Регуляция обмена питательных веществ в организме

Регуляция процессов обмена происходит на нескольких уровнях:

· на клеточном уровне регуляция определяется активностью, количеством ферментов и наличием субстрата на который они действуют. В основе автоматической регуляции обмена веществ лежит принцип обратной связи: концентрация вещества определяет направленность химического процесса. Например, фосфорилазы печени при избытке глюкозы ускоряют синтез гликогена, а при дефиците глюкозы этот фермент активирует распад гликогена. Увеличение концентрации конечных продуктов ферментативной реакции обеспечивает снижение активности фермента или даже снижает его новообразование (репрессия синтеза фермента на уровне генома клетки). Напротив, снижение содержания продукта реакции активирует уже существующие ферментативные единицы и даже стимулирует синтез новых ферментов

· В организме человека координация метаболизма осуществляется нервной и эндокринной системами. Нервная система обеспечивает быструю реакцию на изменение окружающей среды. Нервная клетка секретирует медиаторы, которые связываются с соседними клетками и обеспечивают специфический ответ этих клеток. В эндокринной системе секретируются гормоны, которые осуществляют следующие механизмы регуляции метаболизма: изменение активности ферментов, количества ферментов, проницаемости клеточных мембран.

1. Изменение активности ферментов – самый распространенный способ регуляции метаболизма.

2. Изменение количества фермента в клетке осуществляется путем индукции или репрессии генов, а также его протеолитической деградации в клетке.

3. Изменение проницаемости мембран, или точнее – изменение целого комплекса функций мембран (изменение скоростей потоков метаболитов, газов в клетку и из клетки; изменение электрохимического потенциала, передача нервных импульсов, функционирование рецепторов др.). Эти три основных механизма лежат в основе действия гормонов.

Влияние гормонов на белковый обмен довольно разнообразно: одни гормоны стимулируют синтез белка, то есть оказывают анаболическое действие (СТГ, инсулин, половые гормоны), другие преимущественно активируют процессы распада белка, то есть являются гормонами катаболического действия (глюкокортикоиды), и гормоны щитовидной железы (тироксин и трийодтиронин) оказывают на белковый обмен различное действие в зависимости от белкового питания, исходного состояния белкового обмена и функции самой щитовидной железы. Наиболее выраженное анаболическое влияние гормоны щитовидной железы оказывают в условиях недостатка белкового питания. В условиях избыточного белкового питания гормоны щитовидной железы оказывают катаболическое действие.

Выраженным влиянием на углеводный обмен обладает инсулин и гл юкогон. Адреналин совместно с глюкагоном активирует фосфорилазу печени, тем самым вызывает распад печеночного гликогена. Глюкокортикоиды усиливается глюконеогенез. Соматотропин уменьшает утилизацию глюкозы периферическими тканями и одновременно усиливает распад жира, доставляя тем самым исходный материал для глюконеогенеза. Т ироксин и трийодтиронин, по современным представлениям, в умеренных дозах усиливают всасывание моносахаридов в кишечнике.

Жиромобилизующим действием обладают адреналин и норадреналин. Аналогичным действием обладают соматотропный и тироксин. Наоборот тормозят мобилизацию жира глюкокортикоиды и инсулин.

Наиболее важная регуляция метаболизма осуществляется нервной системой. Воздействие нервной системы на метаболизм связывают главным образом с деятельностью симпатического отдела нервной системы, с его адаптационно-трофической функцией (Л.А. Орбели). Сущность непосредственного трофического влияния нервной системы на клетки изучена недостаточно. Полагают, что вещества, регулирующие трофику тканей (возможно, продукты метаболизма нуклеиновых кислот), синтезируются в теле нервной клетки и поступают в аксоплазму. Последняя непрерывно передвигается в проксимально-дистальном направлении. Таким путем ток аксоплазмы обеспечивает транспорт их к периферическим органам. Существенная роль в регуляции метаболизма принадлежит медиаторам симпатической нервной системы — норадреналину и ацетилхолину. В метаболизме клетки эти медиаторы влияют на активность ферментов.

Центральная нервная система оказывает свое влияние на обмен веществ. Особая роль принадлежит гипоталамической области головного мозга, в гипоталамусе локализованы ядра и центры, в которых осуществляется анализ состояния внутренней среды организма, формируются управляющие сигналы и посредством эфферентных систем приспосабливают ход метаболизма потребностям организма.

Эфферентными звеньями системы регуляции обмена являются симпатический и парасимпатический отделы вегетативной нервной системы и эндокринная система. Сигналы из гипоталамуса могут доходить до отдельных эндокринных желез чисто нервным путем, главным образом по симпатическим ветвям. Кроме того, в гипоталамусе вырабатываются вещества пептидной структуры (нейрогормоны), стимулирующие функцию передней доли гипофиза, а через нее — ряда эндокринных желез.

Через гипоталамическую область мозга осуществляется и влияние коры больших полушарий мозга на обмен веществ. Таким образом, нервные и эндокринные механизмы функционируют как единая нейрогуморальная система