تنظیم هورمونی متابولیسم
تنظیم هورمونی متابولیسم، روشی است که هورمونهای در گردش، ذخیره و بسیج سوخت را در سراسر بدن هماهنگ میکنند. با سیگنالدهی در مورد اینکه آیا بدن به تازگی غذا خورده است یا بدون غذا مانده است، هورمونهایی مانند انسولین، گلوکاگون، کاتکولآمینها و کورتیزول به هر بافت میگویند که آیا سوخت را ذخیره کند یا آزاد کند، و بدین ترتیب قند خون و تأمین انرژی را در محدوده قابل کنترل نگه میدارند.
Definition
تنظیم هورمونی متابولیسم، کنترل ذخیرهسازی، بسیج و اکسیداسیون سوخت توسط سیگنالهای غدد درونریز — عمدتاً انسولین، گلوکاگون، کاتکولآمینها و گلوکوکورتیکوئیدها — است که فعالیت و مقدار آنزیمهای متابولیک را در کبد، ماهیچه و بافت چربی بر اساس وضعیت تغذیهای تنظیم میکنند.
Scope
این موضوع به هورمونهای اصلی که متابولیسم سوخت را کنترل میکنند، سیگنالدهی سلولی که از طریق آن عمل میکنند، و منطق متقابل که با آن بافتها را بین ذخیرهسازی و بسیج تغییر میدهند، میپردازد. این یک گزارش مرجع از کنترل غدد درونریز متابولیسم در بیوشیمی و فیزیولوژی است، نه یک راهنمای بالینی یا تجویزی.
Core questions
- کدام هورمونها وضعیت سیری و کدام یک وضعیت ناشتایی را سیگنال میدهند؟
- چگونه یک هورمون در سطح سلول، سرعت یک مسیر متابولیک را در داخل سلول تغییر میدهد؟
- چگونه انسولین و گلوکاگون کنترل متقابل و متضادی را اعمال میکنند؟
- چه اتفاقی برای مدیریت سوخت میافتد وقتی سیگنالدهی هورمونی شکست میخورد، مانند مقاومت به انسولین؟
Key concepts
- انسولین به عنوان هورمون آنابولیک و حالت سیری
- گلوکاگون به عنوان هورمون ناشتایی و بسیجکننده گلوکز
- کاتکولآمینها و پاسخ استرس
- کورتیزول و سازگاری گلوکونئوژنیک بلندمدت
- سیگنالدهی گیرنده و پیامرسانهای ثانویه
- فسفریلاسیون برگشتپذیر آنزیم
- مقاومت به انسولین
Key theories
- کنترل متقابل انسولین-گلوکاگون
- انسولین و گلوکاگون در تضاد عمل میکنند: انسولین، که پس از غذا غالب است، ذخیرهسازی را تحریک کرده و تولید گلوکز را سرکوب میکند، در حالی که گلوکاگون، که در ناشتایی غالب است، تولید گلوکز کبدی را تحریک میکند؛ نسبت انسولین به گلوکاگون جهت خالص متابولیسم کبدی را تعیین میکند.
- کنترل متابولیسم از طریق انتقال سیگنال
- هورمونها به گیرندههای سطح سلول متصل میشوند و آبشارهای درونسلولی را تحریک میکنند (برای انسولین، سیگنالدهی تیروزین کیناز گیرنده؛ برای گلوکاگون و کاتکولآمینها، cAMP و پروتئین کیناز A) که وضعیت فسفریلاسیون آنزیمها و در نتیجه جریان مسیر را تغییر میدهند.
Mechanisms
پس از صرف غذا، افزایش گلوکز ترشح انسولین را تحریک میکند. انسولین به گیرنده تیروزین کیناز خود متصل میشود و سیگنالدهی پاییندستی را فعال میکند که آنزیمهای ذخیرهسازی را دفسفریله و فعال میکند، جذب گلوکز به ماهیچه و چربی را افزایش میدهد و تولید گلوکز کبدی را سرکوب میکند. در حالت ناشتا، گلوکاگون و کاتکولآمینها cAMP را افزایش داده و پروتئین کیناز A را فعال میکنند، که آنزیمها را فسفریله میکند تا تجزیه گلیکوژن، گلوکونئوژنز و لیپولیز ترجیح داده شوند. کورتیزول یک وضعیت گلوکونئوژنیک پایدار را در طول ساعتها تا روزها پشتیبانی میکند. از آنجا که این سیگنالها از طریق اصلاح برگشتپذیر آنزیم و تغییرات در بیان ژن عمل میکنند، همان مجموعه مسیرها میتوانند بسته به اینکه کدام هورمونها غالب هستند، به سمت ذخیرهسازی یا بسیج هدایت شوند. هنگامی که سیگنالدهی انسولین مختل میشود، این هماهنگی از بین میرود، وضعیتی که مقاومت به انسولین نامیده میشود.
Clinical relevance
اختلال در کنترل هورمونی متابولیسم زیربنای شرایط رایج، به ویژه دیابت شیرین است که در آن سیگنالدهی انسولین ناکافی یا بیاثر است. این مدخل فیزیولوژی و بیوشیمی زیربنایی را توضیح میدهد؛ این یک ماده مرجع آموزشی است و مبنایی برای تشخیص فردی، دوزبندی یا درمان نیست.
History
دیدگاه غدد درونریز از متابولیسم با جداسازی انسولین در دهه ۱۹۲۰ و شناخت اینکه هورمونها قند خون را کنترل میکنند، آغاز شد. در دهههای بعدی، گلوکاگون، کاتکولآمینها و کورتیزول در یک طرح منسجم از کنترل در حالت سیری و ناشتایی قرار گرفتند، و سیستم پیامرسان ثانویه cAMP چگونگی رسیدن هورمونهای سطحی به آنزیمهای درونسلولی را روشن کرد. کارهای بعدی بر روی سیگنالدهی گیرنده انسولین و مقاومت به انسولین، این تنظیم را به بیماریهای متابولیک مرتبط ساخت.
Key figures
- Frederick Banting
- Charles Best
- Alan Saltiel
- C. Ronald Kahn
- Gerald Shulman
Related topics
Seminal works
- saltiel-2001
- samuel-2012
- cahill-2006
Frequently asked questions
- چرا انسولین و گلوکاگون به عنوان هورمونهای متضاد توصیف میشوند؟
- انسولین ذخیره سوخت را افزایش داده و قند خون را پس از غذا کاهش میدهد، در حالی که گلوکاگون آزادسازی گلوکز از کبد را در طول ناشتایی افزایش میدهد؛ از آنجا که آنها متابولیسم کبدی را در جهتهای متضاد سوق میدهند، تعادل آنها تعیین میکند که آیا بدن در حال ذخیره یا بسیج سوخت است.
- چگونه یک هورمون خارج از سلول متابولیسم را در داخل آن تغییر میدهد؟
- هورمونها به گیرندههای سطح سلول متصل میشوند و آبشارهای سیگنالدهی درونسلولی را آغاز میکنند که وضعیت فسفریلاسیون آنزیمهای متابولیک را تغییر میدهد، مسیرها را روشن یا خاموش میکند، و در دورههای طولانیتر میزان تولید هر آنزیم را تغییر میدهد.