasen (Prohormon-Konvertasen, Psck) dann so gespalten werden, dass das benötigte Endoprodukt entsteht

  • unterschiedliche Prohormon-Convertasen in unterschielichen Geweben —> Unterschiedliche Hormone aus Proglucagon

• Psck 2 dominant —> Glucagon (Alpha-Zellen Pankreas)

• Psck 1/3 dominant —> GLP-1 (Gehirn und Darm)

• Aktivierung der Adenylatcyclase —> Aktivierung PKA

• Aktivierung der Triglyceridlipase (Lipolyse)

• Freisetzung von Fettsäuren aus Triglyceride

—> Abbau von Fetten im Fettgewebe durch Glucagon über G-Protein-Adenylatcyclase cAMP-Weg

• Aktivierung der Adenylatcyclase

• Stimmulierung des Glycogenabbaus und Freisetzung der Glucose

• G-Protein-Adenylastcyclase-cAPM-Weg

• Aktivierung der Adenylatcyclase

• Hemmung der Glycogensynthese

  • Inaktivierung der Glycosesynthase durch Phosphorylierung

• Regulation anderer Stoffwechselwege, um die Produktion von Glucose zu ermöglichen

• EIngeschleusten Glycogene-Aminosäuren dienen der Regeneration von Pyruvat oder Oxalacetat über Citratcyclus

• Glycolyser verläuft rückwärts

• Fructose-2,6-Phosphatase als Schlüsselenzym

• Glycolyse wird gehemmt, indem die Phosphofructoskinase gehemmt wird

• Alle Wege hin zu Glucose werden gefördert

—> Physiologische Ketose

Proteinreiche Malzeit:

• Insulinkonzentration und Glucagon geht hoch

Kohlenhydratreiche Malzeit:

• Insulin wird hochreguliert, Glucagon runter

Insulin-Sekretion

• Insulin wird in ß-Zellen synthetisiert und in Vesikeln gespeichert

  • Dosisabhängige Insulin-Freisetzung

1. Translokation und Abspaltung des Signalpeptids

2. Proteinfaltung

3. Transport in den Golgi Apparat

4. Bildung sekretorischer Vesikel

5. Abspaltung des C-Peptids mit Carboxypeptidase E

6. Sekretion von Insulin und C Peptid

C-Peptid Nachweis zur Beurteilung der körpereigenen Restsekretion bei Diabetikern: C-Peptid und Insulin liegen in den Vesikeln im äquimolaren Verhältnis vor

• Glc wird über GluT-2 in die Zelle aufgenommen

  • Insulinunabhängiger Glucosetransporter

• Beim Abbau der Glc entsteht ATP, dieses blockiert ATP-regulierte K-Kanäle

• Durch die resultierende Depolarisation öffnen sich spannungsabhängige Ca-Kanäle

• Anstieg von Ca in der Zelle führt zur Insulinausschüttung

• Gastrointestinale Hormone, wie Gastrin, Sekretin und Enteroglucagon stimulieren die Insulinausschüttung

Bei geringen Glycosekonzentrationen erfolgt die Membran-Depolarisation ohne Schließung des K-Kanals

• Alanin und Glycin > Na-Ionen-Symport

• Arginin+ > pos. Ladung bei physiologischem pH

• Glucose-Konzentration nicht ausreichend für die Blockade des Kalium-Kanals

• Alanin und Glycin und können über Na-Symporter in Zelle gelangen und Arginin über eigenen Transporter

  • Zusätzliche Positive Ladungen gleichen Hyperpolarisation der offenen K-Kanäle aus

  • Membranpotential sinkt —> Aktionspotentiale können ausgelöst werden —> Ca-Kanäle öffnen sich

  • Insulingefüllte Vesikel werden ausgeschüttet (geringere Insulinausschüttung)

    
    

• Zink in den Vesikeln sorgt für die Ausbildung der Hexamerstruktur von Insulin

  —> Platzsparend

• Bei Insulinfreisetzung sink Zink-Konzentration und Insulinmoleküle werden frei zu Monomeren

PI3K-Weg

• Glycolyse ↑; Gluconeogenese ↓

• Lipolyse und Glycogenolyse ↓

• Glycogensynthese ↑

• Glucoseaufnahme ↑

• Lipogenese ↑

Map-Kinase-Signalweg:

• Gene anstellen, die zur Differenzierung der Proliferation beitragen

—> Alle Aufabuenden Signalwege aktiviert

• Insulin wirkt fördernd auf den Einabu von Glucosetransportern in die Membran von Adipozyten

  —> Glucose kann aufgenommen werden

• Bildung von Fettsäuren über Acetyl-CoA und Bildung von Glycerin-3-Phosphat

• An Acetyl-Coa gebundene Fettsäuren werden an Glycerin gebunden und bilden Triglyceride

• Fettsäuren können auch durch Fettsäuretransporter aufgenommen werden

• Über SRF und Elk1, die Transkriptionsfaktor bilden

• Über Map-Kinase Weg

• Insulin fördert die Bildung von Energiespeichern durch Aufnahme von Substraten in Muskel-, Leber- und Fettgewebszellen

• Glucagon fördert die Bereitstellung von Energie durch Abbau der Speicher

• sind Hormone, die von endokrinen Zellen des Darm als Reaktion auf Nahrungsaufnahme sezerniert werden

• beeinflussen die Glucose-Homöostase über mehrere Mechanismen

  • u.a. sind diese eine glucoseabhängige Insulin-Sekretion, eine postprandiale Glucagon-Suppression und eine Verlangsamung der Magenentleerung

—> GLP-1 ist ein Inkretin

• Glucoseanstieg ist bei intravenöser und bei peroraler Verabreichung gleich

• wird deutlich mehr Plasmainsulin freigesetzt bei bei einer peroralen Verabreichung der Glucose

  —> Inkretin-Effekt

• L-Zellen im Illeum setzten GLP-1 frei

• K-Zellen im Jejunum setzten GIP frei

• DDP-4 Hemmer hemmen den Abbau der Inkretine

• GLP-1 stimuliert erhöhte Insulinfreusetzung und verringert Glucagonfreisetzung

• Erhöhte Glucoseaufnahme im Muskel und verringerte Glucoseproduktion in Leber

• Insulin —> Pankreas

• Leptin —> Adipozyten

• Ghrelin —> Magen

• Ghrelin wird bei Hunger ausgeschüttet und fördert den Appetit

  • fördert die Appetitsteigernden Peptide und reguliert das Appetitzügelnde Peptid runter

  • Nahrungsaufnahme blockiert Ghrelin

• Leptinwirkung fördert Appetitzügelnde Peptide und hemmt Appetitsteigernden

• Das Fettgewebe sezerniert Adipokine die den Energiestoffwechsel und die Insulinempfindlichkeit beeinflussen

• Adiponektin führt zu einer Insulinsensitivierung in Geweben:

  • wird bei Adipositas vermindert sezerniert

  • Insulin, TNF-a, IL-6, Katecholamine, Glucocorticoide und Ghrelin vermindern die Sekretion

  • Medikamente wie TZDs erhöhen die Sekretion

IL-6 führt zu einer Insulinresistenz in Geweben:

• wird bei Adipositas vermehrt sezerniert

• Insulin, TNF-a, IL-6, Katecholamine und Wachstumshormone stimulieren die Sekretion

• Insulinausschüttung wird vom Körper nicht mehr wahrgenommen —> Insulinempfindlichkeit im Gewebe geringer

• Körper denkt er hat keine Glucose

• Bei Glucagon herscht weiter vor und Energiereserven werden abgebaut

  • Zusätzliche Glucoseproduktion in der Leber —> Glucosespitzen —> wird über Niere entsorgt

  • Freisetzung von Fettsäuren aus dem Fettgewebe —> Ketonkörper wird gebildet

  • Ketonkörper werden vom Herz und Muskel verbraucht

  • Ketonkörper werden auch durch Niere entsort

• Glucosetoleranzstörung in der Schwangerschaft

  • bei ENtgleisung des Systems

• durch antiinsulinäre Wirkung der Schwangerschaftshormone kommt es zur Insulinresistenz

  —> Glucose zur Versorgung des Foetus

Plazentalactogen-Wirkung:

• Insulinempfindlichkeit der Gewebe in der Schwangerschaft ist um bis zu 70% herabgesetzt

• hohe Blutzuckerspiegel erleichtern die Glukose Aufnahme des Feten