Metabolizmanın Hormonal Düzenlenmesi
Metabolizmanın hormonal düzenlenmesi, dolaşımdaki hormonların yakıt depolamasını ve mobilizasyonunu tüm vücutta koordine etme biçimidir. Vücudun beslenme durumuna (yemek yemiş veya aç kalmış olma) dair sinyaller vererek, insülin, glukagon, katekolaminler ve kortizol gibi hormonlar her dokuya yakıtı depolaması veya serbest bırakması gerektiğini bildirmektedir; bu sayede kan glukozu ve enerji tedariki işlevsel sınırlar içinde tutulmaktadır.
Tanım
Metabolizmanın hormonal düzenlenmesi, beslenme durumuna göre karaciğer, kas ve yağ dokusundaki metabolik enzimlerin aktivitesini ve miktarını ayarlayan, başlıca insülin, glukagon, katekolaminler ve glukokortikoidler gibi endokrin sinyaller aracılığıyla yakıt depolama, mobilizasyon ve oksidasyonunun kontrolüdür.
Kapsam
Bu konu, yakıt metabolizmasını yöneten başlıca hormonları, etki ettikleri hücresel sinyalleşmeyi ve dokuları depolama ile mobilizasyon arasında değiştirdikleri karşılıklı mantığı kapsamaktadır. Bu, biyokimya ve fizyoloji alanında metabolizmanın endokrin kontrolüne dair bir referans açıklaması olup, klinik veya reçeteleyici bir rehberlik değildir.
Temel sorular
- Hangi hormonlar tok durumu, hangileri aç durumu sinyallemektedir?
- Hücre yüzeyindeki bir hormon, hücre içindeki metabolik bir yolun hızını nasıl değiştirmektedir?
- İnsülin ve glukagon zıt, karşılıklı kontrolü nasıl uygulamaktadır?
- İnsülin direncinde olduğu gibi hormonal sinyalleşme başarısız olduğunda yakıt işlenmesinde ne olmaktadır?
Anahtar kavramlar
- Anabolik, tok durum hormonu olarak insülin
- Açlık, glukoz mobilize edici hormon olarak glukagon
- Katekolaminler ve stres yanıtı
- Kortizol ve uzun vadeli glukoneojenik adaptasyon
- Reseptör sinyalleşmesi ve ikinci haberciler
- Tersinir enzim fosforilasyonu
- İnsülin direnci
Temel kuramlar
- Karşılıklı insülin-glukagon kontrolü
- İnsülin ve glukagon zıt yönde etki etmektedir: yemek sonrası baskın olan insülin, depolamayı teşvik etmekte ve glukoz çıkışını baskılamaktadır; açlık durumunda baskın olan glukagon ise hepatik glukoz üretimini teşvik etmektedir; insülin-glukagon oranı, hepatik metabolizmanın net yönünü belirlemektedir.
- Metabolizmanın sinyal iletimi kontrolü
- Hormonlar hücre yüzeyi reseptörlerine bağlanmakta ve metabolik enzimlerin fosforilasyon durumunu değiştiren, yolakları açıp kapatan ve daha uzun sürelerde her bir enzimin ne kadar üretildiğini değiştiren hücre içi sinyalleşme kaskadlarını (insülin için reseptör tirozin kinaz sinyalleşmesi; glukagon ve katekolaminler için siklik-AMP ve protein kinaz A) tetiklemektedir.
Mekanizmalar
Yemek sonrası, yükselen glukoz insülin salgılanmasını uyarmaktadır. İnsülin, reseptör tirozin kinazına bağlanarak, depolama enzimlerini defosforile eden ve aktive eden, kas ve yağ dokusuna glukoz alımını teşvik eden ve hepatik glukoz çıkışını baskılayan aşağı akış sinyalleşmesini aktive etmektedir. Açlık durumunda, glukagon ve katekolaminler siklik AMP'yi artırmakta ve protein kinaz A'yı aktive ederek enzimleri fosforile etmektedir, böylece glikojen yıkımı, glukoneogenez ve lipoliz desteklenmektedir. Kortizol, saatler ila günler süren kalıcı bir glukoneojenik durumu desteklemektedir. Bu sinyaller tersinir enzim modifikasyonu ve gen ekspresyonundaki değişiklikler aracılığıyla etki ettiğinden, aynı yolak seti hangi hormonların baskın olduğuna bağlı olarak depolamaya veya mobilizasyona yönlendirilebilmektedir. İnsülin sinyalleşmesi bozulduğunda, bu koordinasyon bozulmaktadır; bu duruma insülin direnci denilmektedir.
Klinik önem
Metabolizmanın bozulmuş hormonal kontrolü, insülin sinyalleşmesinin yetersiz veya etkisiz olduğu diyabetes mellitus başta olmak üzere yaygın durumların temelini oluşturmaktadır. Bu madde, altta yatan fizyoloji ve biyokimyayı açıklamaktadır; bireysel tanı, dozaj veya tedavi için bir temel teşkil etmeyen eğitici bir referans materyalidir.
Tarihçe
Metabolizmanın endokrin bakış açısı, 1920'lerde insülinin izolasyonu ve hormonların kan glukozunu kontrol ettiğinin anlaşılmasıyla başlamıştır. Sonraki on yıllar boyunca, glukagon, katekolaminler ve kortizol, tok-aç kontrolünün tutarlı bir şemasına yerleştirilmiş ve siklik-AMP ikinci haberci sistemi, yüzey hormonlarının hücre içi enzimlere nasıl ulaştığını açıklığa kavuşturmuştur. İnsülin reseptör sinyalleşmesi ve insülin direnci üzerine yapılan sonraki çalışmalar, bu düzenlemeyi metabolik hastalıklarla ilişkilendirmiştir.
Öne çıkan isimler
- Frederick Banting
- Charles Best
- Alan Saltiel
- C. Ronald Kahn
- Gerald Shulman
İlgili konular
Temel eserler
- saltiel-2001
- samuel-2012
- cahill-2006
Sıkça sorulan sorular
- İnsülin ve glukagon neden zıt hormonlar olarak tanımlanmaktadır?
- İnsülin yemek sonrası yakıt depolamasını teşvik etmekte ve kan glukozunu düşürmektedir, oysa glukagon açlık sırasında karaciğerden glukoz salınımını teşvik etmektedir; hepatik metabolizmayı zıt yönlere ittikleri için, dengeleri vücudun yakıt depolayıp depolamadığını veya mobilize edip etmediğini belirlemektedir.
- Hücre dışındaki bir hormon, hücre içindeki metabolizmayı nasıl değiştirmektedir?
- Hormonlar hücre yüzeyindeki reseptörlere bağlanmakta ve metabolik enzimlerin fosforilasyon durumunu değiştiren, yolakları açıp kapatan ve daha uzun sürelerde her bir enzimin ne kadar üretildiğini değiştiren hücre içi sinyalleşme kaskadlarını başlatmaktadır.