Лекция 13. ИНСУЛИН. МЕТАБОЛИЗМ ЖИРНЫХ КИСЛОТ И «КИНЕТИЧЕСКОЕ СОВЕРШЕНСТВО» ОРГАНИЗМА. ГЛЮКОЗА — СУБСТРАТ ДЛЯ СИНТЕЗА 0-9 ОЛЕИНОВОЙ ЖИРНОЙ КИСЛОТЫ. МАКСИМАЛЬНАЯ НАРАБОТКА МИТОХОНДРИЯМИ АТФ

Согласно филогенетической теории общей патологии на всех ступенях филогенеза развитие биологических видов организмов происходит за счет постоянного нарастания параметров кинетического совершенства С.Э. Шноль. Главную роль в этом процессе исполняют: 1) факторы физической, химической и биологической кинетики; 2) способы оценки кинетического совершенства при реализации системного подхода общей биологии; 3) постоянное действие естественного отбора, определение всего самого совершенного и закрепление этого в биологических системах.

Дивергентная эволюция (вытеснение в филогенезе более совершенными видами менее совершенных) активно формирует виды животных с высокими параметрами кинетики биологической функции локомоции. «Кинетическое совершенство» параметров биологической функции локомоции, движения при реципрокном сокращении скелетных миоцитов, на поздних ступенях филогенеза инициирует гуморальный (гормональный) медиатор инсулин.

При действии инсулина в «кинетическом совершенствовании» видов доминирует не количество образуемого АТФ, а кинетические параметры — синтез АТФ в единицу времени, производительность, эффективность функции митохондрий в наработке биотрансфор-мируемой энергии в форме АТФ. В эволюции доминируют только биологические системы обеспечения клеток энергией, которые обладают наиболее высокой производительностью, нарабатывают больше АТФ в единицу времени. При совершенствовании биологической функции локомоции на поздних ступенях филогенеза параллельно с формированием in vivo новой, нервной, реципрокной регуляции скелетной мускулатуры гормональный медиатор инсулин стал реализовывать ранний в филогенезе способ гуморальной регуляции метаболизма.

Согласно филогенетической теории общей патологии, если на поздних ступенях филогенеза новый филогенетический фактор начинает реализовать филогенетически ранний гуморальный способ регуляции метаболизма, действие которого равно воспринимают и ранние в филогенезе клетки, можно говорить о становлении действительно нового, включая ранние в филогенезе реакции биохимического синтеза. Так происходило при: 1) формировании последнего in vivo органа — правого предсердия; 2) образовании последнего в филогенезе локального пула межклеточной среды (малого круга кровообращения); 3) синтезе одного из последних медиаторов in vivo — предсердного НУП.

В филогенезе in vivo произошло последовательное образование трех НУП. Определено это становлением на ступенях филогенеза последовательно трех пулов межклеточной среды с локальной регуляцией гидродинамики и стремлением исключать перегрузку их по объему. Этими пулами являются: 1) пул спинномозговой жидкости; 2) пул большого и 3) пул малого круга кровообращения. Мы полагаем, что действие инсулина как филогенетически раннего гуморального медиатора «кинетического совершенствования» биологической функции локомоции на поздних ступенях филогенеза, сопряжено с синтезом нового субстрата для наработки митохондриями энергии. Этого не было до синтеза инсулина — при действии инсулиноподобного фактора роста, действие которого предшествовало инсулину в течение многих миллионов лет.

Согласно филогенетической теории общей патологии филогенетически поздний гуморальный медиатор биологической функции локомоции — инсулин в первую очередь регулирует метаболизм ЖК и только во вторую (опосредованно) метаболические превращения глюкозы. При этом инсулин экспрессирует синтез ферментов для тех биохимических превращений глюкозы, которые сформированы вновь. Они не происходили на предшествующих ступенях филогенеза вне действия инсулина. С ранних ступеней филогенеза субстратами для образования in vivo ацетил-КоА для цикла Кребса и синтеза АТФ в реакциях дыхательной цепи являются только: 1) ЖК и продукты их (3-окисления в матриксе митохондрий в форму ацетил-КоА и 2) продукты метаболизма глюкозы (гликолиза) в цитозоле клеток с образованием пировиноградной кислоты и далее тоже ацетил-КоА.

Филогенетически поздний инсулин не может оказать влияния на основные биохимические реакции метаболизма глюкозы. На миллионы лет ранее синтеза инсулина (3-клетками островков все биологические реакции метаболизма глюкозы были завершены;

для инсулина места не осталось. Вне действия инсулина происходят: 1) поглощение клетками глюкозы через филогенетически ранние глюкозные транспортеры ГЛЮТ1—3; 2) фосфорилирование экзогенной глюкозы в цитоплазме клеток при действии глюкокиназы; 3) реакции гликолиза, образование молочной (лактат) и пи-ровиноградной кислот (пируват). Вне действия инсулина проходят регуляция синтеза гидрофильного полимера гликогена, биохимические реакции гликогенолиза и секреция глюкозы гепатоци-тами в межклеточную среду в реализации биологических функций гомеостаза и функции адаптации.

За миллионы лет до синтеза инсулина завершена регуляция in vivo реакций глюконеогенеза (биологической функции адаптации) из аминокислот (аланина) и из ЖК (кетоновых тел) с образованием промежуточного метаболита метилглиоксаля. Ранее становления функции инсулина сформировались: 1) превращение в реакциях гликолиза лактат —> пируват в цитоплазме клеток в пируватдегидрогеназном комплексе и 2) регуляция только на ау-токринном (клеточном) уровне взаимозаменяемости субстратов ЖК <-» глюкоза для образования ацетил-КоА в регуляторном цикле Рендла. Совершено это на аутокринном уровне при образовании ацетил-КоА из ЖК или глюкозы как субстрата для синтеза АТФ.

В обеспечении скелетных миоцитов и кардиомиоцитов субстратами для наработки энергии, в реализации биологической реакции локомоции, синтезе АТФ глюкоза большого значения не имеет, так как: 1) ее энергетическая ценность по сравнению с ЖК низкая; 2) гликоген выраженно гидрофилен, депонирование его происходит, по сути, в водной среде, да и запасать гликоген in vivo негде; количество запасенного полимера у Homo sapiens не превышает 400—500 г, включая цитоплазму гепатоцитов, скелетные миоциты и кардиомиоциты; 3) при низком градиенте концентрации глюкозы межклеточная среда —» цитоплазма глюкозу клетки через ГЛЮТ1—3 поглощают медленно, а 4) активное поглощение клетками глюкозы так и не сформировано. Если теоретически эквиэнергетически заменить все количество ТГ in vivo на гликоген, масса тела при исходно нормальном индексе его массы тела увеличится ~ на 25 кг.

Всех недостатков, которые свойственны глюкозе как субстрату для запасания и наработки клетками биотроанформируемой АТФ, лишены ЖК. Поэтому объектом регуляции филогенетически позднего инсулина стал метаболизм ЖК. В филогенетически поздней биологической функции локомоции инсулин регулирует обеспечение поперечнополосатых миоцитов in vivo субстратами для наработки энергии, регулируя в первую очередь метаболизм ЖК и только во вторую очередь, опосредованно, метаболические превращения глюкозы и только те, которых до инсулина не было.

Биофизические исследования показали, что энергию in vivo наиболее удобно запасать в форме экзогенных (эндогенных) субстратов: липидов и углеводов. Исходя из кинетических параметров, макроэргические соединения служат непосредственным источником энергии для энергозависимых биохимических реакций. Свободную энергию при использовании АТФ удается получить довольно быстро, однако способов запасания макроэргических веществ in vivo не отработано. Если действительно: 1) «кинетическое совершенство» биологической функции локомоции основано на использовании в качестве субстрата для синтеза АТФ, ацетил-КоА, образованного из ЖК, и 2) глюкоза как субстрат для наработки ацетил-КоА реально большого значения не имеет, возникает ряд существенных вопросов.

  • 1. Для каких целей столь поздно в филогенезе инсулин стал экспрессировать синтез новых ГЛЮТ4 и активировать поглощение глюкозы инсулинзависимыми клетками?
  • 2. С какими целями филогенетически поздний инсулин, который призван обеспечить субстратами для наработки энергии все инсулинзависимые клетки, в скелетных миоцитах и кардиомоцитах стал депонировать глюкозу в форме гликогена? Происходит это при активной секреции инсулина (3-клетками островков, в биологической функции трофологии (функции питания), при реализации биологической реакции экзотрофии (внешнего питания, после приема пищи) в условиях алиментарной гипергликемии?
  • 3. Если глюкоза не является предпочтительным субстратом для образования ацетил-КоА в биологической функции локомоции, то почему после интенсивной физической нагрузки содержание гликогена в цитоплазме скелетных миоцитов понижается почти на порядок?
  • 4. Какой вклад в «кинетическое совершенство» биологической функции локомоции на поздних ступенях филогенеза вносит филогенетически ранний способ регуляции метаболизма (медиаторы гуморальной регуляции), который инициирует инсулин?
  • 5. Почему избыточное содержание в пище пальмитиновой НЖК не дает возможности инсулину проявлять действие in vivo и всегда инициирует формирование синдрома ИР?
  • 6. Почему гормональный медиатор инсулин, по сути, стал заложником биологической функции трофологии, функции питания, биологической реакции экзотрофии?
  • 7. Регулирует ли инсулин метаболические превращения экзогенной пальмитиновой НЖК пищи? Не инициирует ли гормон синтез in situ de novo из глюкозы (из ацетил-КоА) иной эндогенной ЖК, которую митохондрии подвергают (3-окислению с более высокой константой скорости реакции?

На основании филогенетической теории общей патологии мы полагаем следующее: вклад инсулина в «кинетическое совершенство» биологической функции локомоции, в производительность митохондрий в наработке ими АТФ состоит в том, что гормон экспрессирует эндогенный синтез из глюкозы in situ de novo инсулинзависимыми клетками со-9 олеиновой МЖК. Эту ЖК митохондрии всех, в том числе и инсулинзависимых, клеток окисляют в матриксе с константой скорости реакции более высокой, чем пальмитиновую ЖК. Ею, как мы полагаем, является синтезируемая животными клетками при экспрессии инсулином со-9 олеиновая МЖК. Для понимания важно: 1) выяснить все предпосылки, которые можно использовать для обоснования такой возможности, и 2) провести физико-химические эксперименты с озоном in vitro, чтобы определить константы скорости окисления эндогенной для приматов и человека со-9 олеиновой МЖК. Сначала, однако, обоснованно охарактеризовать всех представителей семейства со-9 ЖК.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >