LUČENJE INZULINA I TJELESNA AKTIVNOST Piše: Andi EREGA

Objavljeno: 18.09.2013 Autor: admin

Naslov: Regulacija lučenja inzulina

Lučenje inzulina i tjelesna aktivnost

 

Andi Erega Ing. Med. Lab. dg.

Poglavlje 2.4; 28-29, Završni rad „Regulacija lučenja inzulina“, Fiziologija s patofiziologijom ZVU, Mentor: Doc. Dr. Sc. Vesna Lukinović-Škudar; Zagreb, rujan 12, 2013.

 

Najvažniji čimbenik u regulaciji lučenja inzulina je glukoza na koju otpada gotovo 90% unesene energije u organizam. Brzina lučenja inzulina povećava se razinom GUK-a9, ali i kao odgovor na druge podražaje. Tjelesna aktivnost povećava mišićnu osjetljivost na inzulin. Povećava se transport glukoze ali je on neovisan od inzulina. Za vrijeme tjelesne aktivnosti regulacija lučenja inzulina se prilagođava potrebama mišića koji intenzivno troše energetske supstrate. Tada se povećava prijenos glukoze putem GLUT 4 nosača u mišiće koji je potaknut drugim mehanizmima neovisno o inzulinu što je rezultat metaboličkih promjena u samim mišićima tijekom tjelesne aktivnosti. Povećan omjer ATP:ADP i aktivacija AMPK-a  igra ključnu ulogu u karatkoročnoj/intenzivnoj te dugoročnoj tjelesnoj aktivnosti. Stoga se lučenje inzulina smanjuje za vrijeme tjelesne aktivnosti, ali se smanjuje i potreba za inzulinom.

Ključne riječi: GLUT41; AMPK3; kratkoročni/dugoročni mišićni rad.

(1,3 Vidi objašnjenje).


        Tjelesna aktivnost je poseban primjer regulacije lučenja inzulina u fiziološkim uvjetima, jer mišićna aktivnost, osim što povećava apsorpciju inzulina u mišićno tkivo i lakše iskorištavanje glukoze posredovano inzulinom,  inducira i povećanje mišićne osjetljivosti na inzulin čak i neko vrijeme nakon prestanka mišićnog rada. Osjetljivost tkiva na inzulin je definirana koncentracijom inzulina koja je potrebna za ostvarivanje 50% maksimalnog učinka na transport glukoze.  Iako su mišići u mirovanju ovisni o inzulinu jer glukoza ulazi u mišićne stanice olakšanom difuzijom putem nosača GLUT-41, kontrakcija mišića tijekom aktivnog rada povećava transport glukoze u mišićne stanice neovisno o inzulinu. Povećanje inzulinske osjetljivosti posredovano je prijenosom većeg broja GLUT 4 transportera na površinu stanica. Ovaj fenomen, koji ima značajnu ulogu u brzoj akumulaciji glikogena nakon tjelesne aktivnosti, nije posredovan pojačavanjem inzulinskog signala, već je rezultat metaboličkih promjena u samim mišićima tijekom tjelesne aktivnosti. Mišići za vrijeme kontrakcije troše ATP2, pri čemu nastaje ADP iz kojeg se fosfatna skupina brzo prenosi na novi ADP pa nastaju ATP i AMP. Povećanje omjera AMP:ATP aktivira protein kinazu ovisnu o AMP (AMPK3), a istovremeno potiče sintezu i prijenos nosača GLUT-4  na membranu mišićne stanice.  Tijekom kratkotrajnog intenzivnog rada, AMPK uzrokuje povećanje ulaza glukoze u mišićnu stanicu, aktivaciju heksokinaze II4 i glikolizu5, što sve zajedno omogućuje bolje iskorištavanje glukoze i dobivanje energije. Tijekom dugotrajnog mišićnog rada AMPK prilagođava metabolizam mišićnih stanica oksidacijskim uvjetima tako što povećava prijenos i iskorištavanje masnih kiselina u mitohondrijima, broj i veličinu mitohondrija, prokrvljenost mišića (putem čimbenika angiogeneze6) Na razini cijelog organizma, dolazi do mobilizacije masti iz masnog tkiva i glukoneogeneze u jetrima, pa se glukoza i masne kiseline pojačano dopremaju u aktivne mišiće. Lijek metformin* koji se koristi za liječenje dijabetesa tipa 27, je poznati aktivator AMPK. Spoj AICAR** (5-aminomidazol-4-karboksamid-1-B-D-ribofuranosid ili acasesin) također pojačava aktivaciju AMPK, tako da obje tvari smanjuju potrebu perifernih tkiva za inzulinom i povećavaju osjetljivost tkiva na inzulin.

Pri mišićnoj aktivnosti gušterača je manje podražena na lučenje inzulina, iz nekoliko razloga: 1. dolazi do aktivacije simpatičkog sustava, što je posljedica potrebe za većim srčanim minutnim volumenom i arterijskim tlakom tijekom povećane aktivnosti mišića, a alfa- adrenergička stimulacija8 koči lučenje inzulina iz beta stanica, 2. smanjuje se potreba mišića koji rade za inzulinom zbog prethodno spomenute aktivacije AMPK i boljeg unosa glukoze u mišiće,  3. povećava se osjetljivost mišićnog tkiva na inzulin.

Napomena:

1GLUT4– nosač za glukozu koji se nalazi na površini masnih stanica i mišića. Unos glukoze u stanicu posredovan inzulinom.; 2ATP– procesom fosforilacije unutar mitohondrija na AMP(adenozin monofosfat) veže se dodatini fosfat te nastaje ADP (adenozin difosfat) na njega još jedan te nastaje treća bogata fosfatna veza ATP (adenozin trifosfat), unutarstanična energija.;                                                                                           3AMPK– (prema engl. 5′ adenosine monophosphate-activated protein kinase); enzim koji igra ključnu ulogu u reguliranju ravnoteže stanične energije. 4Heksokinaza II–  enzim koji fosforilira heksoze-sećere.; 5Glikoliza- enzim koji fosforilira glukozu na glukoza-6-fosfat.; 6Angiogeneza- neovaskularizacija proces stvranja krvnih žila u odraslih. *Metformin **AICAR- lijekovi za liječenje bolesnika s dijabetesom tipaII, modulatari metabolizma na POPISU ZABRANJENIH SREDSTAVA 2013.(HZTA). 7Diabetes Mellitus tip I- ovisan o inzulinu, tip II- neovisan o inzulinu.; 8Alfa-adrenergička stimulacija- živčani čimbenici, agonisti koji potiskuju lučenje inzulina.;  9GUK– glukoza u krvi.

 

 

 

 

 

 

 

U sportskoj fiziologiji povezanost između lučenja izulina i tjelesne aktivnosti predmet je intenzivnog interesa. Naime, povećan unos ugljikohidrata i česti obroci tijekom dana u velikoj mjeri povećavaju sekreciju inzulina. Kod večine sportaša neželjeni učinak može biti nakupljanje masnoga tkiva. Glavni  cilj profesionalnim sportašima je regulacija prehrane, vježbanja  i eventualno uzimanje tvari kojima će povećati osjetljivost mišićnih te istovremeno smanjiti osjetljivost masnih stanica na inzulin. Da bi se najvećoj mogućoj mjeri izbjegla lipogeneza, a opet snažno izvukla maksimalna korist anaboličkog djelovanja vlastitog inzulina stručnjaci su temeljem iskustva predložili određenu prehranu, koja se temelji da se prije podne konzumira svaka dva sata obrok od 30-50g proteina i 50-75g kompleksnih ugljikohidrata, a u kasnijim popodnevnim satima i navečer da se uzimaju obroci koji se sastoje od proteina i masnoća bogatih omega 3 masnim kiselinama (laneno,riblje ulje).Kod bolesnika s dijabetesom, preporučuje se stoga tjelesna aktivnost bez obzira na vrstu dijabetesa, uz pažljivu kontrolu koncentracije glukoze u krvi, osobito kod bolesnika s tipom 1 kada tjelesna aktivnost istovremeno s inzulinskom terapijom može uzrokovati hipoglikemiju.

 

 

 Literatura:

  1. Crnčević Orlić Ž. Pretilost i šećerna bolest. Specijalizirani medicinski dvomjesečnik. 124-127. Klinika za unutrašnje bolesti KBC-a Rijeka i Medicinskog fakulteta u Rijeci; 2009.
  2. Barrett JE. The endocrine pancreas. u: Boron W F, Boulpaep E L. (ur) Medical physiology. Updated ed. Philadelphia, Pensylvania, USA, Elsevier Sauders 2005, str. 1066-1086.  ,
  3. Fu Z, Gilbert E R, Liu D. Regulation of insulin synthesis and secretion and pancreatic beta-cell dysfunction in diabetes. Curr Diabetes Rev 2013; 9: 25-53
  4. Guyton A.C, Hall J E. (ur) Medicinska fiziologija. (prijevod  Taradi SK, Taradi M (ur) 12. izdanje. Zagreb, Medicinska naklada Zagreb 2012.
  5. Gerozissis K: Brain insulin, energy and glucose homeostasis: genes,environment and metabolic pathologies. EurJ Pharmacol  2008; 585: 38-39.
  6. Gerozissis K: Brain insulin and feeding: a bi-directional comunication. EurJ Pharmacol  2004; 490:59-61.
  7. Hollszy. OJ: Exercise-induced increase in muscle insulin sensitivity. J Appl Physiol  2005;  99: 338-343.
  8. Katzung B. G. i sur. Temeljna i klinička farmakologija. Trkulja V,Klarica M i Šalković-Petrišić M (ur) 11. izdanje. Zagreb, Medicinska naklada Zagreb Zagreb 2011.
  9. Murray R.K.,Bender A.D.,Botham M.K.,Kenelly J.P.,Rodwell W.V., Weil P.A. (2011), Harperova ilustrirana biokemija. Lovrić J. i Sertić J. Dvadeset osmo izdanje. 20: 165-173, 23: 197-198, 41: 425-427,438-442, 42: 450-454. Medicinska naklada Zagreb.
  10. Plum L, Belegardt FB, Bruning CJ: Control of insulin action in energy and glucose homeostasis. J Clin Investigation 2006; 116: 1716-1765.
  11. Woods CS: Pancreatic signals controlling food intake; insulin,glucagon and amylin. Phil Trans Soc 2006; 361: 1219-1225.