Điều hòa trao đổi Glucose - Đề 4

Đề tài 4: Điều hòa trao đổi Glucose I-Nguồn gốc của gluxit trong cơ thể và vai trò của nó, các loại hormone điều tiết đường máu. 1.Nguồn gốc ngoại sinh 2, Nguồn gốc nội sinh 3. Tiêu hóa và hấp thu chất đường 4, Các loại hormone điều tiết đường máu A, ACTH và glucocorticoid B, Thyroxin C, Insulin và Glucagon II-TUYẾNTUỴ 1-Giới thiệu 2-Vị trí tuyến tụy III-Insulin 1, Cấu tạo 2,Cơ chế sản xuất insulin 3,Tác dụng của insulin 4,Các kiểu hiệu ứng của insulin 4.1,Ảnh hưởng của insulin lên trao đổi Hydratcarbon 4.2,Ảnh hưởng của insulin lên mô mỡ 4.3,Ảnh hưởng insulin lên cơ 5,Mối quan hệ giữa hàm lượng insulin và glucagons lúc sau khi ăn và lúc đói IV-Thủy phân glycogen- Glucagon A,Thủy phân glycogen B, Glucagon 1, Cấu tạo 2,Hiện tượng tái tạo đường từ protein và lipit 3,Đích chính của Glucagon là gan, nơi nó thúc đẩy VI-ĐÁI THÁO ĐƯỜNG 1.Định nghĩa 2. Phân loại 3. Đặc điểm 4. Đái tháo đường thai kỳ I-Nguồn gốc của gluxit trong cơ thể và vai trò của nó, các loại hormone điều tiết đường máu. 1.Nguồn gốc ngoại sinh Đường hấp thụ từ ruột vào máu có 3 dạng:Glucose, fructose, galactose. Sau đó fructose và galactose viến đổi thành glucose và được chuyên chở trong máu đến các tế bào của cơ thể 2, Nguồn gốc nội sinh Do hiện tượng tân tạo đường glucose từ một số acidamin và glycerol của gluxit. Từ acid lactic theo chu trình Cori cho ra glucose, glycogen xảy ra ở gan. Từ glycogen, do hiện tượng thủy phân cho ra glucose, lượng đường trong máu tĩnh mạch ở người bình thường lúc đói là 90mg/dl. Sau khi ăn một bữa ăn có một lượng lớn carbohydrat, lượng đường trong máu tăng lên, nhưng nhỏ hơn 140mg/dl, trừ khi bị bệnh tiểu đường. - Vai trò: là chất cung cấp năng lượng chính cho các hoạt động của các tế bào trong cơ thể, nhất là các hoạt động thể lực của cơ bắp và các hoạt động trí tuệ của tế bào não. - Mỗi gam bột đường cung cấp 4kcalo. - Nhu cầu chất bột đường:60% nhu cầu năng lượng hàng ngày. - Cấu trúc và phân loại bột đường: + Đường phức tạp: là loại đường có từ 2 phân tử đường đơn giản trở lên: tinh bột, glycogen, chất xơ. + Đường đơn giản: bao gồm 3 loại monosaccharide là glucose, fructose, galactose và 3 loại disaccharides là maltose, sucrose, lactose. 3. Tiêu hóa và hấp thu chất đường: - Các chất đường có trong thức ăn: Tinh bột, sucrose (mía), lactose (sữa), fructose (trái cây), maltose (mật ong)… - Các men tiêu hóa chất đường: Amylase trong nước bọt, dịch tụy, lactase, maltase, sucrase, galactase,… ở tế bào niêm mạc ruột. - Các men tiêu hóa này phân giải các loại đường thành đường đơn (glucose). - Các đường đơn được hấp thu vào máu qua thành ruột non. *Vai trò của glucose trong cơ thể: + Sinh năng lượng cho hoạt động của tất cả tế bào của cơ thể, đặc biệt là tế bào cơ và não. + Chuyển thành glycogen, một dạng đường dự trữ tích lũy trong tế bào gan và cơ. Khi cơ thể thiếu đường glycogen sẽ được chuyển thành glucose để sử dụng. + Chuyển thành dạng lipid dự trữ trong mô mỡ. - Sản phẩm chuyển hóa của đường là CO2 và nước, có thể được thải hòan toàn qua đường hô hấp và thận. - Đường được xem là chất cung cấp năng lượng sạch cho cơ thể. 4, Các loại hormone điều tiết đường máu A, ACTH và glucocorticoid Khi lượng đường trong máu giảm xuống mức bình thường, thì tuyến yên sẽ tăng tiết corticotropin(ACTH) kích thích tuyến thượng thận tiết ra glucocorticoid, đặt biệt là cortisol. Cortisol huy động protein trong tất cả các tế bào thành aa trong máu. Một số lớn aa lập tức được tách nhóm amin ở gan và sẵn sàng được biến đổi thành glucose. B, Thyroxin Do tuyến giáp tiết ra, làm tăng tốc độ tân tạo đường bằng cách huy động protein từ các tế bào để cho aa, và có thể huy động mỡ từ mô mỡ dự trữ để tạo glucose. C, Insulin và Glucagon Do tuyến tụy tiết ra, Insulin làm giảm đường huyết còn Glucagon làm tăng đường huyết. Ở phần trình bày tiếp theo sẽ nói chi tiết hơn về hai loại hormone này. II-TUYẾNTUỴ 1-Giới thiệu Tụy là một cơ quan sau phúc mạc, nằm sau dạ dày sát thành sau của ổ bụng. Tụy nặng khoảng 80 gram, có màu trắng nhạt, một số loài có tụy màu hồng nhạt và mỗi ngày, trung bình tụy có thể tiết ra 0,8 lít dịch tiết. Ở các loài động vật khác nhau thì tụy có hình dạng khác nhau. Như ở cá, tụy không có hình dạng nhất định, chỉ là một khối nhão. Đến loài ếch nhái và bò sát thì tụy đã thành tuyến nằm ép sát bên thành tá tràng. Đến lớp chim thì tụy nằm ở phần giữa đoạn cong vòng của tá tràng chim. Ở người, tụy là một cơ quan nhỏ và hơi thuôn dài nằm trong ổ bụng. Tụy gồm có ba phần: đầu tụy, đuôi tụy và thân tụy. Đầu tụy nằm sát đoạn tá tràng D2 và đuôi tụy kéo dài đến sát lách. Ống tụy còn gọi là ống Wirsung là một ống nằm dọc suốt chiều dài của tụy và dẫn lưu dịch tụy đổ vào đoạn D2 của tá tràng. Chỗ ống tụy nối vào tá tràng gọi là bóng Vater. Ống mật chủ thường kết hợp với ống tụy tại hoặc gần bóng Vater. Theo một số tài liệu, nơi đổ ra của ống tụy và ống túi mật là cùng một nơi nên vị trí đó gọi là cơ vòng Oddi. Tụy được cung cấp máu bởi các động mạch tá tụy, các động mạch này là nhánh của động mạch mạc treo tràng trên. Máu tĩnh mạch đổ về các tĩnh mạch lách rồi đổ vào tĩnh mạch cửa. Tĩnh mạch lách chạy sát sau tuyến tụy nhưng không dẫn lưu máu của tụy. Tĩnh mạch cửa được hợp thành bởi hợp thành của hai tĩnh mạch là tĩnh mạch mạc treo tràng trên và tĩnh mạch lách. Ở một số người thì tĩnh mạch mạc treo tràng dưới cũng đổ vào tĩnh mạch lách ở phía sau tuyến tụy. Trong đa số trường hợp tĩnh mạch này đổ vào tĩnh mạch mạc treo tràng trên. Tuyến tụy, một trong những tuyến lớn nhất trong cơ thể, thật ra là hai tuyến trong một. Hầu hết mọi tế bào của nó đều liên quan đến sự phân tiết. Nó là một tuyến nội tiết, tiết ra các hormon, mà trong đó insulin là quan trọng nhất. Tuyến tụy cũng là một tuyến ngoại tiết - một tuyến tiết vào trong ruột. Tụy được bao bọc bởi bao tụy. Bao tụy cũng có tác dụng phân chia tụy thành các tiểu thùy. Nhu mô của tụy được cấu tạo bởi các tế bào tụy ngoại tiết. Các tế bào này chứa đựng rất nhiều các hạt nhỏ chứa enzyme tiêu hóa dưới dạng tiền chất (chủ yếu là trypsinogen, chymotrysinogen lipase tụy và amylase). Khi có kích thích thích hợp, các men tụy sẽ được tiết vào ống tụy và sau đó đổ vào ruột non ở đoạn D2 của tá tràng. Tại đây các men enterokinase của tá tràng sẽ xúc tác làm trypsinogen biến thành dạng hoạt động là trypsin. Trypsin là một endopeptidase lại cắt các amino acid của chymotrypsinogen thành dạnh hoạt động chymotrypsin. Men này lại cắt các polypeptide trong thức ăn thành các đơn vị nhỏ có thể hấp thu được qua niêm mạc ruột. Việc tụy chỉ tiết các men dưới dạng tiền chất hay dạng không hoạt động có ý nghĩa hết sức quan trọng vì các men hoạt động có khả năng tiêu hủy protein của chính tuyến tụy. Dịch tụy là nguồn chứa các men tiêu hóa mỡ và protein còn niêm mạc ruột lại có các men tiêu hóa được đường. Dịch tụy cũng chứa các ion bicarbonate có tính kiềm để trung hòa lượng dịch lượng acid trong thức ăn từ dạ dày đi xuống. Việc kiểm soát chức năng ngoại tiết của tụy được thực hiên thông qua các men (enzyme) như gastrin, cholecystokinin và secretin. Các men này được các tế bào của dạ dày và tá tràng tiết ra dưới kích thích của thức ăn hiện diện trong ống tiêu hóa và bởi chính dịch tụy. Thông thường để đảm bảo cấu trúc cũng như chức năng ngoại tiết bình thường của tụy thì các men được tiết ra dưới dạng tiền chất, nghĩa là chưa có khả năng tiêu hủy protein và mỡ. Tuy nhiên vì một lý do nào đó như sự ứ trệ, nhiễm trùng, chấn thương..., các men này lại được hoạt hóa ngay trong lòng tụy gây nên sự tự tiêu hủy tụy. Trên lâm sàng có thể gặp tình trạng viêm tụy cấp do sỏi, do giun chui ống mật - tụy... 2-Vị trí tuyến tụy Tuyến tụy nằm ngang phần trên bụng, phía trước xương ống và phía trên động mạch chủ cùng tĩnh mạch chủ (động mạch và tĩnh mạch chính của cơ thể). Tá tràng được bao quanh đầu của tuyến tụy. Phần còn lại của tá tràng gồm có thân và đuôi, chúng kéo dài qua cột sống về bên trái. Tuyến tụy có khoảng 1 triệu đảo Langerhans, là những chùm tế bào nhỏ có khả năng sản xuất hormone tụy tạng. Các đảo có chứa 4 loại tế bào là tế bào α (20%) tổng hợp Glucagon và tế bào β (60%) sản xuất insulin. Các tế bào đảo cũng có thể tổng hợp Somatostatin do tế bào delta (10%) tiết ra ức chế Ins và Glu bằng paracrin. Phần còn lại là tế bào F tiết ra pancreatic polypeptide tiết ra enzyme (ngoại tiết). III-Insulin 1, Cấu tạo Insulin là một protein nhỏ (51 aa) bao gồm cả hai chuỗi aa được liên kết với nhau bằng liên kết _S_S_ , nó chủ yếu được tổng hợp từ một chuỗi polypeptide dài hơn gọi là proinsulin. Dạng được tồn trữ là proinsulin có 2 chuỗi A và B nối bằng 2 cầu disulfid. Giữa A và B là peptid C; giữa A còn một cầu nữa. 2,Cơ chế sản xuất insulin Insulin được tổng hợp trong tế bào β của tuyến tụy. Insulin được tạo ra từ một phần của một protein lớn hơn để đảm bảo sự gấp nếp đúng. mARN dịch mã protein preproinsulin. Preproinsulin gồm một trình tự đầu aa để tiền chất này đi qua lưới nội chất tham gia vào quá trình sau dịch mã. Tại quá trình sau dịch mã preproinsulin bị thủy phân tạo thành dạng proinsulin. Sau khi hình thành 3 cầu đisunfua một peptitdaza cắt proinsulin thành insulin hoàn chỉnh và hoạt động. Insulin được đóng gói và chứa trong các hạt tiết tích tụ trong tế bào chất đến khi được kích hoạt để giải phóng. 3,Tác dụng của insulin Tác dụng của insulin là làm cho đường trong máu giảm. Khi lượng đường trong máu tăng thì tuyến tụy được kích thích sản xuất ra insulin làm cho hàm lượng insulin tăng dẫn đến insulin trong huyết tương tăng cao. Insulin tuần hoàn làm giảm lượng đường trong máu bằng cách thúc đẩy nhanh sự vận chuyển glucose qua màng vào trong tế bào cơ thể đặc biệt là tế bào cơ, tế bào mỡ. Insulin điều tiết hoạt động của rất nhiều mô Hình: Thức ăn sau khi được chế biến ở hệ tiêu hóa gồm có những thành phần dinh dưỡng chính : mỡ, hydratcarbon, protein thấm qua thành ruột vào mạch máu và hệ bạch huyết. Lúc này hàm lượng glucose trong máu tăng cao. Phản ứng GIP xảy ra ngăn co bóp và tiết dịch tiêu hóa đồng thời kích thích tụy tiết insulin, đồng thời não tiết Beta-cell tropin tác động lên tụy, Hypothalamus, tuyến yên tiết ra Lipotropin kích thích tụy tiết ra insulin. Khi insulin được tiết ra thì nó tác động lên mô mỡ, cơ, gan. Kết quả của việc tác động là: ↑ vận chuyển glucose ở cơ và mô mỡ ↑ Kết nạp a.a ở cơ ↑ Tổng hợp protein ↓ Phân huỷ protein ở cơ ↑ Tổng hợp mỡ ở gan và mô mỡ ↓ Phân huỷ mỡ ở mô mỡ ↑ Chuyển hoá Glucose thành Glucose – 6 – P ở gan ↑ Trao đổi glucose (glucolysis) ↓ Tạo mới glucose ở gan (gluconeogenesis-từ a.a, lactate & glycerin) ↑ Tổng hợp Glycogen ở gan & cơ ↓Phân huỷ glycogen ↑:tăng ↓:giảm 4,Các kiểu hiệu ứng của insulin -Gan, hồng cầu, não thì glucose khuếch tán qua màng -Tế bào cơ, mỡ, xương, tim thì cần ít nhất 5 protein giúp vận chuyển glucose qua màng. Từ Glu 1-5, trong số đó chỉ có GLu T-4 được Ins điều tiết. Hình: Hình: Khi insulin gắn với thụ thể trên màng tế bào, phức hợp này nó sẽ cảm ứng một loại protein trong tế bào chất là IRS-1 từ dạng không hoạt động sang hoạt động và dạng hoạt động này nó cảm ứng cho một loại protein khác là PI3k hoạt động làm tăng lượng protein GLu T-4 lên. 4.1,Ảnh hưởng của insulin lên trao đổi Hydratcarbon Tất cả tế bào trong cơ thể đều có khả năng dự trữ glycogen, nhưng ở người gan là cơ quan mà tỉ lệ glycogen so với trọng lượng gan là cao nhất:5-8 phần trăm, sau đó đến cơ, tỉ lệ này từ 1-3%. Khi cơ thể dư đường, glucose được tổng hợp thành lycogen trước, sau đó khi còn dư nữa mới tổng hợp thành lipid. -Khi lượng glycogen trong gan cao, tốc độ khử amin của aa giảm và các aa sử dụng vào việc khác. Sự thoái hóa protein cũng giảm nếu cho glucose vào, như vậy để dành được protein. -Sự tạo thành Ceton cũng giảm khi lượng glycogen trong gan tăng cao, để dành được mỡ. -Các phản ứng gắn acetyl và glucuronit để thải các chất, khả năng chống chất độc và các yếu tố bệnh lý của gan cũng tăng. Glucose được sử dụng vào quá trình tạo năng lượng cho tế bào như sau Glucose Pyruvate AcetylCoA TCA cycle CO2 H2O ATP Năng lượng Glucose còn dư sẽ được insulin xúc tác kết hợp lại với nhau để hình thành glycogen và chuyển glucose thành chất béo ở mô mỡ. 4.2,Ảnh hưởng của insulin lên mô mỡ -Khi lượng glycogen ở gan đã bão hòa thì glucose còn sẽ được biến đổi thành mỡ ở gan và mô mỡ, sau đó được dự trữ ở mô mỡ dưới dạng triglycerit Phân phối glucose ăn vào -5 phần trăm lập tức biến thành glycogen ở gan -30-40% thành mỡ ở mô mỡ -55% chuyển hóa ở cơ và cơ quan khác. Hình: Glucose sau khi được mang vào tế bào mỡ thì nó được insulin cảm ứng chuyển hóa thành acide béo và đồng thời ức chế hormone cảm ứng thủy giải triacylglycerol thành glycerol. Đồng thời chuyển Lipoproteins thành acid béo từ quá trình chuyển hóa glycogen ở gan còn thừa thì glucose sẽ chuyển thành acid béo và chuyển khỏi gan ở dạng lipoprotein đi vào vòng tuần hoàn cung cấp acid béo tự do cho các mô khác đặc biệt là mô mỡ. 4.3,Ảnh hưởng insulin lên cơ Hình: Insulin giúp tăng chuyển hóa amino acid vào trong cơ, đồng thời kích hoạt việc tổng hợp protein và ức chế quá trình phân giải protein ra amino acid. 5,Mối quan hệ giữa hàm lượng insulin và glucagons lúc sau khi ăn và lúc đói. Hình: Sau khi ăn xong, chất dinh dưỡng trong máu tăng cao như Glucose, Aminoacids, Acid béo. Lúc này hàm lượng Insulin cao còn Glucagon thấp. Glucose, Amino acids được chuyển vào cơ, mỡ, gan còn Acid béo được hấp thụ vào gan và mỡ. Sau đó Glucose sẽ được chuyển thành Glycogen, amino acids chuyển thành protein và acid béo chuyển thành Triacylglycerol. Hình: Khi đói chất dinh dưỡng trong máu bị hạ thấp, lúc này Nồng độ Glucagon cao còn insulin thấp. Glucagon chuyển hóa Glycogen thành glucose, Triglyceride thành acid béo vào gan để chuyển thành ketone cho cơ thể và vào cơ để chuyển thành năng lượng cùng với glucose. IV-Thủy phân glycogen- Glucagon A,Thủy phân glycogen Muốn thủy phân glycogen cần có phosphorylaze dạng hoạt động: phosphirylaze a chỉ cắt liên kết α-1,4 glucozit của chuỗi thẳng glycogen, còn enzym khác cắt α-1,6 glucozit của phần nhánh glycogen. Men phosphorylaze được hoạt hóa bởi các hormone chủ yếu là epinephrin và glucagon. Glucagon chỉ tác dụng lên tế bào gan. B, Glucagon 1, Cấu tạo Glucagon là một polypeptide gồm 29aa, nó là tác nhân làm tăng đường huyết cực kì mạnh, một phân tử của hormone này có thể phóng thích 100 triệu phân tử đường vào trong máu. 2,Hiện tượng tái tạo đường từ protein và lipit Khi dự trữ đường trong cơ thể giảm dưới mức bình thường và giảm lượng đường máu thì hiện tượng tân tạo đường tức là hiện tượng tổng hợp ra glucose từ các aa và glycerol của lipit. Vào khoảng 60% amino trong cơ thể biến đổi dễ dàng thành đường. 40% còn lại có cấu trúc hóa học khó biến đổi. Mỗi amino được biến đổi theo một cách khác nhau. Ví dụ: Alanin được khử main thành acid pyruvic, sau đó thành glucose. 3,Đích chính của Glucagon là gan, nơi nó thúc đẩy: -Việc phá vỡ glycogen thành glucose -Tổng hợp Glucose từ Acid Lactic và từ phân tử Hydratcarbon như acid béo aa. -Việc phóng thích glucose vào máu của các tế bào gan khiến lượng đường trong máu tăng lên. Tác dụng phụ của Glucagon là giảm sự tập trung aa trong máu . Việc phóng thích glucagons của các tế bào α được thúc đẩy bởi các tác nhân kích thích thể dịch, làm giảm lượng đường trong máu. Tuy nhiên mức aa tham gia tăng cũng có tác dụng kích thích như vậy. Việc phóng thích Glucagon bị ức chế bởi lượng đường trong máu gia tăng và somaatostatin. Do glucagon là tác nhân làm tăng lượng đường huyết quan trọng. Hình 1: Glucose tổng hợp ở gan được đưa vào máu. Tại gan Glucagon kích hoạt phân giải glycogen dự trữ thanh glucose, đồng thời khởi động chu trình Citric acid để tổng hợp glucose. Hình 2: Mô mỡ ở gan được tích trữ dưới dạng Triacylglycerol, chất này được homone nhạy cảm enzyme lipase phân giải thành Glycerol và acid béo, acid béo được tăng hấp thụ từ ngoài và được chuyển thành acid béo tự do ở dạng ketone cung cấp cho cơ thể. Hình 3: Protein ở gan cũng được phân cắt thành aminoacid , amino acid sẽ chuyển một phần thành glucose một phần sẽ đi vào con đường amon hóa và tạo thành urea đưa vào máu. VI-ĐÁI THÁO ĐƯỜNG 1.Định nghĩa Đái tháo đường là một hội chứng có đặc tính biểu hiện bằng tăng đường máu, do hậu quả của việc mất hoàn toàn Insulin hoặc là do có liên quan đến sự suy yếu trong bài tiết và hoạt động của Insulin. 2. Phân loại: Tuýp 1 Tuýp 2 Đái tháo đường thai kỳ 3. Đặc điểm: 3.1 Tuýp 1: Tiểu đường tuýp 1 hay còn gọi là Diabetes Melitus phụ thuộc Insulin. Trước đây được biết đến như một bệnh tiểu đường ở tuổi vị thành niên. Tuy nhiên cả hai tuýp 1 và tuýp 2 đều có thể gặp bất kỳ ở lứa tuổi nào. Ngày càng có nhiều trẻ em bị béo phì mắc bệnh tiểu đường tuýp 2. Triệu chứng của bệnh tiểu đường tuýp 1 xuất hiện một cách đột ngột thông thường trước 15 tuổi . Nguyên nhân: do tế bào beta bị phá huỷ một cách có hệ thống bởi phản ứng tự miễn nhiễm. Tức là một số chất vào được trong cơ thể được nhận biết như là một chất nhập nội và chúng rất giống với một số protein của tế bào beta. Chính vì vậy mà nó cũng bị hệ thống miễn nhiễm của tế bào tấn công. Triệu chứng: đau tim, mù, đột quỵ, hoại tử chi, và mất chức năng thận. Phương pháp điều trị: tiết chế và vận động. Bắt buộc phải dùng insulin để sống. Tỉ lệ: ~10% 3.2 Tuýp 2: Tiểu đường tuýp 2 hay còn gọi là tiểu đường không phụ thuộc Insulin, trước kia còn gọi là bệnh tiểu đường trưởng thành, vì nó hầu như chỉ xuất hiện sau 40 tuổi và tuổi càng cao thì càng dễ mắc bệnh này. Đặc biệt tính bẩm sinh hoặc di truyền được thể hiện rất rõ ở nhóm bệnh này. Nếu 1 trong 2 đứa trẻ sinh đôi bị mắc bệnh tiểu đường tuýp 2 thì chắc chắn 100% đứa trẻ còn lại cũng mắc phải bệnh này. Nguyên nhân: những người mắc bệnh tiểu đường tuýp 2 đều có khả năng sản xuất insulin, nhưng lượng insulin sản xuất ra không đủ hoặc các thụ quan insulin không có khả năng phản ứng lại insulin, hiện tượng này gọi là sự kháng insulin. Hầu hết các bệnh nhân tiểu đường tuýp 2 đều cân nặng quá mức bình thường và trên 90% là mắc bệnh tiểu đường. Do các tế bào của người béo hpì sản xuất quá nhiều chất giống hormone được gọi là yếu tố hoại chấn thương alpha mà chất này ức chế việc tổng hợp 1 protein ( gluT 4) và gluT 4 co 1 khả năng vận chuyển glucose đi qua sinh chất được dẫn bằng insulin, những tế bào nếu không có glut 4 thì không tiếp nhận được glucose. Yếu tố gia tăng bệnh: ít vận động, quá nhiều stress Triệu chứng: hay lo lắng, bồn chồn, có cảm giác không được khỏe. Phương pháp và điều trị: vận động, ăn kiêng,thuốc viên hạ đường huyết, (có lúc) cần dùng insulin. Tỉ lệ: ~90% 4.Đái tháo đường thai kỳ: Chỉ tồn tại trong thời gian người phụ nữ mang thai.