Метаболизм гетерополисахаридов
Цепи других углеводсодержащих биополимеров синтезируются с помощью специфических гликозилтрансфераз, которые катализируют последовательный перенос моносахаридных остатков от доноров (различных гликозилнуклеотидов – УДФ, ГДФ–моносахаридов) к субстратам–акцепторам, роль которых могут выполнять углевод – затравка, или полипептид, или липид. Причем образующиеся нитевидные макромолекулы часто формируют ветвистые и крайне разнообразные структуры. Они ответственны за процессы морфогенеза, особенно в эмбриональный и постнатальный периоды, а также за явления специфической адгезии и контактного торможения клеток. Олигосахаридные компоненты, включающиеся в белки (гликопротеины) в момент посттрансляционной модификации, служат маркерами гормонов, ферментов, транспортных глицидсодержащих протеинов, благодаря чему эти вещества узнаются специфическими рецепторами плазматических и органоидных мембран.
Катаболизм данных макромолекул происходит преимущественно путем гидролиза с помощью гликозидаз, которые отщепляют концевые моносахаридные остатки (экзогликозидазы) или олигосахаридные фрагменты (эндогликозидазы) от глюкоконъюгата. Эти ферменты чрезвычайно специфичны к виду моносахарида, его конфигурации, типу связи. Кислые гликозидазы локализованы в лизосомах, нейтральные – в цитозоле; своей деятельностью влияют на взаимодействие клеток и вирусов, на специфический рост трасформированных клеток и т.д.
Регуляция углеводного обмена
Метаболизм углеводов регулируется ЦНС, эндокринной системой, функционированием печени, о его состоянии судят по уровню глюкозы в крови. Механизмы сложны: воздействие на экспрессию или репрессию генов энзимов или изменение активности последних.
Нервная регуляция углеводного обмена (чаще при стрессе) отличается быстрым и краткосрочным эффектом, причем иннервационный путь стимулирует работу гипоталамо-гипофизарного аппарата, возбуждая деятельность эндокринных желез. Общий неспецифический синдром адаптации (ответ на стресс) включает секрецию адреналина и кортизола. Первый через аденилатциклазу увеличивают синтез ц-АМФ, активирующий каскад реакций фосфоролиза гликогена в печени и мышцах; кроме того адреналин способен ускорять ГНГ. Являясь нейромедиаторами, катехоламины возбуждают нейроны, увеличивают потребление О2, повышают мышечный тонус, усиливают сердечную деятельность, т.е. готовят организм к активным действиям. Параллельно с этими явлениями возникает гиперкортицизм, усиливающий протеолиз, обеспечивающий интенсификацию ГНГ за счет роста величин его субстратов – освободившихся аминокислот. Кроме того, эти гормоны являются индукторами ферментов глюконеогенеза и глюкозо-6-фосфатазы, которая гидролизуя эфир глюкозы, способствует ее выходу из клетки в кровь. Развивающаяся под влиянием ГКС и КА гипергликемия обеспечивает ткани необходимой для ответной реакции на стресс энергией. В процессе эволюции животного мира она использовалась для выполнения усиленной мышечной нагрузки (бегство от хищника или наоборот – требовалось догнать жертву). Человеку подобные механизмы не всегда необходимы (волнение, боль и т.д.), следовательно, возникший избыток глюкозы, попадая в клетки, может оказать токсический эффект. Поэтому универсальным способом, разрешающим сложившуюся ситуацию, будет усиленная физическая работа.
Но гипергликемию вызывает и усиленная секреция тироидных гормонов, ускоряющих гликогенолиз в печени. Их синергистом является глюкагон; отличаются они только механизмами, вызывающими фосфоролиз гликогена: первые, обладая внутриклеточной рецепцией, индуцируют синтез фосфорилазы, а второй – действуя через аденилатциклазную систему, ее активирует. Основным гормоном, поддерживающим динамическое равновесие глюкозы (эугликемию), служит инсулин. Он возбуждает генез ферментов гликолиза, синтеза гликогена, ПФП, одновременно подавляет ГНГ и гликогенолиз. Особенно следует отметить способность гормона повышать проницаемость мембран липо-, мио-, гепатоцитов для глюкозы крови.
Таким образом, физиологическое состояние углеводного обмена обеспечивается налаженной сочетанной системой нейрогуморальной регуляции вкупе с работой печени.